大口径舰炮双层立体弹库转运技术研究

论文摘要

舰炮作为舰艇的主要作战武器之一,从诞生之日起就一直发挥着重要作用,特别是大口径舰炮在反舰作战、对岸火力打击及舰艇防空中具有不可替代的作用。随着现代军事技术的进步、海军战略思想及海战模式的变化,各国对大口径舰炮尤其是舰炮的自动化弹库提出了更高的要求。传统自动化弹库很难满足未来更大口径舰炮的作战要求,这就迫切需要研究拥有超大载弹量,能够兼容存储多种弹药,能够安全快捷转运弹药的新型自动化弹库。本文在收集整理大量国内外舰炮武器资料的基础上,分析综合了大口径舰炮自动化弹库种类和自动化立体仓库技术,提出了全新的双层立体弹库概念,根据弹库设计准则提出了三种双层立体弹库方案,并运用层次分析法对三种方案进行了评价分析,最终选定了最优方案。在弹库方案确定后,本文对弹库中双向存取转运车进行了机构设计,给出了转运车的设计参数,对转运车进行了动作时序设计,构建了转运车的安全保护措施,并利用Pro/E软件建立了双层立体弹库系统的三维模型。本文运用有限元方法,应用ANSYS软件对转运车结构进行了模态分析,确定了其结构振动特性；运用力学理论对三级伸缩臂机构进行了挠度理论计算,并将三级伸缩臂机构的三维模型导入ANSYS软件中划分网格,进行了挠度分析,证明结构强度符合要求。本文运用机构运动学理论建立了三级伸缩臂机构运动学的数学模型,对该机构的位置、速度和加速度进行了分析,求出了机构的速度雅可比矩阵,并进行了奇异位形分析。在运动学分析的基础上,本文运用拉格朗日方法建立了三级伸缩臂机构动力学的数学模型,求出了机构动力输入装置的驱动力和驱动力矩表达式。本文应用动力学仿真软件RecurDyn建立了三级伸缩臂机构的虚拟样机,对该机构进行了运动学和动力学仿真,并结合仿真结果进行了综合分析,验证了机构设计的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 自动化弹库的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 双层立体弹库关键技术
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第2章 双层立体弹库总体方案
• 2.1 双层立体弹库设计准则及研究技术路线
• 2.1.1 设计准则
• 2.1.2 研究技术路线
• 2.2 双层立体弹库多方案设计
• 2.2.1 弹药存储及转运装置
• 2.2.2 弹库多方案设计
• 2.3 应用层次分析法对弹库进行多方案评价选优
• 2.3.1 层次分析法（AHP）介绍
• 2.3.2 基于层次分析法的弹库多方案评价选优
• 2.4 双层一体式平行线型通道立体弹库平面布局
• 2.5 本章小结
• 第3章 双向存取转运车结构设计
• 3.1 双向存取转运车功能分析
• 3.2 双向存取转运车结构设计
• 3.2.1 牵引式轨道行走机构
• 3.2.2 门架式升降机构
• 3.2.3 三级双向伸缩夹持机构
• 3.3 双向存取转运车时序设计
• 3.4 双向存取转运车设计参数
• 3.5 双向存取转运车安全保护措施
• 3.6 双层立体弹库三维建模
• 3.7 本章小结
• 第4章 双向存取转运车有限元分析
• 4.1 有限元分析方法
• 4.2 向存取转运车结构模态分析
• 4.2.1 模态分析理论
• 4.2.2 基于ANSYS的模态分析求解方法
• 4.2.3 基于ANSYS的转运车结构模态分析
• 4.3 双向存取转运车伸缩臂挠度分析
• 4.3.1 三级伸缩臂机构挠度理论计算
• 4.3.2 基于ANSYS的三级伸缩臂挠度分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 三级伸缩臂机构运动学、动力学理论分析
• 5.1 三级伸缩臂运动学模型及参数
• 5.1.1 三级伸缩臂运动简化模型
• 5.1.2 机构运动描述及自由度分析
• 5.1.3 刚体的空间描述与齐次变换
• 5.2 基于D-H法的三级伸缩臂机构运动学分析
• 5.2.1 三级伸缩臂机构坐标变换与齐次变换矩阵
• 5.2.2 三级伸缩臂机构的位置分析
• 5.2.3 三级伸缩臂机构的雅克比矩阵、速度及加速度分析
• 5.2.4 三级伸缩臂机构的奇异位形分析
• 5.3 动力学分析方法——拉格朗日法
• 5.4 基于拉格朗日方法的三级伸缩臂动力学分析
• 5.4.1 三级伸缩臂机构的动力学模型及参数
• 5.4.2 三级伸缩臂机构的动能和势能
• 5.4.3 三级伸缩臂机构的拉格朗日方程
• 5.5 本章小结
• 第6章 三级伸缩臂机构运动学、动力学仿真分析
• 6.1 运动学、动力学仿真软件介绍
• 6.2 多刚体接触理论与齿轮动力学理论
• 6.2.1 多刚体接触理论
• 6.2.2 齿轮系统动力学理论
• 6.3 三级伸缩臂机构虚拟样机
• 6.4 运动学、动力学仿真分析
• 6.4.1 运动学仿真分析
• 6.4.2 动力学仿真分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