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[硕士论文] 李爱佳
计算机科学与技术 中北大学 2018(学位年度)
摘要:随着装甲特种车辆信息化程度越来越高,目前装甲特种车辆的测控数据传输系统存在的一些缺陷与不足已逐步暴露出来,这些问题使装甲特种车辆测控数据传输系统模块增多、资源配置效益低下、维护管理周期较长。为了增强装甲特种车辆的快速反应能力和管理保障能力,设计了一种外联接口统一、数据格式规范、信息交互速率较高、与监测管理系统连接免驱、跨平台使用兼容性较强、工作模式多样化的装甲特种车辆测控系统。根据以上对该系统性能需求的分析,本文对具有上述特性的装甲特种车辆测控数据传输系统进行具体研究。
  本课题针对当前装甲特种车辆测控技术在应用实现中存在的缺陷与不足,设计了基于虚拟磁盘技术的测控数据传输系统。通过对虚拟磁盘技术的实现原理进行详细研究分析,根据装甲特种车辆测控系统需实现的功能、工作环境和特性等要求,提出本课题的总体设计方案,并完成虚拟磁盘技术的实现和测控数据传输系统的功能。该系统采用USB接口芯片,以MC9S12XEP100为核心处理器搭建系统平台。该系统的工作模式有虚拟磁盘技术工作模式和外接USB移动存储设备工作模式。虚拟磁盘技术工作模式下,该系统通过设备枚举等过程实现与监测管理系统的连接,同时监测管理系统为其自动加载适合USB大容量存储设备类的固件程序,该系统则被监测管理系统的USB主机识别为一个“虚拟磁盘”,即标准的USB大容量存储设备,进而完成测控数据的传输;外接移动存储设备工作模式下,该系统类似于USB主机,为其接入的USB移动存储设备进行供电、枚举等操作,完成系统与外接移动存储设备的通信。
  最后,通过对系统存储功能模块、虚拟磁盘工作模式、外接USB移动存储设备工作模式进行集成测试和数据信息的校验,验证了该系统功能实现的可行性,以及实际应用的可靠性。为我国装甲特种车辆测控技术在当今信息化时代的进一步发展提供了更好的基础。
[硕士论文] 胡锦强
载运工具运用工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:目前我国装甲车的应用越来越广泛,受各种条件所限,装甲车驾驶室的布置设计未能充分运用人机工程学理论,导致驾驶室存在舒适性不高、视野较差、人机工程性能不好等问题,在驾驶中驾驶员的疲劳强度较大,长此以往将对驾驶员身心健康造成损害,对驾驶安全也造成了严重影响。由于各国人体尺寸参数和车辆使用环境的差异,国外驾驶室的设计方法和标准并不完全适用于我国装甲车驾驶室。因此,亟需利用车辆人机工程学原理和中国人体尺寸特征对装甲车驾驶室的布置设计进行改进、优化,提高驾驶室的人机性能。
  通过问卷调查和实车测量的方法获得了驾驶室内各重要部件的具体尺寸参数,结合问卷结果对所测的尺寸参数进行分析总结,得到影响驾驶室人机性能的关键尺寸参数。对驾驶室布置设计的基础工具:人体模型、H点、眼椭圆、四肢伸及界面、膝部包络线等的功能和建立方法进行了理论研究。针对SAE推荐的H点位置线存在的不完全适用于中国人体尺寸特征的局限性,以驾驶姿势舒适关节角度和中国男性人体尺寸特征为基础进行H点位置线优化,利用MATLAB软件编程计算,拟合得到优化后的舒适H点位置线计算式。根据装甲车的使用特点和设计经验,选定H点高度,利用优化后的H点位置线计算式计算得到不同百分位驾驶员H点的空间位置。在H点优化的基础上,建立H点与驾驶员眼椭圆、方向盘中点等的数学模型。参考相关设计标准和设计经验,利用所建立的数学模型对驾驶室内的踏板、座椅、方向盘、仪表板等进行人机工程学优化设计,并在 CATIA软件中建立上述部件的三维模型,对各部件进行装配设计建立装甲车驾驶室模型。设定相应约束条件,在RAMSIS中建立虚拟仿真环境,选定合适的人体模型对优化后的驾驶室设计方案从驾驶姿势舒适性、可伸及性、驾驶视野三个主要方面进行了仿真校核,对驾驶室前窗进行了优化。
