發(fā)布時間：2020-08-07 19:43

【摘要】：圓盤型旋轉(zhuǎn)行波超聲電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、低速大扭矩等優(yōu)點,將超聲電機用在制導(dǎo)彈藥驅(qū)動系統(tǒng)有著較好的應(yīng)用前景。制導(dǎo)炮彈在發(fā)射時的內(nèi)彈道階段將產(chǎn)生巨大的高沖擊過載,執(zhí)行機構(gòu)的承載能力將決定制導(dǎo)系統(tǒng)是否正常運行。本文針對炮彈發(fā)射時內(nèi)彈道產(chǎn)生高過載和長時間存儲要求等工作環(huán)境,提出了一種受到外部環(huán)境擾動保持預(yù)壓力恒定的超聲電機準(zhǔn)零剛度碟簧轉(zhuǎn)子。論文從高沖擊下超聲電機的力傳遞模型和易損部件分析、考慮預(yù)壓力系統(tǒng)剛度的超聲電機動力學(xué)模型、具備準(zhǔn)零剛度的碟簧轉(zhuǎn)子的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、樣機試制和系統(tǒng)實驗等方面展開了研究。具體研究內(nèi)容概括如下:1.介紹炮射導(dǎo)彈的工作原理及使用環(huán)境、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,說明舵機目前所采取的控制方式,提出壓電舵機控制方式和優(yōu)點,并介紹超聲電機的工作原理、優(yōu)勢及存在的難點,最后指出本文的研究目標(biāo)及主要內(nèi)容。2.針對制導(dǎo)炮彈高沖擊環(huán)境的應(yīng)用背景,結(jié)合圓盤超聲電機的構(gòu)造機理,分析沖擊環(huán)境下超聲電機各部件力傳遞特點,并對受到?jīng)_擊后易損部件進行有限元分析及馬歇特錘擊實驗分析。3.建立考慮施加預(yù)壓力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剛度的超聲電機轉(zhuǎn)子模型,闡釋了超聲電機在非恒定預(yù)壓力作用下的驅(qū)動機理,指出轉(zhuǎn)子沿軸向的振動將影響電機輸出性能,從理論上驗證存在準(zhǔn)零剛度的預(yù)壓力施加機構(gòu)將有效改善速度特性。4.提出一種保持預(yù)壓力恒定的準(zhǔn)零剛度碟簧轉(zhuǎn)子構(gòu)型,采用開槽的拓撲形式取得理想的預(yù)壓力系統(tǒng)剛度,建立選定構(gòu)型的參數(shù)化有限元模型,通過靈敏度分析選取主要設(shè)計變量并建立優(yōu)化函數(shù),對該碟簧轉(zhuǎn)子進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化結(jié)果確保了該碟簧轉(zhuǎn)子具備良好的剛度特性和強度。5.根據(jù)優(yōu)化結(jié)果試制樣機,針對加工好的碟簧轉(zhuǎn)子進行質(zhì)量比較分析、剛度試驗分析,并搭建實驗平臺對裝配有碟簧轉(zhuǎn)子的超聲電機進行輸出特性分析。優(yōu)化后的轉(zhuǎn)子較柔性轉(zhuǎn)子質(zhì)量下降11%(有利于抗過載)、準(zhǔn)零剛度區(qū)域長度達到0.6mm、在沖擊環(huán)境下滿足材料強度要求,實驗驗證該碟簧轉(zhuǎn)子超聲電機性能良好。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TJ413.6
【圖文】：

