环列发射器机构设计.docx
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环列发射器机构设计
环列发射器机构设计
摘要本文基于某型140mm迫击炮模型,对环列发射器的高低机和方向机进行结构设计。
经查阅国内外关于高低机和方向机的相关资料,最终确定以滚珠丝杠作为高低机的传动方式,根据环列发射器的高低机瞄准速度和某型迫击炮参数,确定其结构参数,采用转盘轴承齿轮传动作为方向机的传动方式,根据环列发射器的方向机瞄准速度和现有某型转盘轴承参数,确定其结构形式。
之后,对设计的机构进行强度校核,经校核安全后在Solidworks三维建模软件中建立运动机构模型,再导入ADAMS运动仿真软件中进行动力学仿真,输出高低机和方向机瞄准动作的仿真动画。
关键词发射器设计干扰弹ADAMS仿真滚珠丝杠转盘轴承12199
TitleThemechanicaldesignofringcolumnlauncher
Abstract
Themaincontentofthispaperisthemechanicaldesignofelevatingmechanismandtraversingmechanismofringcolumnlauncher,basedonthemodelofacertaintypeof140mmmortar.Aftercheckingtheinformationathomeandabroadontheelevatingmechanismandtraversingmechanism,FinallyIdeterminethedrivingmode:
usetheballscrewastheelevatingmechanism,anddeterminethestructuralparametersaccordingtotherequestofpointingvelocityofelevatingmechanismandacertaintypeofmortarparameters;useturntablebearingandgeardriveasthedriveoftraversingmechanism,accordingtorequestofpointingvelocityoftraversingmechanismandacertaintypeofturntablebearingparametertodetermineitsstructure.ThenIdothestrengthanalysisofthemechanicaldesign,andaftercheckingsecurityImakemotionmechanismmodelinSolidworks,akindof3Dmodelingsoftware,thenimportitintoADAMS,akindofmotionsimulationsoftware,fordynamicsimulation,atlastoutputthesimulationofactionanimationoftheelevatingmechanismandtraversingmechanism.
1.1课题研究的目的和意义
在20世纪90年代以来的几场局部战争中,光电武器的作战性能得到空前提高,各种精确制导武器大放异彩,干扰技术在高技术局部战争中的作用和地位也日趋重要。
在海湾战争、科索沃武装冲突中,全方位、立体覆盖的战场侦察网络,精准的精确制导武器,成为了引导战争胜利的重要条件,给世人留下深刻的印象。
随着光电技术的飞速发展,可以肯定,在未来高技术局部战争中,光电武器的作用会更加重要。
面对光电武器咄咄逼人的发展势头,光电对抗技术也在迅猛发展。
而作为一种有效的对抗手段,干扰弹以其使用方便、效费比高而备受人们的青睐,其发展水平令人瞩目。
与之配套的干扰弹发射器也有了长远的发展。
但是,现有的舰载可抛弃式电子对抗手段,包括金属箔、红外和欺骗诱饵,角反射器以及其他的舰外主动诱饵的效力都存在一些问题,主要是受其在布设时的时间和空间位置条件的严格限制。
本课题研究某多管发射器瞄准结构及其控制系统。
主要目的是实现作战中发射器根据军舰的运动情况,自动调转到需要的方向,所选择的发射管将调整到最优的发射角度,使得诱饵弹载荷的投射具有三维控制性能,使得军舰具有更好的位置偏移,达到干扰的目的,确保军舰自身的安全。
1.2课题国内外发展研究现状
1.4本课题介绍
本课题主要研究了舰载环列发射器高低机和方向机的结构设计。
传统的干扰诱饵发射器基本上都是固定在一个方向上的,本课题要让发射器实现自动旋转和高低发射角的调整,呈伞状结构,以达到最优的发射目标。
通过调整炮管高低角、方向角以及不同干扰弹的选择,可以实现火力的精准配置,这样不仅最小化了舰队的机动要求,同时也极大地减少了反导所需的时间。
1.5课题研究的主要内容
(1)高低机、方向机采用的电机功率和转速等参数的确定;
(2)高低机采用的滚珠丝杠螺纹型号、外形尺寸及其强度校核;
(3)方向机采用的转盘轴承型号选择及其强度校核;
(4)运用Solidworks建立环列发射器三维模型;
(5)运用ADAMS对高低机、方向机的瞄准动作进行运动仿真。
2环列发射器总体方案
2.1环列发射器的原始数据
(1)口径:
140m
(2)管数:
2×8
(3)最大膛压:
14MPa
(4)最大后坐力:
12t
(5)迫击炮管重:
45kg
(6)弹重:
18kg
(7)迫击炮炮管长:
1000mm
2.2环列发射器的技术要求
(1)工作空间:
纵向2000mm;横向半径1000mm;升降500mm;旋转180°
(2)高低机瞄准速度:
0.6s内射角由90°到35°
(3)方向机瞄准速度:
4-6s内转换一个阵位(即旋转180°)
(4)重复定位精度:
±1%
2.3传动系统方案设计
2.3.1驱动方式
驱动方式有电动驱动、气动驱动和液压驱动三种。
电动驱动方便,信号传递、运算容易;气动成本低、可靠性好,但难于保持准确的速度,位置控制难;液压驱动重量轻、体积小、输出功率大,流量控制容易,放大和自锁简单,但是需要液压源,油的黏性会随着温度的变化而变化,并且有管路压力的损失。
由于舰载武器体积和重量上的限制,以及精度上的要求,因此,实际运用中采用电动驱动比较好。
考虑到环列发射器的精度要求,宜采用伺服电机作为驱动电机。
伺服主要靠脉冲来定位,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。
这种传动方式有以下几个特点:
(1)传动效率高。
滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%-98%,为传统的滑动丝杠系统的2-4倍,所以能以较小的扭矩得到较大的推力,亦可有旋转运动转为直线运动(运动可逆)。
(2)给予适当的预紧,可消除丝杠和螺母螺纹之间的间隙。
适当预紧后的滚珠丝杠副,可消除螺纹间隙,可使丝杠具有更佳的刚性,在承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形,这样反向时就没有空程死区,达到更高的精度。
(3)运动平稳,无爬行现象,传动精度高。
滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动,工作中摩擦阻力小,摩擦阻力的大小几乎与运动的速度完全无关。
灵敏度高,启动时无颤动,这样可以保证运动的平稳性而不易出现爬行现象,因此可以精密地控制微量进给。
滚珠丝杠传动系统运动温升较小,并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长,因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。
(4)有可逆性。
由于滚珠丝杠副摩擦损失小,可以从旋转运动转换为直线运动,也可以从直线运动转换为旋转运动,即丝杠和螺母可作为主动件,也可作为从动件。
(5)高耐用性。
钢球滚动接触处均经硬化(HRC58-63)处理,并经精密磨削,循环体系过程纯属滚动,相对磨损甚微,故具有较高的使用寿命和精度保持性。
(6)高可靠性。
与其他传动机械,液压传动相比,滚动丝杠传动系统故障率很低,维修保养也较简单,只需进行一般的润滑和防尘。
在特殊场合可在无润滑状态下工作。
(7)制造工艺复杂。
滚珠丝杠和螺母等的加工精度要求高,表面粗糙度值要求低。
(8)不能自锁,特别是垂直安装的丝杠,由于自身质量的惯性力的作用,下降时,当传动切断后不能立即停止运动,故应考虑设置防逆转装置,如采用制动电机,步进电机,在传动系统中设置能够自锁的机构(如涡轮蜗杆):
在螺母、丝杠或传动系统中装设单向离合器、双向离合器、制动器等。
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