  仿真结果表明,相对于原设计方案,优化方案的驾驶舒适性有了很大提高,总体不舒适度从5.9降到4.5,驾驶员身体各部位不舒适度均在最理想或可接受范围内,各操纵部件的伸及性也满足要求,仪表板视野校核满足视野要求,表明驾驶室优化设计方案合理可行。按照原设计方案进行前方视野校核发现,装甲车驾驶室前方上下和左右视野都不满足视野要求,根据驾驶员最优视区理论和校核标准对前窗相关尺寸参数进行了优化,将前窗上、下横梁距地板面的高度分别改进为1308mm和870mm,宽度优化为590mm,长度优化为534mm,此时装甲车驾驶室前方视野满足视野要求。
[硕士论文] 滕绯虎
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:履带装甲车中悬挂装置的主要作用是弹性地连接负重轮和车体,并利用悬挂装置中的弹性元件吸收和缓冲路面不平对车体造成的冲击,衰减车体振动,从而可保证对车辆操作稳定性和车辆行驶平顺性的需求。履带装甲车辆中常采用扭杆悬挂作为其悬挂装置,而扭杆悬挂的简化模型相当于弹簧振子,受载荷振动后很难达到平稳,不利于装甲车辆的操作稳定性和行驶平顺性。
  本文首先以扭杆悬挂为研究对象进行分析研究,根据扭杆悬挂的工作原理将扭杆悬挂模型进行简化,并对其结构进行优化设计。采用MATLAB/Simulink系统仿真软件及ANSYS Workbench有限元软件对优化后的扭杆悬挂进行性能验证。本文的主要研究内容如下:
  (1)简单阐述了履带装甲车辆常用的悬挂装置。首先简单论述了常用悬挂装置的工作原理和结构组成,同时也分析了扭杆悬挂装置和油气悬挂装置的优点和不足。为后续进行悬挂装置的优化做准备。
  (2)结合扭杆悬挂和油气悬挂的各自优点设计带有阻尼减振器的扭杆悬挂装置和阻尼系数可调的半主动悬挂装置。根据三种悬挂装置中车体及悬挂装置的受力情况,对车体模型进行适当简化,并建立三种悬挂装置的单轮动力学模型和动力学微分方程及四种半车悬挂装置的动力学模型和动力学微分方程。
  (3)利用滤波白噪声法生成路面不平度,模拟路面激励,为悬挂装置的动态仿真提供路面输入。依据建立的悬挂装置的微分方程,利用MATLAB/Simulink系统仿真软件创建三种悬挂装置单轮悬挂仿真模型及四种半车悬挂装置的仿真模型,对悬挂模型进行系统仿真,并对动态仿真结果进行研究处理。仿真结果表明,半主动悬挂装置的减振性能最好,其次为装有减振器的扭杆悬挂装置,扭杆悬挂装置的减震性能最差。
  (4)利用ANSYS Workbench有限元分析软件分析不同悬挂装置对扭杆弹簧的疲劳寿命的影响。根据前面得到的悬挂装置Simulink仿真结果,分别提取三种悬挂装置中扭杆弹簧受到的最大扭矩作为疲劳寿命分析的载荷,并分析三种悬挂装置对扭杆弹簧疲劳寿命的影响。仿真结果表明,扭杆悬挂装置中扭杆弹簧的疲劳寿命最短,其次为装有阻尼减振器的扭杆悬挂装置,而半主动悬挂中的扭杆弹簧具有最长的疲劳寿命。
[硕士论文] 孙丹
