双柔性空间机械臂动力学建模与控制

大多数研究者在空间机械臂动力学建模时,只考虑了关节柔性或者臂杆柔性,并且通常采用假设模态法对臂杆的变形进行描述,但该方法仅适用于小变形情况。基于这种情况,采用自然坐标法对柔性关节进行建模和绝对节点坐标法对柔性臂杆进行建模,得到了既包含关节柔性又包含臂杆柔性的空间机械臂动力学方程,并能精确地描述臂杆的小变形以及大变形。利用5次多项式对关节轨迹进行规划,通过逆动力学得到关节的前馈驱动力矩;采用PID控制策略,作为反馈输入。在二连杆柔性关节柔性杆机械臂上进行数值仿真。仿真结果表明：该控制策略在实现关节轨迹跟踪控制的同时,也能有效减弱机械臂的振动。     

尾翼式柔性弹箭飞行稳定性研究

建立了低速旋转的尾翼式弹箭飞行运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型和一般运动方程组，以梁的弯曲理论为基础，推导了柔性弹箭的弯曲变形方程，在准静态变形条件下推导出了柔性弹箭的攻角运动方程，并由此获得了尾翼式柔性弹箭的静态稳定性条件和动态稳定性条件，从中可以看出柔性变形对弹箭飞行稳定性的影响，为大长细经弹箭的设计提供了重要的理论依据。     

柔性弹丸飞行动力学研究

建立了大长细比弹丸刚体运动和柔性弯曲变形耦合的动力学模型；定义了柔性弹丸的平均弹轴系和刚体运动；以梁的弯曲理论为基础，推导了柔性弹丸的弯曲变形方程。在准静态变形条件下给出了柔性弹丸的攻角运动方程及其解，并由此获得了柔性弹丸的静态和动态稳定性条件，从中可看出柔性变形对弹丸飞行稳定性的影响，为长大细比弹箭的设计提供了重要的理论依据。     

基于高电负荷直线电机的电磁输弹技术研究

为实现大口径火炮输弹机构的轻量化和小型化,根据惯性输弹工作原理,采用以直线电机为核心的电磁输弹方式进行弹丸装填。针对短时间歇式的输弹工作特点,开展适用于输弹的高电负荷直线电机设计,以降低输弹机构的质量和体积。基于虚拟样机仿真建立电磁输弹机构动力学模型,并结合电机参数进行输弹动力学仿真,结果表明,在最大射角下以直线电机为核心的电磁输弹机构可使弹丸具备可靠的卡膛速度,且相比于常规电负荷输弹机构,高电负荷输弹机构的质量降低了58.9%,体积降低了53.6%。基于高电负荷直线电机的电磁输弹方式可为输弹机构轻量化和小型化设计提供参考。     

基于刚-柔耦合理论的某供药机构的仿真分析

某供药机构中分药装置的拨杆需在极短的时间内与抱爪的卡锁接触,并将模块药从储药筒中拨出;为了研究高速运动对运动部件的影响,考虑拨杆为柔性体,并建立相应的柔体动力学方程;将原动件拨杆和被接触件卡锁用Ansys软件创建成柔性体,在ADAMS中建立相应的刚柔耦合动力学模型,与原有的多刚体动力学模型对比.对比结果表明:柔性体拨杆在外力作用下时,速度响应曲线会出现波动,而刚性体拨杆不会;针对柔性体碰撞仿真计算出的接触力比刚性体碰撞时的接触力峰值小且滞后;导致以上结果的原因是运动过程中柔性体部件会发生弹性变形.该研究对研究某供药机构中的分药装置有一定的参考作用.     

