单兵红外观瞄系统结构设计及分析

论文摘要

红外热像仪行业是一个发展前景十分广阔的新兴高科技产业,红外热像仪已普遍应用于军民两个领域。在现代化信息化战争中,夜视仪器已成为部队作战的重要军事装备,其中红外热像仪已在陆军、海军、空军等军事领域获得了广泛的应用。我国的红外热像仪的设计研制工作发展相比发达国家起步较晚,正处于发展阶段,但这种仪器技术先进,相对现有的主动式红外热像仪、微光夜视仪等夜视仪器具有一定的优越性,是未来整个夜视技术研究的重点和发展方向。单兵红外观瞄系统又称军用手持红外热像仪,常用于单兵夜间作战、侦查、瞄准、巡逻时使用的轻便型热像仪,要求具有优质的成像质量,科学的人性化设计、体积轻便,结构紧凑等特点,并具有良好的环境适应性和系统可靠性。为达到上述技术要求,本文在其结构设计中依据人机工程学基本原理,采用组件化设计、优化设计和工程学设计等方法,有针对性的采取措施,在满足成像性能,减轻重量,合理安排结构和改善人机操作性能等方面作研究,并且对战场环境适应性进行了充分的考虑。设计出的产品不仅满足产品的实用性能,同时达到现代产品“以人为本”设计理念的要求。单兵红外观瞄系统设计是机械设计与光学、电学等若干学科相交叉的研究领域。本文对单兵红外观瞄系统的基本理论、设计方法、分析评价进行了系统研究,从而为观瞄具系统设计研究提供了理论基础,为观瞄具结构设计提供方法,为整机性能分析评价提供可靠的理论依据。同时本文也对红外镜片的面形可控装配进行了深入的研究,提供了完整的理论模型分析方法,对进一步提高系统的成像质量具有一定的理论指导意义。本文以手持式非制冷红外热成像系统基本理论为基础,对观瞄系统的结构进行设计研究。运用ANSYS有限元分析软件为分析工具,对单兵红外观瞄系统壳体的结构进行了分析计算,并进行设计优化,在达到军用标准的情况下实现了最优化设计。研制出一款适合单兵作战使用,具有成像质量好、重量轻、体积小、携带方便、环境适应性强等特点的非制冷单兵红外观瞄系统。同时也希望该论文所作工作能够为企业创新军用红外观瞄系统的结构提供一定的理论指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 红外热成像系统的发展概述及分类
• 1.2.1 红外热成像系统的国外发展概述
• 1.2.2 红外热成像系统的国内发展概述
• 1.3 单兵红外观瞄系统概述
• 1.3.1 单兵红外观瞄系统的定义
• 1.3.2 单兵红外观瞄系统基本组成
• 1.3.3 单兵红外观瞄系统工作原理
• 1.3.4 单兵红外观瞄系统设计的发展趋势
• 1.4 单兵红外观瞄系统设计方法介绍
• 1.4.1 组件化设计方法
• 1.4.2 优化设计方法
• 1.4.3 工程化设计方法
• 1.5 本文主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 某型单兵红外观瞄系统结构设计
• 2.1 单兵红外观瞄系统结构设计基本要求
• 2.2 单兵红外观瞄系统设计步骤
• 2.3 某型单兵红外观瞄系统参数功能要求
• 2.3.1. 分析和确定总体技术指标
• 2.3.2 确定总体设计方案
• 2.3.3 整机系统功能要求
• 2.4 某型单兵红外观瞄系统结构设计
• 2.4.1 通用组件选型
• 2.4.2 光学系统设计
• 2.4.3 机械系统设计
• 2.5 结构几何建模
• 2.6 本章小结
• 第三章 人机工程学应用研究
• 3.1 人机工程学设计概述
• 3.2 人机工程学设计发展现状及其趋势
• 3.2.1 人机工程学研究内容及其对于设计学科的作用
• 3.2.2 人机工程学在产品设计中的发展趋势
• 3.3 人机工程学在单兵红外观瞄系统设计中的应用
• 3.3.1 控制面板设计
• 3.3.2 壳体及手持部位设计
• 3.3.3 目镜系统的设计
• 3.3.4 材料选取
• 3.3.5 色彩搭配
• 3.4 本章小结
• 第四章 整机系统壳体有限元分析及优化设计
• 4.1 有限元分析方法
• 4.1.1 有限元分析方法的基本思想
• 4.1.2 ANSYS软件概述
• 4.2 壳体优化方案选择与论证
• 4.2.1 方案选择论证的基本原则
• 4.2.2 对壳体的要求
• 4.2.3 设计方案论证
• 4.3 壳体的静力分析
• 4.3.1 静力学分析的理论基础
• 4.3.2 壳体静力学分析过程
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 壳体的结构优化
• 4.4.1 壳体的优化过程
• 4.4.2 壳体优化结果的验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 红外镜片面形可控装校研究
• 5.1 红外镜片概述
• 5.1.1 红外镜片材料特性
• 5.1.2 红外镜片的分类
• 5.2 红外镜片面形变化原因分析
• 5.3 红外镜片有限元分析
• 5.3.1 镜片有限元模型的建立
• 5.3.2 镜片重力引起变形分析
• 5.3.3 装校过程中压圈对镜片作用力所引起的变形分析
• 5.4 实测检验及结果分析
• 5.4.1 实测检验
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 产品试用和成像质量验证情况
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B 某型单兵红外观瞄系统性能参数