安全科学与工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:随着装甲防护新材料与结构的不断发展,新型夹层复合装甲结构受到了国内外防护领域研究者的关注,多孔泡沫铝材料因其轻质、高强度、高韧性,以及很好的能量吸收性能,常常运用于夹芯结构中,因此对含泡沫铝新型复合装甲结构的研究也具有重要的实际意义。为探讨新型复合装甲抗侵彻性能,本文首先从理论层面研究了泡沫铝复合装甲的抗射流侵彻性能,然后运用ANSYS/LS-DYNA软件对该复合装甲进行了仿真模拟,主要研究内容有以下几个方面:
  (1)运用应力波传播特性及开尔文-亥姆霍兹流体不稳定性理论对泡沫铝复合装甲的抗射流侵彻性能进行理论研究。结果表明:泡沫铝作为夹芯层可充分降低复合装甲背板质点速度,有效衰减应力波峰值,具有较强的抗侵彻性能。通过理论分析可预测复合装甲在不同面、背板材料,不同厚度、不同倾角情况下对射流的干扰趋势,为泡沫铝复合装甲结构优化提供理论依据。
  (2)运用ANSYS/LS-DYNA软件,通过选取不同的面板及背板材料对泡沫铝复合装甲抗射流侵彻性能进行仿真研究。结果表明:泡沫铝复合装甲结构的抗射流侵彻性能和整体能量吸收特性不仅与盖板材料强度有关,同时与不同强度材料的前后顺序有关。从结构轻量化、抗射流侵彻性能以及泡沫铝复合装甲能量吸收量等方面综合考虑,前面板为陶瓷材料、背板为铝合金材料,即陶瓷/泡沫铝/铝合金组成的复合装甲结构是首选。
  (3)对陶瓷/泡沫铝/铝合金复合结构进行了仿真研究,从不同泡沫铝夹芯厚度、相同厚度复合装甲下不同前后板厚度及布置方式和复合装甲倾角三方面研究了该复合装甲能量吸收规律、射流头部剩余速度以及不同倾角下装甲的防护性能。结果表明:同一倾角θ下,随着泡沫铝厚度的增大,复合装甲背板质点速度呈负指数规律减小;同一泡沫铝厚度下,倾角θ增大时,复合装甲的防护性能先增大后降低;即泡沫铝厚度为2.4 mm、复合装甲倾角为20°时,复合装甲结构抗射流侵彻性能最好。同时合理配置复合装甲面、背板厚度对提高其抗侵彻性能有重要意义,当仅布置方式不同时,间隔式与接触式复合装甲的抗射流侵彻性能的差别较小。
  (4)为优化陶瓷/泡沫铝/铝合金复合结构,在面密度相同的情况下,从不同组合的面、背板厚度比K和泡沫铝夹芯厚度两方面研究了该复合装甲抗射流头部剩余速度、能量吸收规律、应力波衰减及射流的不稳定性。结果表明:同一厚度比K下,随着泡沫铝厚度的增大,复合装甲背板质点速度与应力波峰值都呈负指数规律减小;同一泡沫铝厚度下,厚度比K增大时,泡沫铝及装甲结构吸收的能量先增加后减小;即泡沫铝厚度为2.4 mm、厚度比K为1.25时,复合装甲结构抗射流侵彻性能最优。
[硕士论文] 韩晓静
控制科学与工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着科技进步和机电一体化技术的发展,跟瞄装置在其应用领域的关键作用日益凸显,对其精度的要求也越来越高。指向精度是衡量跟瞄装置框架结构精度的重要指标之一,关系到装置的定位精度及系统的整体性能。本文以影响指向精度的主要因素为切入点,即从轴系误差的测量与辨识着手,深入研究轴系误差对指向误差的影响,旨在寻求一种简单、高效的指向误差补偿策略。
  首先,为了明显突出轴系误差因素造成的指向误差大小,同时给实验过程带来便利,本文自行设计并研制了实验型两轴跟瞄装置,并设计了交流伺服系统以实现装置在方位及俯仰两个方向的运动控制。
  其次,针对两轴跟瞄装置,细化了表征轴系误差的各个参数,基于四元数旋转变换方法分析轴系误差引起的瞄准轴指向矢量的变化,推导出轴系误差参数与瞄准轴实际指向矢量间的数学关系,进而建立了有明确物理意义的指向误差补偿模型。
