針對(duì)炮射制導(dǎo)兵器在發(fā)射過程中受到的巨大加速度沖擊載荷環(huán)境,為保證彈體結(jié)構(gòu)在飛行過程中的正常工作,研究設(shè)計(jì)了抗高過載超聲波電動(dòng)舵機(jī)。本文研究了彈體在膛內(nèi)的復(fù)雜受力情況,對(duì)各受力情況進(jìn)行了比較分析,得到了對(duì)彈體結(jié)構(gòu)影響最大的沖擊載荷-軸向加速度載荷。并基于軸向沖擊的力學(xué)環(huán)境,研究設(shè)計(jì)了超聲波電動(dòng)舵機(jī),研究分析了高過載對(duì)該舵機(jī)機(jī)構(gòu)及性能的影響機(jī)理和規(guī)律。首先,結(jié)合超聲波電動(dòng)舵機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和工作方式,建立了高過載下該舵機(jī)的有限元模型,利用有限元分析方法模擬其在強(qiáng)沖擊環(huán)境中的暫態(tài)過程,分析電動(dòng)舵機(jī)的定、轉(zhuǎn)子及壓電陶瓷等結(jié)構(gòu)件的力學(xué)響應(yīng)特性,并進(jìn)一步分析評(píng)估了的耐過載特性;其次,設(shè)計(jì)了高過載實(shí)驗(yàn)工裝,進(jìn)行了評(píng)估驗(yàn)證超聲波舵機(jī)結(jié)構(gòu)的耐過載能力的沖擊實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬仿真分析結(jié)果相符合;最后綜合理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,評(píng)定了高過載環(huán)境下超聲波舵機(jī)結(jié)構(gòu)的耐過載特性與易損薄弱環(huán)節(jié)。理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本課題所設(shè)計(jì)的抗高過載超聲波舵機(jī)能夠較好地適應(yīng)高過載環(huán)境,在承受1.5萬個(gè)g的沖擊過載后輸出特性依然穩(wěn)定,抗高過載設(shè)計(jì)行之有效。本文研究成果為高過載超聲波舵機(jī)結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用提供了理論和數(shù)據(jù)依據(jù),為進(jìn)一步開展該領(lǐng)域的研究工作提供了一定的借鑒意義。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ410.3
【部分圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文10圖2.2 炮彈內(nèi)彈道運(yùn)動(dòng)圖火炸藥氣體壓力：發(fā)射藥點(diǎn)燃后在內(nèi)彈道形成的氣體壓力。受慣性力作用，炮彈在膛內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)，其整體及零部件均受到沿炮膛方向的軸向慣性力，旋轉(zhuǎn)時(shí)也產(chǎn)生徑向及切向慣性力。在理論計(jì)算階段，只考慮軸向和徑向慣性力。裝填物壓力：是指在發(fā)射階段，內(nèi)膛內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥與火炸藥會(huì)受到徑向與軸向慣性力作用而產(chǎn)生膨脹，從而產(chǎn)生對(duì)彈丸殼體的壓力。彈帶壓力：在彈帶鑲進(jìn)膛線的時(shí)候，會(huì)對(duì)內(nèi)膛產(chǎn)生作用力，根據(jù)反作用力原理，彈帶也會(huì)受到來自內(nèi)膛的作用力。摩擦力：在彈帶鑲?cè)雰?nèi)膛膛線時(shí)，彈丸倒轉(zhuǎn)側(cè)面及外圓柱面會(huì)與炮膛接觸產(chǎn)生摩擦。由于彈丸的不均勻性會(huì)導(dǎo)致彈帶偏向某一方向，從而引起摩擦。上述受力載荷對(duì)發(fā)射強(qiáng)度影響明顯

根據(jù)超聲波電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，初步確定行波型旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 3.1 所示。圖3.1 定子結(jié)構(gòu)示意圖超聲波電機(jī)的定子由壓電陶瓷和銅合金粘貼而成的。定子為環(huán)形結(jié)構(gòu)，利用螺釘將

（4）定子結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化會(huì)改變定子的工作模態(tài)，可能會(huì)導(dǎo)致與鄰近振動(dòng)模態(tài)的混疊。圖3.2 行波型旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)定子局部示意圖由于環(huán)形行波型超聲波電機(jī)的定子在結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜，難以通過解析法建立理論模型，且簡(jiǎn)化后的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性難以保證。然而，利用有限元法，模擬電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子的振動(dòng)與接觸情況，建立電機(jī)結(jié)構(gòu)與性能的聯(lián)系，可以優(yōu)化電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并得到較為精確的結(jié)果。3.2.1 定子有限元分析模型在超聲波電機(jī)中，采用銅作為定子材料，鋁作為轉(zhuǎn)子材料，所使用的材料參數(shù)見表3.1。
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本文編號(hào)：2875086