计及齿轮-齿弧接触的火炮动力学分析

研究了摇架齿弧与高低机主齿轮之间的接触/碰撞对炮口扰动的影响问题.对ADAMS进行二次开发,编制了齿形离散点自动生成软件,建立了某火炮渐开线直齿轮/齿弧的精确三维模型;建立了某火炮发射时的多体系统动力学模型,考虑了摇架齿弧与高低机主齿轮之间的接触/碰撞,利用Hertz理论近似计算了齿轮啮合刚度.仿真结果表明,该接触/碰撞对炮口扰动存在影响,研究结果为高低机、摇架齿弧的设计提供了理论依据和参考.     

步兵战车刚柔耦合建模及可信度验证

针对步兵战车的多刚体动力学模型忽略了构件在外力下弹性变形的问题,利用 ADAMS 和 ANSYS 软件构建了步兵战车的刚柔耦合模型。通过建立步兵战车有限元模型以及对车体进行模态分析,然后利用静平衡试验和炮塔振动试验验证了该刚柔耦合模型的可信度。该分析结果为下一步研究步兵战车行进间射击精度问题打下了良好的基础。     

身管与衬瓦接触的动力学数值分析

基于多体系统动力学理论,利用多体系统动力学软件ADAMS建立了某型火炮发射时身管与衬瓦的多体动力学模型,在考虑身管与衬瓦间隙因素的情况下,对该火炮发射时身管与衬瓦接触的动力学问题进行了研究。建模时采用Hertzian模型模拟衬瓦和身管之间的接触碰撞,考虑了影响碰撞的刚度和阻尼因素。结合相关参数使用Fortran语言编程,建立了身管后坐运动的多刚体动力学模型。通过数值计算得到了火炮后坐时身管与衬瓦间的接触力,与经典方法获得的接触力进行了比较分析。     

啮合刚度对人字齿行星传动系统动态载荷特性的影响研究

基于集中参数振动理论,建立了采用双齿联轴器的人字齿行星传动系统动力学模型;引入斜齿轮啮合刚度公式按2 个斜齿刚度并联计算人字齿时变啮合刚度;通过求解系统动力学方程, 获得内外啮合刚度与内外啮合动载系数之间变化关系曲线,进而分析了人字齿啮合刚度对系统动态载荷特性的影响。研究结果表明:不考虑共振的情况下,内外啮合动载系数分别随内外啮合刚度平均分量增加而增大;内外啮合刚度交变分量对内外啮合动载系数影响很小;人字齿轮运转平稳, 振动较小,进行人字齿行星传动系统动载系数计算,在精度要求不太高的情况下,以啮合刚度平均分量表示啮合刚度是可行的。     

步兵战车自动炮武器系统发射动力学模型修正

为提高自动炮武器系统发射动力学模型精度,基于实弹射击试验建立支持向量机响应面,对仿真模型进行了修正。应用有限元分析方法建立了双炮身管结构和炮塔结构有限元模型,基于武器系统各部件间的约束关系建立了步兵战车刚柔耦合发射动力学模型;基于相同边界条件,选取自动炮连发射击中典型结构的振动特性搭建了测试系统并进行了实弹射击试验;针对仿真数据与试验数据误差,引入支持向量机响应面方法对步兵战车刚柔耦合发射动力学模型进行了修正。修正结果表明,基于支持向量机响应面的模型修正方法大幅提高了自动炮武器系统发射动力学模型的精度,更准确地反映了自动炮射击过程中的机构动态特性。     

自行高炮行进间射击炮口响应特性研究

为研究自行高炮行进间射击时的炮口响应特性,基于多体系统动力学、车辆地面力学、火炮发射动力学建立了自行高炮行进间发射动力学模型,运用谐波叠加法,对典型的自行高炮行驶路面进行重构。通过数值计算获得了不同行驶和射击工况下的炮口响应,分析了行驶速度、路面等级、射击载荷、射角等因素对自行高炮的炮口响应的影响。考虑了自行高炮结构非线性因素,运用有限元方法和接触碰撞理论,将柔性身管模型和滚珠座圈大规模接触碰撞模型应用于模型中。计算结果表明,随着行驶速度和路面等级的提高,炮口动态响应增大,行进间不同射击工况下,炮口响应情况有较大差异。研究结果为掌握自行高炮行进间射击炮口扰动规律提供了参考依据。     