小口径舰炮弹箱供弹结构设计与仿真分析

针对某速射炮的供弹需求,设计了新型的弹箱式供弹机构,介绍了弹箱式供弹的结构原理,计算了弹箱结构中传动系统的速比关系,理论计算并合理分配速比关系,可以实现弹箱供弹在交接单元处的顺利交接。建立了弹箱供弹结构中交接单元的虚拟样机,对交接单元进行了动力学与运动学仿真分析,仿真结果表明弹丸在交接过程中运动平稳,所受冲击力很小,实现了顺利交接。提出的新型弹箱供弹结构及传动系统速比关系计算方法,对小口径舰炮供补弹结构设计及仿真分析具有一定的参考价值。     

基于RecurDyn的开式链传动输弹机动力学联合仿真研究

为了掌握某火炮自动装填系统中开式链传动输弹机的动力学特性,分析了输弹机的结构功能和运行原理,基于多体动力学分析软件RecurDyn,结合液压传动仿真软件AMESim,建立了输弹机的虚拟样机联合仿真模型并进行了仿真计算,根据仿真结果进行了输弹机系统动力学特性的分析,为其机构的下一步设计优化及故障分析奠定了一定基础。     

某无链供弹装置的仿真与试验

为了提高供弹装置各运动构件的可靠性,对某无链供弹装置进行建模进行研究。通过ADAMS软件建立无链供弹装置的运动学及动力学方程,以2发弹的仿真曲线为例进行多发炮弹与闭合弹链运动交接的仿真分析,得到弹丸位移、加速度等参数曲线,并通过激光位移传感器进行系统测试。测试结果表明,供弹机构的动态特性明显,对供弹机构可靠性的进一步提高及结构的改进提供了参考。     

基于凸轮自动机的试验装置设计和动力学分析

基于某武器凸轮自动机的机构运动原理,设计了一套自动机机构运动状态试验装置,用于测试并检测供输弹过程中自动机机构的运动规律防止其在供输弹过程出现卡滞现象,利用UG软件建立了三维模型,并基于多体动力学和刚柔耦合理论对该试验机构进行了运动学仿真分析,通过对比分析不同转速下试验机构关重件的运动规律,可以看出该种新型试验机构运转稳定,证明该机构的设计方法可行.     

海上柔性并联平台空间动力学建模与分析

针对某海上螺旋副-虎克铰-球铰(HUS)柔性并联平台由快速稳定和大负载引起的支撑连杆弹性变形和负载瞄准位置偏差问题,进行了空间弹性动力学建模。采用模态函数和空间等截面梁单元模型对弹性连杆进行空间建模,基于虎克铰和球铰连接的连杆为两自由度空间运动,推导了空间单元坐标与系统坐标的两自由度转换矩阵,利用平台的运动学和动力学约束条件建立了HUS柔性并联平台的空间弹性动力学方程;运用Newmark方法对弹性动力学方程进行离散求解,分析了平台的弹性动力学响应和支撑连杆的最大动应力,并进行了动力学测试实验;进一步分析了弹性变形对负载瞄准精度的影响。研究结果表明：由弹性变形引起的支撑点最大位移为2.45 mm,且x轴明显大于y轴和z轴;由弹性角位移引起最大位置偏差为1.35 m. 实验结果与仿真结果一致,验证了数值建模的有效性。     

大口径舰炮反后坐装置快速设计模块开发

为了提高大口径舰炮反后坐装置的设计效率,对其进行了快速设计模块开发研究。基于装配体三维模板的参数化程序设计思路,将设计知识和经验嵌入了功能模块并用设计流程的形式表述,形成了界面化的程序计算、后坐规律图形输出和参数驱动一体的设计方法。通过自顶向下参数化建模、VC与 Matlab混合编程、MFC界面设计,实现了大口径舰炮反后坐装置快速设计模块的开发。以某大口径舰炮反后坐装置为设计实例验证了该模块的可行性和有效性。该模块开发方法为火炮工程设计提供了参考。     

膛口制退器效率对某新型全枪浮动原理大口径机枪的影响研究

为研究膛口制退器制退效率对采用全枪浮动原理的某新型大口径机枪浮动性能的影响,建立了基于浮动原理且考虑土壤和人体影响的某新型大口径机枪的刚柔耦合模型,对含膛口制退器的机枪系统进行动力学仿真并与试验结果进行对比分析,验证了该模型的正确性;获得了某新型大口径机枪实现全枪浮动的膛口装置制退效率的允许取值范围。结果表明,所建立含膛口制退器的实际某新型大口径机枪刚柔耦合模型精确可靠,所设计的膛口制退器实际制退效率为35.9%,其实现全枪浮动的膛口制退器制退效率的理论取值范围为22.5%~50.0%.     

