火炮输药机构小射角输药到位一致性稳健优化设计

发布时间：2022-01-23 18:01

　　针对火炮输药机构在小射角非满装药输药过程中到位一致性差的问题,提出基于稀疏混沌多项式展开的输药过程稳健优化设计方法。建立输药机构的动力学模型,并通过试验验证模型的正确性和有效性;基于稀疏混沌多项式展开求取不确定性输入参数对输药到位的代理模型;以模块药到位以及到位标准差最小为目标,建立输药过程的稳健优化设计模型,采用NSGA-Ⅱ优化算法对优化模型进行求解。计算结果表明:输药到位一致性得到了提高,且到位均方差较初始减小了26. 74%,验证了该方法的有效性。 

【文章来源】：兵工学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

输药机构俯视示意图

基于相对坐标原理[12]，首先建立惯性坐标系OXYZ和各零部件的局部坐标系，利用各零部件的局部坐标系来描述相邻体之间的运动关系。由图2可知，模型中存在大量的接触碰撞，包括滚轮与链轮齿槽之间的接触碰撞、滚轮与轨道之间的接触碰撞、链节之间的接触碰撞、推药板与模块药之间的接触碰撞、模块药与药筒之间的接触碰撞以及模块药与身管之间的接触碰撞等。为了建立比较准确的输药机构动力学模型，需要对以上接触碰撞过程进行分析。其中，滚轮与链轮齿槽的接触判断以及链节之间的接触可参考文献[13]。在链轮的带动下，链条推动推药板前进，推药板推着模块药前进并进入身管，当到达强制推药距离后，推药板停止运动，模块药在惯性作用下继续滑行一小段距离后停止在身管药室内，强制推药距离由链条的长度决定，与射角无关，射角的变化会改变模块药与药筒以及身管的摩擦，即模块药停留在身管药室内的位置随射角的变化而变化。如图3所示为推药板、模块药和身管的位置关系，其中，基于推药板、模块药、身管建立的坐标系分别为OtXtYt、OmXmYm、OgXgYg．当小射角输药以及非满装药情况下，模块药的到位一致性对点火及发射造成了一定的影响，因此，需要合理设计模块药的到位一致性。

在链轮的带动下，链条推动推药板前进，推药板推着模块药前进并进入身管，当到达强制推药距离后，推药板停止运动，模块药在惯性作用下继续滑行一小段距离后停止在身管药室内，强制推药距离由链条的长度决定，与射角无关，射角的变化会改变模块药与药筒以及身管的摩擦，即模块药停留在身管药室内的位置随射角的变化而变化。如图3所示为推药板、模块药和身管的位置关系，其中，基于推药板、模块药、身管建立的坐标系分别为OtXtYt、OmXmYm、OgXgYg．当小射角输药以及非满装药情况下，模块药的到位一致性对点火及发射造成了一定的影响，因此，需要合理设计模块药的到位一致性。1.4 接触碰撞力模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]面向输弹一致性的某输弹机稳健优化设计研究[J]. 林通,钱林方,陈光宋,刘太素.  兵工学报. 2019(02)
[2]某输弹机开式链传动建模及动力学特性分析[J]. 刘太素,钱林方,陈光宋,吉磊.  兵工学报. 2018(11)
[3]基于多维多项式混沌展开法的船舶不确定性优化设计[J]. 魏骁,冯佰威,刘祖源,李冬琴.  船舶工程. 2018(01)
[4]复杂装备精密产品Grey-PCE多质量特性稳健优化设计[J]. 万良琪,陈洪转,欧阳林寒,张笛,李亚平.  系统工程与电子技术. 2018(02)
[5]基于PCE方法的翼型不确定性分析及稳健设计[J]. 赵轲,高正红,黄江涛,李静.  力学学报. 2014(01)
[6]某模块装药供输药机振动问题研究[J]. 侯立国,骆小平,李涛,王昌锋,徐海燕.  火炮发射与控制学报. 2013(02)
[7]基于kriging代理模型的碰撞安全性稳健性分析[J]. 崔杰,张维刚,谢伦杰,常伟波.  汽车工程. 2013(01)
[8]自行火炮半自动装填机构输弹问题研究[J]. 赵森,钱勇.  兵工学报. 2005(05)

博士论文
[1]弹炮耦合系统动力学及关键参数识别研究[D]. 陈光宋.南京理工大学 2016
[2]面向工程不确定问题的稳健优化设计理论与方法研究[D]. 董荣梅.大连理工大学 2010
[3]稳健性优化设计理论与方法及其在固体火箭发动机中的应用研究[D]. 窦毅芳.国防科学技术大学 2007

硕士论文
[1]某协调输药机的动力学仿真与优化分析[D]. 孙涛.南京理工大学 2017



本文编号：3604889