1.1 炮射導(dǎo)彈國內(nèi)外研究現(xiàn)狀炮射導(dǎo)彈作為一類快速發(fā)展的制導(dǎo)武器，裝備于坦克、裝甲車輛或艦船發(fā)射平臺，用于敵方的固定或移動裝甲目標(biāo)，利用火炮和火箭發(fā)射平臺，提高炮彈射程和命中精度，增強彈的發(fā)射威力。炮射導(dǎo)彈將現(xiàn)代火炮武器步入了一個有控時代，通過配裝精確制導(dǎo)系統(tǒng)和器識別系統(tǒng)控制炮彈飛行軌跡提高命中精度，加大擊毀率。國內(nèi)外都在加大科研力量投入導(dǎo)彈的研制[1]，美國于 1958 年研制出 MGM-51A 型紅外指令引導(dǎo)的橡樹棍炮射導(dǎo)彈，射程 3km,可用于坦克 152mm 火炮發(fā)射平臺。20 世紀(jì) 80 年代，蘇聯(lián)研制出基于無線電指令引眼鏡蛇到基于激光駕束引導(dǎo)的棱堡、謝克斯納、蘆笛等各型炮射導(dǎo)彈，射程提高至 5km。紀(jì) 90 年代，以色列研制出基于激光半主制導(dǎo)的松哈特炮射導(dǎo)彈，對于遠距離目標(biāo)精確打擊較強。俄羅斯在研制炮射導(dǎo)彈領(lǐng)域已處于領(lǐng)先地位，研制出多種口徑、射程從 1km-10km的炮射導(dǎo)彈，如圖 1.1 俄羅斯 3UBK14 式 125mm 炮射導(dǎo)彈。我國也在該領(lǐng)域取得長足進步 20 世紀(jì) 90 年代末開始，我國已研發(fā)多款專供坦克專用的炮射導(dǎo)彈，105mm 炮射導(dǎo)彈尤為，其采用激光駕束引導(dǎo)技術(shù)，射程可達 5km 左右，命中率可達到 90%，如圖 1.2 中國 105激光導(dǎo)引炮射導(dǎo)彈。

1.1 炮射導(dǎo)彈國內(nèi)外研究現(xiàn)狀炮射導(dǎo)彈作為一類快速發(fā)展的制導(dǎo)武器，裝備于坦克、裝甲車輛或艦船發(fā)射平臺，用于敵方的固定或移動裝甲目標(biāo)，利用火炮和火箭發(fā)射平臺，提高炮彈射程和命中精度，增強彈的發(fā)射威力。炮射導(dǎo)彈將現(xiàn)代火炮武器步入了一個有控時代，通過配裝精確制導(dǎo)系統(tǒng)和器識別系統(tǒng)控制炮彈飛行軌跡提高命中精度，加大擊毀率。國內(nèi)外都在加大科研力量投入導(dǎo)彈的研制[1]，美國于 1958 年研制出 MGM-51A 型紅外指令引導(dǎo)的橡樹棍炮射導(dǎo)彈，射程 3km,可用于坦克 152mm 火炮發(fā)射平臺。20 世紀(jì) 80 年代，蘇聯(lián)研制出基于無線電指令引眼鏡蛇到基于激光駕束引導(dǎo)的棱堡、謝克斯納、蘆笛等各型炮射導(dǎo)彈，射程提高至 5km。紀(jì) 90 年代，以色列研制出基于激光半主制導(dǎo)的松哈特炮射導(dǎo)彈，對于遠距離目標(biāo)精確打擊較強。俄羅斯在研制炮射導(dǎo)彈領(lǐng)域已處于領(lǐng)先地位，研制出多種口徑、射程從 1km-10km的炮射導(dǎo)彈，如圖 1.1 俄羅斯 3UBK14 式 125mm 炮射導(dǎo)彈。我國也在該領(lǐng)域取得長足進步 20 世紀(jì) 90 年代末開始，我國已研發(fā)多款專供坦克專用的炮射導(dǎo)彈，105mm 炮射導(dǎo)彈尤為，其采用激光駕束引導(dǎo)技術(shù)，射程可達 5km 左右，命中率可達到 90%，如圖 1.2 中國 105激光導(dǎo)引炮射導(dǎo)彈。

聲電機轉(zhuǎn)子的動力學(xué)設(shè)計及性能容易受到外部環(huán)境因素的影響，操縱桿組成，磁感線圈通入電流簡單、響應(yīng)快速，但是輸出功率電動機為動力源驅(qū)動舵翼的偏轉(zhuǎn)慢，一般只在大型導(dǎo)彈上才使用藥提出了高性能和低成本的要求究的熱點。壓電作動器所具有的特點，在制導(dǎo)彈藥領(lǐng)域具有潛在來的新型電動執(zhí)行部件，利用壓場所要求的不同分多種主要類型依照要求加工成不同的尺寸、形

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本文編號：2784439