某埋头弹机枪自动机结构设计与动力学分析

为提高大口径埋头弹机枪的射击速度,设计一种导气式自动机.以某12.7 mm埋头弹机枪为研究对象,采用升降弹膛实现开闭锁动作,对自动机的结构进行设计,利用ADAMS建立埋头弹机枪的虚拟样机模型,通过仿真获得自动机运动特性参数.仿真结果证明了该自动机结构的可行性,为大口径埋头弹机枪的设计提供一种参考方案.     

高射频内能源转管炮动态响应优化

为改善内能源转管炮动态响应性能,以某高射频小口径舰炮为对象,对其动态响应进行优化设计.建立转管炮虚拟样机模型,对身管进行柔性化处理,对全炮进行动力学仿真,计算得到转管炮动力响应特性曲线,基于Isight软件平台,对仿真模型进行了多目标优化,对基于优化后的火炮的动态响应结果进行了射击密集度仿真.研究结果表明:优化后炮口最大纵向振动位移减小1.43%,最大后坐阻力减小7.23%,后坐最大位移减小5.63%,射击密集度得到了改善.该研究为提高内能源转管炮射击精度和自动机的结构优化提供了参考.     

一种火炮自动卡锁装置设计分析

针对大、中口径火炮自动机的工作特点。设计了一种自动卡锁装置，该装置可锁定自动机动力机构的运动，也能够在较小的解锁力作用下自动解锁，释放动力机构。介绍了该装置的结构原理，分析了其工作机理。并对主要参数进行了优化，给出了优化结果。该装置已成功应用于某大口径自动火炮上，经过了试验验证，取得了良好的效果。     

舰炮系统对岸作战探测手段的现状与发展建议

分析了目前中大口径舰炮对岸作战的目标探测技术和装备现状；根据岸上目标的特性和探测技术的特点，提出了对岸作战探测技术的完善方案和发展建议。     

基于Hamilton原理的柔性多体系统动力学建模方法

首先基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理建立起一般柔性体连续系统的动力建模方法,进而以水平面内作大范围回转运动的柔性梁为例,在Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁模型的假设前提下,根据轴向不可虎的柔性梁的几何约束条件,推导出作大范围刚体运动的柔性梁连续系统的一致线性化振动微分方程。     

基于频域干涉的小口径长身管内径测量系统

二级轻气炮发射管内膛加工质量对动高压物理冲击加载实验数据的准确度有着重要影响。基于全光纤频域干涉测距技术研制的内径测量系统,可精确测量小口径、大长径比二级轻气炮管内径。该系统采用微型光纤探头作为频域干涉测距传感器,能对管内膛被测点坐标进行精密测量,经椭圆方程拟合后可准确获得待测截面内径。对长度为7 400 mm的28 mm型二级轻气炮炮管通体内径进行了测量,结果表明：在入口处、出口处与三点式内径千分尺测量结果的极差仅为0.014 mm.     

小型引信电源冲击特性仿真研究

现代轻武器系统-单兵综合作战系统发射的榴弹口径仅有20mm、25mm；法国和美国装备的弹药最小口径也仅有20mm,要满足这样小的弹药的使用要求,关键技术之一就是电源小型化和耐高过载。文中应用大型有限元软件MSC.DYTRAN针对小型引信电源结构在不同冲击过载条件下的动态响应规律进行仿真研究,为推进引信电源小型化设计及工程应用研究奠定基础。     

舰炮装备通用质量特性指标体系

针对舰炮装备通用质量特性指标体系存在难以量化筛选、适用性差等问题,结合舰炮装备系统特点、作战使命及典型任务剖面,在明确指标筛选原则的基础上,运用专家打分法构建适用于舰炮装备的通用质量特性指标体系,并给出关键指标的计算方法。结果表明,该体系可为舰炮装备通用质量特性一体化设计、仿真及验证工作奠定基础。