火炮结构结合面力学模型研究综述(Ⅰ)

火炮结构后坐部分与导轨、齿轮与齿弧、回转部分座圈等结合面是影响火炮动力学特性的重要因素,结合面存在着接触刚度和接触阻尼.结合面刚度是火炮结构整体刚度的重要组成部分.对于火炮结构零件组成的机构,其大部分阻尼来源于结合面.火炮结构结合面力学模型研究经历了多刚体模型、多柔体模型以及有限元模型.火炮多刚体模型由若干个刚体、弹簧和阻尼器构成,将结合面简化为弹簧和阻尼器,建立运动微分方程,描述火炮系统射击时的受力和运动规律.多柔体模型由若干个弹性体与刚性体组成,结合面的处理与多刚体基本相同.     

反后坐装置布局对炮口振动的影响研究

炮口振动是影响火炮射击精度的关键因素之一,它与反后坐装置布局及载荷传递密切相关。利用Flex-Flex接触碰撞模型模拟前后衬瓦与身管的相互作用,通过含微小间隙的改进接触算法和计及运动间隙的修正的Coulomb摩擦力方程表征揺架衬瓦和身管的接触碰撞关系,建立了全炮刚柔耦合发射动力学模型,在验证模型的基础上对提出的反后坐装置布局方案进行数值仿真和评估分析。研究结果表明,反后坐装置对称布局方案可有效降低炮口振动和衬瓦接触力,有利于提高射击精度和衬瓦磨损寿命,对该类火炮总体设计具有重要意义。     

火炮高低齿弧力的动态测试及分析

为准确计算和判断火炮高低齿弧的动态受力,减小工程类比计算产生的误差,避免出现设计强度不足的问题,以某火炮为对象,介绍了一种通过应变测试得出高低齿弧力的方法,给出了在后坐阻力、平衡性能和排空回方向等不同条件下高低机主轴扭转应变的动态响应测试曲线。测试结果表明：火炮后坐期间高低齿弧力曲线存在波谷与波峰的交替,最大值发生在后坐终止点;与测试算值相比较,传统计算值存在很大的误差;高低齿弧受力的动态测试值,可为确定火炮高低机射击载荷和优化结构设计提供可信数据。     

基于ADAMS 的装甲车行进间射击动态特性分析

为提高装甲车行进间射击时的命中率,对装甲车行进间射击的动态特性进行分析.通过装甲车行进时射击进行动力学分析,对其分析系统进行简化,利用ADAMS动力学软件构建装甲车在行进间射击时的动力学模型,采用虚拟现实技术对装甲车行进间射击进行模拟训练,并进行准确性验证及行进间射击动态特性分析.结果表明:该模型具有一定的准确性,可为装甲车行进间射击的作战参数优化提供参考.     

某自行火炮行进间射击建模与动态响应研究

为掌握某型轮式自行火炮行进间射击时的关键位置动态响应规律,使用 Fourier逆变换法重构 D级行驶路面,并利用 ADAMS软件自带函数库编写发射动力学所需的复杂函数力,基于多体系统动力学和车辆地面力学,借助三维绘图软件 CREO、多体动力学分析软件 ADAMS、有限元软件 ABAQUS建立该型装备的行走、火力、路面等部分的虚拟样机模型,通过试验验证模型的正确性,进行仿真计算并研究自行火炮2个关键位置的动态响应特征,计算结果可为研究该型装备火控系统精度、行进间射击射弹散布规律和观瞄位置干扰提供参考依据。     

步兵战车炮塔振动仿真

针对某型履带式步兵战车火炮射击精度受炮塔振动影响大的问题,在ADAMS/ATV和SolidWorks环境下建立了简化后的战车-路面系统虚拟样机;建立了基于谐波叠加法的随机等级路面模型;分析了虚拟样机中主要的力学模型;引入了驾驶员模型控制器,对步兵战车2～5档在B～E级路面上行驶过程中炮塔的振动进行仿真。仿真结果表明,采用虚拟样机对炮塔振动分析的方法是有效的,为炮塔乘员的舒适性研究及瞄准线稳定分析提供参考依据。     

