外能源双管联动自动机结构设计与动力学仿真
发布时间：2020-10-18 08:04
双管联动自动机在世界范围内是非常著名的自动机，其质量轻、射速高、结构紧凑、方便安装、炮口动能与质量之比大而受到各国的青睐，在中国、俄罗斯、美国、南非得到了广泛的应用。本文以23mm外能源双管联动发射火炮为设计对象，其自动机各个部件的运动都是在电机带动下完成的。 依据火炮的结构特点以及零部件的运动关系，编写自动机循环图。使用了在机械中常用的曲柄滑块机构，使电机连续回转运动转变为机构的往复运动。重点确定了加速机构中凸轮曲线槽的轮廓曲线，详细设计了系统减速机构中齿轮的结构参数。运用经典内弹道学基本理论为基础，建立了双管联动火炮内弹道时期的膛内压力数学模型，运用MATLAB软件编写了计算程序，得到了发射过程中炮膛内压力变化的曲线。 利用实体建模软件UG构建了火炮的三维实体模型，并应用ADAMS与UG的接口模块将模型顺利导入到ADAMS中。通过对零件属性、运动约束、载荷等方面进行定义，建立了该外能源火炮的虚拟样机模型，经过仿真计算得出了系统中各运动诸元的运动规律，之后对火炮缓冲装置进行了变参数分析，分析了在不同射速条件下火炮后坐运动的规律。 通过槽轮系统和离合器系统的配合，解决了火炮停止射击时不能清膛的问题。根据系统需要，计算出选择的离合器参数。从除链阻力、拨弹阻力、抽壳阻力三方面估算出这三种阻力消耗的电机功率，并且计算出所需电机的总功率。 本文研究自动机得出的计算结果和仿真数据，为今后该原理自动机的进一步研究和改进设计提供了一定的参考价值和理论指导。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ302
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文研究背景、意义与应用价值
1.1.1 论文研究背景
1.1.2 论文研究意义与价值
1.2 国内外双管联动自动机的发展状况
1.2.1 前苏联双管联动武器研究进展
1.2.2 美国双管联动武器研究
1.2.3 中国双管联动武器的研究
1.3 虚拟样机技术在兵器行业的应用
1.4 本文的研究思路以及主要工作
2 外能源双管联动武器的设计要求以及总体方案
2.1 武器战术技术要求
2.2 武器的总体结构设计
2.2.1 身管部件
2.2.2 炮闩与加速机构
2.2.3 驱动方式
2.2.4 压弹、除链机构
2.2.5 供弹机构
2.2.6 凸轮曲线槽设计
2.2.7. 减速以及传动方案的设计
2.2.8 间歇机构设计
2.3 自动机循环图的制定
2.4 本章小结
3 内弹道计算
3.1 内弹道方程组的数值解法
3.1.1 内弹道基本假设
3.1.2 内弹道方程组
3.2 内弹道计算
3.2.1 常量计算
3.2.2 内弹道过程计算
3.2.3 初值计算
3.3 计算结果
3.4 后效期膛内压力计算
3.5 本章小结
4 外能源双管联动自动机三维结构设计
4.1 三维建模软件 UG 简介
4.2 火炮自动机三维建模
4.2.1 加速机构运动件建模
4.2.2 凸轮曲线槽及炮箱建模
4.2.3 传动系统建模
4.2.4 供弹系统建模
4.2.5 压弹、除链机构建模
4.3 外能源双管联动自动武器总体模型的建立
4.4 本章小结
5 动力学仿真分析
5.1 ADAMS 软件简介
5.2 多体系统动力学基础理论
5.2.1 多刚体系统动力学模型
5.2.2 多柔体系统动力学方程
5.3 外能源双管自动机仿真模型的建立
5.3.1 三维模型的导入
5.3.2 约束的添加
5.3.3 构件之间碰撞力与接触力的建模
5.4 载荷的添加
5.4.1 膛底压力的加载
5.4.2 抽壳阻力、拨弹阻力以及压弹力的施加
5.5 仿真结果分析
5.5.1 滑板运动规律分析
5.5.2 炮闩运动规律特性分析
5.5.3 前、后控制器以及开闭锁运动分析
5.5.4 凸轮曲线槽分析
5.5.5 缓冲装置运动特性分析
5.6 本章小结
6 电机功率估算及离合器选用
6.1 机构运动分析计算
6.1.1 运动构件的质量与转动惯量
6.1.2 自动机的运动微分方程
6.1.3 传速比和传动效率
6.1.4 系统运动的折算
6.2 电动机功率估算
6.2.1 拨弹阻力矩计算
6.2.2 抽壳阻力矩的计算
6.2.3 压弹阻力消耗功率计算
6.2.4 系统所需功率计算
6.3 离合器选用分析
6.3.1 选用电磁离合器的注意事项
6.3.2 电磁离合器的分类
6.3.3 电磁离合器的选型计算
6.3.4 离合器系统工作原理
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 论文工作成果
7.2 本课题研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】
