【摘要】：電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)是一種先進(jìn)的電磁彈射裝置,該裝置具有速度快、精度高、射程遠(yuǎn)、威力大、體積小、重量輕、運(yùn)行和維修費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn),但在發(fā)射過程中存在著機(jī)械和電磁力共同作用下的非線性耦合振動(dòng),影響該裝置的動(dòng)態(tài)性能和發(fā)射精度。因此,對(duì)電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)的機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué)問題開展研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文建立了電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)電磁導(dǎo)軌的非線性自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和參數(shù)振動(dòng)等問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,本文主要包括以下內(nèi)容:推導(dǎo)了電磁導(dǎo)軌所受的電磁力計(jì)算公式,根據(jù)導(dǎo)軌所受電磁力隨系統(tǒng)參數(shù)的變化情況,給出了電磁力的回歸公式;同時(shí)對(duì)電系統(tǒng)的耦合振蕩進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:在一定條件下,電系統(tǒng)很小的電壓波動(dòng)可能導(dǎo)致導(dǎo)軌上很大的動(dòng)態(tài)電磁力。建立了電磁導(dǎo)軌的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)模型,利用L-P法求得了系統(tǒng)非線性自由振動(dòng)時(shí)域響應(yīng)的近似解析解和振動(dòng)頻率方程,分析了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和固有頻率隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:為了滿足精度要求,位移變化引起的動(dòng)態(tài)電磁力泰勒展開式需取到三階非線性項(xiàng)。建立了電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)在電流和速度兩種激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)方程式,運(yùn)用小參數(shù)法求解了電磁導(dǎo)軌的受迫振動(dòng)微分方程,研究了當(dāng)激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離和接近固有頻率時(shí)電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),討論了臨界速度對(duì)導(dǎo)軌動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律,分析了電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)的受迫振動(dòng)特性。結(jié)果表明:在大電流、小間距、導(dǎo)軌高度、寬度和剛度較小時(shí),非線性因素對(duì)電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響不可忽略。建立了電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)導(dǎo)軌在剛度波動(dòng)下的參數(shù)振動(dòng)微分方程式,在分析系統(tǒng)參數(shù)振動(dòng)穩(wěn)定圖的基礎(chǔ)上,討論了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律;研究了不同穩(wěn)定狀態(tài)和不同激勵(lì)頻率下電磁軌道發(fā)射系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。應(yīng)用數(shù)值仿真軟件Matlab及R-K算法,模擬了系統(tǒng)弱非線性振動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),確定了解析法求解的適用范圍,驗(yàn)證了理論分析的正確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ866

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