  再次,为辨识指向误差补偿模型中包含的误差参数,本文给出误差参数的两种辨识方法。首先,利用电子水平仪在两轴跟瞄装置上完成了轴系误差测量实验,通过以电子水平仪俯仰轴摆放矢量构建的误差参数辨识模型,辨识出四项轴系误差参数;然后,针对该方法无法辨识安装瞄准轴误差的局限性,提出基于指向误差补偿模型的轴系误差参数辨识方法:通过测量装置的实际指向角,将实际指向角误差和理论指向角补偿量进行极小化算法处理,建立了轴系误差参数辨识模型,可同时辨识出所有误差参数。
  最后,搭建了基于两轴跟瞄装置的实验平台,提出用便携式光学CMM测量笔测量实际指向角的新方法,并完成了指向误差补偿的验证实验。实验结果表明:本文建立的指向误差补偿模型可有效降低装置的指向误差,大幅度提高了指向精度,验证了所建模型的正确性和有效性。
[硕士论文] 吴俊中
航天工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:当今世界形势复杂,针对我国目前局势,地基观测系统的缺点显而易见,而天基观测系统能有效弥补其缺点,具有更好地覆盖性和实时性。天基光学测量过程中,所应用的设备具有质量轻体积和功耗比其它设备小的优点,而且测量精度比较高。因此,在天基测量中光学设备具有广泛的发展前景。本文是基于天基的光学测角信息,对空间目标的可观测性进行了分析,对空间目标的轨道进行了初定轨和跟踪定轨并进行了精度分析。
  首先为了方便描述和计算空间目标相对于空间平台的运动,本文先后建立了利用二体假设的模型,以及考虑地球实际摄动的模型。在此基础上,又建立观测平台对空间目标的观测模型,利用该观测模型对空间目标是否可观进行了分析。具体需要考虑的可以观测的条件包括:空间目标和观测平台处在地球两侧不可见的条件、空间目标贴近地表时不可见的条件、目标或平台运行到地球被太阳照射的背面时的条件、日光和月光相对于观测平台处于视圆内的条件,以及太阳光与平台之间的非直射条件等,并且根据这些相关条件进行仿真,得到空间目标的可以用来观测的弧段。不同的目标和平台的可观测性和观测精度都不同,通过改变轨道高度等参数,对比仿真的可观测弧段,详细分析了不同的轨道参数对可观测性及精度的影响。
  由于本文是基于天基测角信息,在初定轨时可能出现平凡解等情况。考虑到精度的关系,选用考虑J2摄动的改进Laplace方法对空间目标进行初定轨。而由于初值的选取对于初定轨的精度有很大的影响,所以在初值选取的过程中也考虑J2摄动,并采用迭代的方式的到相对符合的初值来进行初定轨的仿真。之后对比仿真结果,对初定轨的精度进行分析。
  初定轨得出的轨道与真实值还存在很大误差,不能满足现代任务需求。针对这种情况,本文利用扩展卡尔曼滤波对目标进行跟踪定轨。在滤波仿真的过程中,由于观测信息为天基测角信息,在运算时需要进行三角函数和乘积运算,这将使观测噪声处于非线性、非高斯状态,进而导致无法根据测量误差的分布特性准确估计观测噪声的协方差矩阵,致使在该观测方程建立下的滤波方法无法对状态变量进行准确的估计。针对此问题,本文引入了乘性去偏因子的无偏量测转换方法,借此来提高仿真精度。最后,通过对比仿真结果分析了其精度是否符合要求。
[硕士论文] 黄湘林
航空宇航科学与技术 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:近年来轻质装甲的研究成为了热门,而铝合金又是在其中研究的较为广泛的一种。针对单一铝合金材质的结构的防护性能的研究已经有很多,但是对于其与其他材料组成的复合装甲则研究的较少。复合装甲通常选用具有不同力学特性的材料进行组合,以期达到最优抗弹性能。很多相关的研究都表明,复合装甲比单一材质的装甲具有更高的抗弹性能。
