二次折叠翼面展开机构设计及工作可靠性仿真研究

发布时间：2020-11-08 14:07

　　 折叠翼面是导弹弹体的重要组成部分,在导弹贮存、运输与发射阶段处于折叠状态,当导弹发射出筒后,在展开机构的作用下展开并锁定,为导弹飞行提供气动力。目前公开的关于导弹折叠翼面展开机构的研究均为一次折叠,当翼面展长较大时,则需进行多次折叠以满足现代箱/筒式导弹的发射需求。因此,开展二次折叠翼面展开机构相关技术的研究具有重要意义。本文提出一种新型二次折叠翼面展开机构,对其进行构型综合与力学特性分析,可靠性仿真研究,测试装置设计及原理样机试验,具体研究内容包括：1、依据图论理论,对二次折叠翼面展开机构进行构型综合分析；基于功能需求及实际设计要求,对展开机构进行构型优选,确定最佳构型方案。通过构态变换,验证所选构型方案的合理性。2、以机构启动时压力角最小,包络尺寸半径最小及弹体尺寸半径最大为优化目标对展开机构进行尺寸优化设计；进行展开机构关键零部件选型与设计,进而完成二次折叠翼面展开机构的总体设计。基于第二类拉格朗日方程,建立考虑驱动力、气动力、重力、运动副摩擦力及冲击力的展开机构动力学理论模型,确定展开过程中的运动参数及展开到位冲击力的变化规律,利用Pro/E-Adams联合仿真,完成展开机构动力学仿真求解,验证展开机构满足设计指标要求。3、基于Adams仿真平台,完成展开机构虚拟样机模型的参数化。综合考虑运动构件尺寸误差、运动副间隙及驱动力峰值等随机因素的影响,通过Adams/Insight模块对展开机构进行可靠性仿真试验,获得试验结果,利用Matlab软件分别求得展开角度可靠度、展开到位时间可靠度及锁紧销轴冲击力可靠度,最终完成二次折叠翼面展开机构系统工作可靠度的计算。4、建立二次折叠翼面展开机构地面测试装置,进行展开功能验证试验,得到试验结果；对虚拟样机进行与测试装置相同工作条件下的动力学仿真,获取仿真结果；通过试验结果与仿真结果对比,验证二次折叠翼面展开机构测试装置设计的正确性。
【学位单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ760.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 折叠展开机构国内外研究现状
    1.3 折叠翼面展开机构国内外研究现状
        1.3.1 折叠翼面展开机构类型研究现状
        1.3.2 折叠翼面展开机构力学分析综述
        1.3.3 折叠翼面展开机构试验分析研究现状
        1.3.4 折叠翼面展开机构可靠性仿真研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第二章 二次折叠翼面展开机构构型综合与分析
    2.1 引言
    2.2 二次折叠翼面展开机构组成与功能分析
    2.3 二次折叠翼面展开机构构型综合
        2.3.1 运动链结构的数学描述
        2.3.2 展开机构拓扑图建立
        2.3.3 展开机构构型综合分析
        2.3.4 展开机构构型评判与优选
    2.4 二次折叠翼面展开机构构态变换分析
    2.5 本章小结
第三章 二次折叠翼面展开机构总体设计
    3.1 引言
    3.2 二次折叠翼面展开机构方案设计
        3.2.1 主要设计指标
        3.2.2 展开机构工作原理
        3.2.3 展开机构设计方案
    3.3 二次折叠翼面展开机构尺寸优化设计
        3.3.1 展开机构尺寸参数确定
        3.3.2 展开机构尺寸优化
    3.4 二次折叠翼面展开机构结构设计
        3.4.1 驱动装置选型
        3.4.2 折叠翼面设计
        3.4.3 展开机构设计
        3.4.4 锁定及防过位装置结构设计
        3.4.5 展开机构结构总成
    3.5 本章小结
第四章 二次折叠翼面展开机构力学特性分析
    4.1 引言
    4.2 二次折叠翼面展开机构受力分析
        4.2.1 气动力分析
        4.2.2 重力分析
        4.2.3 摩擦力分析
        4.2.4 驱动力分析
    4.3 二次折叠翼面展开机构运动学分析
        4.3.1 角位置分析
        4.3.2 角速度分析
        4.3.3 角加速度分析
        4.3.4 运动学模型求解
    4.4 二次折叠翼面展开机构动力学分析
        4.4.1 系统动能分析
        4.4.2 系统广义惯性力
        4.4.3 系统运动微分方程
        4.4.4 考虑锁定冲击载荷下的运动微分方程
        4.4.5 展开机构动力学仿真求解与分析
    4.5 本章小结
第五章 二次折叠翼面展开机构工作可靠性仿真
    5.1 引言
    5.2 展开机构工作可靠性理论建模
    5.3 展开机构可靠性仿真模型的建立
        5.3.1 建立参数化几何模型
        5.3.2 添加约束
        5.3.3 添加外载荷及摩擦力
    5.4 展开机构模型参数化
        5.4.1 确定设计变量
        5.4.2 尺寸误差参数化
        5.4.3 运动参数化
        5.4.4 间隙参数化
        5.4.5 驱动参数化
    5.5 设置仿真输出响应
    5.6 基于Adams/Insight的工作可靠性仿真试验
    5.7 展开机构工作可靠度计算
        5.7.1 展开角度可靠度计算
        5.7.2 展开到位时间可靠度计算
        5.7.3 锁紧销轴冲击力可靠度计算
    5.8 本章小结
第六章 二次折叠翼面展开机构性能试验与分析
    6.1 引言
    6.2 测试装置功能分析
    6.3 测试装置设计
        6.3.1 测试装置技术指标要求
        6.3.2 展开机构测试台设计
        6.3.3 控制系统设计
    6.4 原理样机展开试验
    6.5 虚拟样机仿真分析
    6.6 试验与仿真结果对比
    6.7 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的研究成果和参与项目
附录Ⅰ 尺寸优化设计LINGO程序
附录Ⅱ 可靠性仿真试验数据处理Matlab程序

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本文编号：2874886