【摘要】：火炮的發(fā)射過程是一個復(fù)雜的高溫、高壓過程。本文以某輕型牽引火炮為研究對象,對其方向機空回特性、剛度特性和過載保護特性進行分析,建立彈炮耦合全炮發(fā)射動力學(xué)有限元模型,以彈丸起始擾動表征火炮射擊精度,研究方向機特性對彈丸起始擾動的影響,為提高火炮射擊精度提供一定的參考。本文主要研究內(nèi)容有:(1)方向機是一個典型的齒輪傳動機構(gòu),由齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等組成。該傳動機構(gòu)的各個部件在制造和安裝過程中難免會存在誤差,這樣就會在傳動鏈中形成間隙,造成傳動的空回特性。根據(jù)各部件在制造中的精度等級要求及其他各尺寸誤差要求,查閱相關(guān)設(shè)計手冊及文獻資料,按照各傳動部分傳動間隙的計算公式計算其傳動間隙。最后根據(jù)各部分傳動比折算到方向機主軸上,即得該方向機空回量。(2)方向機是一個串聯(lián)機構(gòu),其系統(tǒng)剛度由各部分剛度串聯(lián)而成。根據(jù)石川公式計算齒輪嚙合剛度;將齒輪輪體簡化為一個圓盤和一個薄壁圓筒,從而計算其扭轉(zhuǎn)剛度;按照材料力學(xué)中的公式計算階梯軸的扭轉(zhuǎn)剛度;將蝸輪蝸桿傳動簡化為齒輪齒條傳動,計算其嚙合剛度。將所得各部分剛度串聯(lián)起來,即得方向機系統(tǒng)剛度。(3)該牽引炮方向機采用預(yù)壓碟簧組作為過載保護裝置。只有當(dāng)?shù)山M所受的力達到其預(yù)壓載荷時,該過載保護裝置才會發(fā)生作用;當(dāng)傳遞到碟簧組上的力超過其殘余壓縮量時,該過載保護裝置遭到破壞,無法正常工作。參照火炮設(shè)計手冊及碟簧設(shè)計國標(biāo)手冊,完成該碟簧組的相關(guān)特性分析。(4)基于彈炮耦合基本假設(shè),建立該牽引炮彈炮耦合全炮發(fā)射動力學(xué)有限元模型,根據(jù)彈丸起始擾動的組成,分析該方向機特性對彈丸起始擾動的影響。本文主要研究方向機空回特性和剛度特性對彈丸起始擾動的影響,并得到相應(yīng)的影響規(guī)律。(5)以彈丸起始擾動最小為目標(biāo),對方向機結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。選取合適的設(shè)計參量,建立相應(yīng)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。采用多島遺傳算法進行方向機參數(shù)優(yōu)化匹配,并對所得優(yōu)化結(jié)果進行一定程度的檢驗校核。
【圖文】：

３邋＝邋２（是吉二；。）（弧度）邐（２．４）逡逑式中度，６，邋Ａ和Ｚ）含義見圖２．３所示，單位毫米。逡逑柋Ｉ逡逑圖２．３平鍵連接示意圖逡逑根據(jù)裝配要求和各設(shè)計尺寸參數(shù)查閱相關(guān)設(shè)計手冊，將所得數(shù)據(jù)代入式（２．４）可得；逡逑？３邋＝邋２（１２．０２１５ｍｍ－１１．９５７匪）＝000２５８ｒ口如逡逑２邋Ｘ邋４０ｍｍ邋＋２邋ｘ邋８ｍｍ邋—４６ｍｍ逡逑此為空隙最大值，同２．２．１中一樣對其進行處理，，取均值得：逡逑ａｊ邋＝號＝邋０．００１２９ｒａＪ逡逑（３）蝸輪蝸桿傳動角空隙逡逑蝸輪蝸桿傳動角空隙主要包括兩個方面：１）蝸輪蝸桿的固有側(cè)隙；２）由蝸輪蝸桿兩逡逑者裝置誤差引起的側(cè)隙。應(yīng)用統(tǒng)計計算法進行側(cè)隙計算，側(cè)隙單位為ｕｍ。逡逑１）蝸輪蝸巧的固有側(cè)隙逡逑蝸輪固有側(cè)隙的均值和方差按下式計算：逡逑１１逡逑

經(jīng)過調(diào)炮過程方向機空回量己經(jīng)排完，在火炮發(fā)射時后坐力等的作用下回轉(zhuǎn)部分會逡逑有繞立軸旋轉(zhuǎn)的趨勢，此時方向機各組成部件進入受載變形階段，即方向機工作段。送逡逑一階段的特性稱為剛度特性。牽引炮方向機結(jié)構(gòu)原理圖如圖２．４所示。逡逑圖２．４方向機結(jié)構(gòu)原理圖逡逑由圖２．４可知牽引炮方向機由齒輪副、蝸輪蝸桿副和碟灻組等組成。由于碟灻組存逡逑在預(yù)壓縮量，在此階段并未發(fā)生變形，相當(dāng)于一個剛體，因此工作階段方向機剛度主要逡逑由下部分組成：輪齒一小齒輪輪體一軸一蝸輪輪體一蝸輪蝸桿輪齒一蝸桿主體，結(jié)構(gòu)逡逑邏輯圖如圖２．５所示。逡逑１３逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：E924

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本文編號：2648825