本文编号：2846040
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ302
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 论文研究背景、意义与应用价值
1.1.1 论文研究背景
1.1.2 论文研究意义与价值
1.2 国内外双管联动自动机的发展状况
1.2.1 前苏联双管联动武器研究进展
1.2.2 美国双管联动武器研究
1.2.3 中国双管联动武器的研究
1.3 虚拟样机技术在兵器行业的应用
1.4 本文的研究思路以及主要工作
2 外能源双管联动武器的设计要求以及总体方案
2.1 武器战术技术要求
2.2 武器的总体结构设计
2.2.1 身管部件
2.2.2 炮闩与加速机构
2.2.3 驱动方式
2.2.4 压弹、除链机构
2.2.5 供弹机构
2.2.6 凸轮曲线槽设计
2.2.7. 减速以及传动方案的设计
2.2.8 间歇机构设计
2.3 自动机循环图的制定
2.4 本章小结
3 内弹道计算
3.1 内弹道方程组的数值解法
3.1.1 内弹道基本假设
3.1.2 内弹道方程组
3.2 内弹道计算
3.2.1 常量计算
3.2.2 内弹道过程计算
3.2.3 初值计算
3.3 计算结果
3.4 后效期膛内压力计算
3.5 本章小结
4 外能源双管联动自动机三维结构设计
4.1 三维建模软件 UG 简介
4.2 火炮自动机三维建模
4.2.1 加速机构运动件建模
4.2.2 凸轮曲线槽及炮箱建模
4.2.3 传动系统建模
4.2.4 供弹系统建模
4.2.5 压弹、除链机构建模
4.3 外能源双管联动自动武器总体模型的建立
4.4 本章小结
5 动力学仿真分析
5.1 ADAMS 软件简介
5.2 多体系统动力学基础理论
5.2.1 多刚体系统动力学模型
5.2.2 多柔体系统动力学方程
5.3 外能源双管自动机仿真模型的建立
5.3.1 三维模型的导入
5.3.2 约束的添加
5.3.3 构件之间碰撞力与接触力的建模
5.4 载荷的添加
5.4.1 膛底压力的加载
5.4.2 抽壳阻力、拨弹阻力以及压弹力的施加
5.5 仿真结果分析
5.5.1 滑板运动规律分析
5.5.2 炮闩运动规律特性分析
5.5.3 前、后控制器以及开闭锁运动分析
5.5.4 凸轮曲线槽分析
5.5.5 缓冲装置运动特性分析
5.6 本章小结
6 电机功率估算及离合器选用
6.1 机构运动分析计算
6.1.1 运动构件的质量与转动惯量
6.1.2 自动机的运动微分方程
6.1.3 传速比和传动效率
6.1.4 系统运动的折算
6.2 电动机功率估算
6.2.1 拨弹阻力矩计算
6.2.2 抽壳阻力矩的计算
6.2.3 压弹阻力消耗功率计算
6.2.4 系统所需功率计算
6.3 离合器选用分析
6.3.1 选用电磁离合器的注意事项
6.3.2 电磁离合器的分类
6.3.3 电磁离合器的选型计算
6.3.4 离合器系统工作原理
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 论文工作成果
7.2 本课题研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 李华;;工程塑料在弹药部件上的应用及发展趋势[J];工程塑料应用;2007年08期
2 张国香;孔群;程剑飞;王颖;;电磁离合器性能测试系统[J];电测与仪表;2006年08期
3 杨国来;陈运生;曾晋春;葛建立;;火炮虚拟样机的总体框架及初步应用[J];弹道学报;2006年01期
4 陈婵娟;;浅论Unigraphics与Pro/ENGINEER软件异同[J];大众科技;2011年05期
5 薄玉成,李强;弹链的某些参数对转管武器射速的影响[J];火炮发射与控制学报;2003年02期
6 王开政;赵建中;黄强;刘彦;;关于提高轮式转管炮武器射击密集度措施的探讨[J];火炮发射与控制学报;2010年02期
7 刘建斌;赵建中;郭竞尧;史阳东;;双管联动自动机留膛弹问题解决方法浅析[J];火炮发射与控制学报;2011年03期
8 赵建中;刘建斌;郭竞尧;史阳东;;双管联动自动机技术的现状与展望[J];火炮发射与控制学报;2012年01期
9 钱国新,刘世杰,郁伟,祁建英;电磁离合(制动)器的动作特性与选用计算[J];机床电器;1999年01期
10 辛培栋;电磁离合器和制动器的选择和使用[J];机械设计;1991年04期
相关博士学位论文 前1条
1 曾晋春;车载式火炮刚柔耦合发射动力学研究[D];南京理工大学;2010年
本文编号：2846040
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/2846040.html