  本文研究聚合物与铝合金组成的复合板的抗弹性能,并分析其失效机理。所选用的聚合物有两种:PC和PMMA。PC为高延性聚合物,而PMMA为脆性的,它们的密度和强度比较接近,但是失效应变相差很大。这两种力学性能差异较大的聚合物分别与铝合金组成的复合板,研究聚合物力学性能差异对复合板抗弹性能的影响。选用平头和卵形弹分别进行撞击实验,研究弹体头部形状的影响。此外,分别将复合板中的聚合物置于撞击面和背面,进行相应的撞击实验,研究叠层顺序的影响。实验结果表明,对于平头弹,PC置于撞击面的复合板弹道极限要大于置于撞击背面组成的复合板,这主要是因为 PC在撞击面改变了平头弹弹体的头部形状,转变了铝合金的失效形式。对于卵形弹,PC置于背面效果要好,因为此时PC在前不能改变弹体头部形状,而置于后面,却可以发挥PC的大变形吸能优势。对于脆性的 PMMA,其表现较差,置于背面的时候,由于增加了整体刚度,影响了铝合金的塑性变形,导致复合板的抗弹性能略低于没有聚合物的单层铝合金的抗弹性能。研究还发现,不同靶板的抗弹性能受弹体头部形状影响较大,复合板抗平头弹的效果要好于卵形头弹。
  研究的后期,采用Abaqus商用有限元软件,对一部分的实验工况进行了相应的数值仿真。仿真的步骤和材料模型及参数都有了比较详细的说明。仿真的结果与实验的吻合比较好,验证了模型的有效性。
[硕士论文] 张艳芳
航空宇航制造工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:弹射装置由于其易于隐蔽、造价低廉、安全性高等优点广泛应用于无人机、舰载机、动能弹等的弹射过程中。由于制导和控制系统的光电元器件不能承受较大过载,因此为发射高精度动能弹,弹射过程中所需弹射力较低。而火药正常燃烧又需要一定的压强环境,所以弹射器需要设置高压室与低压室。于此同时,与之相连的进气通道的结构设计也变的尤为重要。
  本文首先利用流体力学、气体动力学及弹射内弹道相关知识对进气通道基本结构进行理论分析研究,得出适用于出口马赫数小于1的收缩型进气通道和适用于出口马赫数大于1的收缩扩张型进气通道,且每种类型均有三种初步结构方案。
  其次,通过对两种进气通道的理论分析,结合弹射过程及弹射要求对收缩型和收缩扩张型进气通道的进、出口及喉部截面积等具体结构参数进行分析计算,并对其流动状态进行分析,得出满足弹射要求的进气通道设计状态。
  最后通过对高、低压室基本特性及其工作过程的分析研究,利用FLUENT对进气通道的初步结构方案进行建模仿真,分析其流场变化及其对低压室工作过程前期压力、温度等相关参数的影响,并对其具体结构参数进行详细分析研究。
  通过仿真分析可知收缩型进气通道方案三,即先平后缩型方案为收缩型进气通道最优结构方案,在进气通道长度相同的情况下,其达到同一弹射压力所需时间更短。且在一定范围内平行段长度每增加1mm将使进气通道承受的最大压力降低约0.48%,同时对低压室温度有积极影响,满足出口马赫数小于1的进气通道结构设计要求。
  通过仿真分析可知收缩扩张型进气通道方案二,即先平后缩再扩型方案为收缩扩张型进气通道最优结构方案,在进气通道长度相同的情况下,其达到同一弹射压力所需时间更短。且在一定范围内平行段长度每增加1mm将使进气通道承受的最大压力降低约0.92%,同时对低压室温度有积极影响,满足出口马赫数大于1的进气通道结构设计要求。
[硕士论文] 王雪丽