火炮高平机参数辨识与灵敏度

为准确模拟高平机在火炮发射状态下的动态响应, 基于含气油液压缩模型和油缸膨胀刚度,结合高平机结构构型,建立火炮发射状态下的某高平机动力学模型。采用多体动力学仿真软件ADAMS完成高平机参数化模型建模,确立高平机模型中的待辨识参数。根据某车载炮射击试验数据和火炮发射动力学模型,引入粒子群优化算法对高平机参数进行辨识,获得高平机模型参数值。辨识后模型输出结果与试验数据吻合良好,验证了模型精度及参数辨识结果的有效性。对影响火炮俯仰运动的高平机参数进行灵敏度分析,分析结果表明,高平机油液含气量、油缸初压等若干参数对火炮起落部分俯仰运动的影响较大。     

高射速转管炮凸轮曲线槽的优化与设计

为了改善高射速转管炮自动机的动力学性能,基于正弦型加速度凸轮曲线设计理论,运用五次多项式替代正弦型加速度规律对曲线槽过渡段进行优化设计,并基于MATLAB软件计算出优化后的凸轮曲线槽理论方程。然后利用ADAMS建立6管转管炮自动机虚拟样机模型,模拟其在6 000发/min的射频下的动力学性能。计算结果表明,滚轮与凸轮曲线槽间的接触力平均降低了1.15 k N,同时机芯组加速度平均降低了105 m/s2,转管炮自动机的动力学性能也得到显著改善。     

带膛口助旋制退器的转管机枪动力学建模与仿真

基于气体动力学理论,建立了转管机枪膛口助旋制退器的气体动力学数值模型,以此计算了助旋制退器的助旋力和制退力。通过改变助旋制退器沿枪管轴线的纵向尺寸,分析了助旋力和制退力随管道腔长度的变化规律。结合内能源转管机枪发射动力学模型,分别对未安装和安装有不同长度的膛口助旋制退装置的转管机枪系统进行了动力学仿真。仿真结果表明,在一定范围内增大助旋器管道腔沿枪管轴线长度可以有效地增加助旋力和制退力。安装膛口助旋制退器,能够实现对内能源转管机枪射频的有效提升。     

基于随机性分析的顶置机枪武器战仿真研究

针对顶置机枪武器站随机性问题,基于ADAMS/Insight平台,以武器膛压的随机性为研究对象,以建立的立靶密集度模型和刚柔耦合动力学模型为基础,利用蒙特卡罗随机数发生器和内弹道模块生成随机膛压曲线,并进行多次随机动力学仿真和射击密集度分析,为机枪武器站射击精度虚拟试验提供理论指导。     

某车载转管机枪刚柔耦合发射动力学分析

为了研究某车载转管机枪的射击精度,了解武器系统工作的稳定性,基于多体动力学理论,结合车载转管机枪的结构特点,运用ADAMS软件建立了刚柔耦合的车载转管机枪发射动力学模型,利用该模型对车载转管机枪进行了动力学分析,得出其动力学特性,提出了提高机枪射击精度的改进方案,即改变托架结构及与座圈的连接方式,降低机枪射击时的火线高度.分析结果显示,改进方案系统的射击稳定性与动力学特性比原方案有所提高,为武器的研制提供了改进方向.     

射角对某机枪浮动性能影响研究

为了研究在不同射角情况下射击时重力的分力对采用浮动技术机枪的浮动性能的影响,以ADAMS软件为平台,建立某大口径机枪的虚拟样机模型,并将仿真结果与试验测试数据进行比较,证明所建立模型的正确性,然后在不同射角下对其进行动力学仿真,得到机枪射击过程中枪机框和枪身速度、位移曲线。通过对结果数据的分析表明:在不同射角情况下,机枪都能实现近似定速定点击发,而且浮动性能变化很小。