材料科学与工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:负重轮作为履带车辆的主要组成部件,对履带式车辆的安全性、舒适性、平稳性起着决定性作用,因此可以通过降低负重轮的重量来达到武器系统轻量化设计的目的,镁合金因其优越的性能作为生产负重轮的首选材料。在行驶过程中负重轮受到多种交变载荷的作用,而这种载荷的作用易引起构件疲劳失效,所以提高镁合金负重轮的疲劳性能、增加其疲劳寿命是促进负重轮广泛应用的必要前提,而成形工艺直接影响着负重轮的性能,因此针对提出的径向-反向复合挤压工艺,系统分析研究该工艺成形的AZ80镁合金负重轮的疲劳性能,对成形工艺的改进以及促进镁合金负重轮的应用具有显著的实际意义。
  本文首先简单介绍了成形负重轮的新工艺——径向-反向复合挤压工艺的工艺流程,其次在负重轮壁部和底部平行挤压方向截取试样,使用ZEISS金相显微镜观察其显微组织,利用INSTRON3382试验机进行拉伸试验。最后在负重轮的壁部沿挤压方向截取试样,采用INSTRON8801试验机进行高周疲劳试验和裂纹扩展速率试验,测试其疲劳强度和断裂韧性,并利用SU5000扫描电镜对疲劳裂纹断口形貌进行分析。
  AZ80镁合金负重轮壁部和底部的晶粒细小呈等轴状,壁部第二相析出呈点状、棒状和片层状,底部第二相析出呈颗粒状。壁部试样抗拉强度为301Mpa,延伸率为9.8%,底部试样的抗拉强度为285Mpa,延伸率为9.3%。结果表明壁部强度偏大、塑性较好,相差百分比分别为5.3%、5.1%。说明该新工艺成形的负重轮实现了壁部和底部的组织性能均匀化。
  高周疲劳试验结果表明:绘制S-N曲线和利用公式计算后均可得负重轮壁部的疲劳强度值约为102Mpa,与曾荣昌等的研究相比,疲劳强度值提高10Mpa左右,说明径向扩-收复合挤压工艺可以改善负重轮的疲劳强度。从断口形貌可知:裂纹萌生于试样表面;扩展区存在疲劳辉纹、二次裂纹、解理台阶及羽毛状花样形貌;瞬断区存在二次裂纹、韧窝、解理及准解理台阶和撕裂棱形貌。
  裂纹扩展试验结果表明:采用COD法测定的试样断裂韧性值KIC=10.01MPa√m。从da/dN-△K曲线可得,过时效处理使负重轮抵抗裂纹扩展的能力降低。从断口形貌可以看出:疲劳断口呈多源萌生,过时效试样的预制裂纹源区呈光滑平整形貌,峰值时效试样呈河流状类解理形貌;与峰值时效试样相比,过时效试样扩展区的疲劳条带扩展痕迹间隔较大,瞬断区的韧窝少且浅,说明过时效处理后负重轮的疲劳寿命降低。
[硕士论文] 赵轩
控制工程 北京化工大学 2017(学位年度)
摘要:坦克火控系统稳定精度是衡量坦克综合性能的技术指标,也是确保坦克精确打击的关键参数,火控系统稳定精度调试是坦克维修检测的重要内容,能否完成火控装置稳定精度调试代表了部队装备维护与保障的综合能力。现行的调试手段有两种:一是实车行驶进行联调联试,浪费发动机摩托小时,增加了坦克修理周期;二是建造炮塔实验平台,仿真实车行驶进行联调联试,不仅造价昂贵、占地面积大,而且不便携带、无法在野外展开使用。
  针对现有调试手段开展不方便、调试成本过高的问题,设计了一套火控系统稳定精度检测平台及其控制系统。以六自由度并联运动平台为基础,直接将火控系统相关传感器架设于平台之上,模拟坦克野外行驶的各种运动姿态,实现在室内静态条件下火控系统稳定精度的检测,完成火控装置的线上联调联试,具备造价低、体积小、重量轻、可移动、便于操作的特点,完全满足检测装备技战术水平的要求。
  基于检测平台的运动学分析,选择合适的结构设计方案。根据性能指标和具体功能的要求,对检测平台的关键结构进行设计和选型。随后基于设计和选型的结果采用SimMechanics工具箱搭建检测平台物理模型,在Matlab/Simulink环境下进行模型的动态仿真试验。
  根据检测平台的运动实时性强和运动精度高的特点,搭建了基于“工控机+多轴运动控制器”的控制系统,采用电动缸驱动,在单缸调试和多缸运动试验中,平台运行稳定、动作协调,取得了良好的效果,达到了坦克火控系统稳定精度检测平台的基本要求。
[硕士论文] 刘雪言
兵器工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:两栖火炮是指兼顾陆上作战、水上航行和射击作战的一种作战武器装备,是水陆两栖作战的主要火力突击力量和重要组成部分,在两栖作战方面发挥着不可替代的作用。水上航行的快速性早已成为两栖火炮作战存活能力的主要影响因素和权衡其性能的关键标准之一,是以,开展两栖火炮水上航行减阻增速技术研究,提升两栖火炮水上航行的快速性与稳定性,具有十分重要的意义。
  本文以某两栖轮式自行火炮为对象,提出了在两栖火炮上加装伸缩收放水翼来实现减阻增速的技术途径,设计了水翼伸缩收放系统方案,并利用流体分析软件对水翼的特性及其对两栖火炮的减阻增速效果进行了仿真分析研究,本论文主要研究内容如下:
  (1)结合了传统两栖火炮的结构特点,提出了在车体上加装与其结构相匹配的可伸缩收放型水翼的方案,并进行了水翼设计。运用Solid works对加装水翼的两栖火炮进行整体和部分的三维建模,并重点分析了加装水翼前后两栖火炮所受的阻力,分析结果证明了加装水翼不会对两栖火炮水上行驶快速性造成较大影响。
  (2)利用水翼在流体中运动产生的动升力将车体尽可能多的抬出水面,从而使流体阻力大量减小以达到增速目的。运用Workbench对两栖火炮及水翼周围流场区域进行网格划分并进行Fluent流体仿真,重点分析了在不同速度下水上航行时,加水翼两栖火炮吃水深度变化和加装水翼前后两栖火炮的压力速度分布及整体升、阻力变化情况。结果表明,随速度增加,加装水翼两栖火炮升力迅速增加,吃水深度逐渐减小,阻力减小,升阻比增加,充分达到减阻增速目的。
  (3)为确保加装水翼不干扰妨碍两栖火炮陆上行驶与作战,本文设计了一套实用的水翼伸缩收放装置以及与之相匹配的驱动系统,使两栖火炮在陆上行驶与射击时能够完全收起,在水上航行与作战时完全放下并伸展开以提高航速并增加稳定性。创建了伸缩收放装置的三维实体模型,运用了ADAMS软件对其进行了动力学仿真分析。
[硕士论文] 吕永志
信息与通信工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国国防装备性能的大幅提升,对武器系统的测试也提出了新的要求。为了使装甲车、坦克等具备更出色的机动性,满足现代化战争的需要,对动力舱内的热平衡参数的获取显得尤为重要。由于动力舱内空间有限且温度较高,因此需要采用管道引压的方式对舱内压力进行测量,但是脉动压力信号经过管道后产生较大扰动,导致压力信号发生畸变,本文针对此问题进行了一系列理论分析及实验探究。
  从电传输线理论入手分析得出了流体在管道内传输的基本方程,确定了输入与输出端参数的关系式,并且采用闭端管路模型计算了在动力舱项目中使用管路系统的谐振频率。其次,设计了基于单频正弦脉动压力源的实验方案,探究长度、弹性模量、直径等参量对压力管道动态特性的影响。同时设计了基于SOPC的数据采集存储模块、压力传感单元的模块,成功构建了脉动压力测试系统,并通过实验讨论了复杂管路的线性特征。在此基础上设计了频域修正算法对畸变信号进行修正,编写Matlab修正程序,并且利用单频脉动压力及坦克实测风压数据,对修正算法效果进行验证。实验结果表明:长度是影响管道特性最主要的因素;动力舱项目中用的管道线性特征良好;编写的基于Matlab的频域修正程序能够完成对畸变信号的修正。
  此外,结合工程实践对合理利用管道特性及修正方法做出讨论。1)提出了在测量微小压力信号时利用管道的动态特性提高测量信噪比的思想,并且借助于带通滤波器的设计思路,分析了管道选取的基本规则。2)分析了在云爆测试中利用管道引压方式减小强光高温对传感器敏感元件影响的可能,并指出了选取管道应当注意的方面。3)提出了利用频域修正法提高带有容腔和管道的压力传感器的频响特性的设想。
[硕士论文] 张丰伟
电气工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:作为一种新型动能武器——电磁轨道炮,具有初速高、射程远等优点。空芯脉冲发电机电源系统集惯性储能、机电能量转换和脉冲成形三者与一体,大大减少了从原动机到电炮负载的中间环节,能以数百赫兹的频率输出数kV、MA级的电脉冲,是很有发展潜力的电磁轨道炮电源。
  本文先简述了基于空芯脉冲发电机的电磁轨道炮电源系统的基本运行原理,介绍了各单体的功能和用途,并对系统拓扑结构进行分析研究。空芯电机电源系统由空芯脉冲发电机、拖动电机、励磁初始化模块、励磁整流模块、放电整流开关等单体组成。
  接着,对空芯脉冲发电机建模,分析其磁密、电感等参数。分析空芯电机励磁初始化、自励磁整流过程,分析空芯电机的放电过程。根据数学模型,建立电源系统的仿真模型,对空芯电机电源系统不同的运行阶段进行研究,分析电源的工作特性,指导空芯电机电源系统的设计,评估并可优化系统的性能。
  然后,分析空芯电机电源系统各阶段的电压、电流等参数状况,对电源系统的开关装置(励磁初始化、自励磁整流、放电整流)、电磁轨道炮消弧装置、测量元件、电磁炮模拟负载、导线固定装置进行分析、设计。
  最后,介绍了电源系统控制器的具体的要求,包括控制器的功能、接口等要求。进行硬件选型,设计相关的外接扩展电路版。介绍控制器软件要求及主要架构。介绍电源系统重要单体的加工制造进度,以及开展前期的相关实验。
[硕士论文] 李太阳
兵器科学与技术 中北大学 2017(学位年度)
摘要:随着信息技术与自动控制技术的不断进步与发展,火炮自动化与无人化的研究越来越受到各国的重视。对于无人值守火炮来说,弹药的自动补给能否成功,是制约无人化能否实现的一个关键技术。本论文研究设计了一种新型的弹丸补给机构,能够实现从弹药补给车到火炮弹仓的全自动化弹丸补充,具有很好的理论意义和实际意义。
  本文以某自行火炮为参考研究对象,结合其自身结构布置特点,探索与现有车体结构相匹配的弹丸自动补给系统的设计研究。首先提出了弹丸自动补给系统的总体方案,详细论述了自动补给系统的参数要求、结构组成、布置方案和工作流程。通过设计弹丸自动补给系统的机构系统和其分系统,对输弹机、转弹器的结构类型和工作原理进行了重点探究,使用链条固定拨弹片,实现了多发弹丸连续不间断输送,切实提高了弹丸的输送速度;运用三维设计软件,绘制出了弹丸补给机构的三维模型,分析验证其各个模块之间的配合关系;通过机械系统多体动力学与运动学理论的应用,对各分系统工作时的特性进行分析。通过动力学和运动学分析,来研究整体机构设计的可行性与合理性;用有限元理论对关键部件进行静力学特性分析,验证结构是否可靠性;通过计算和分析各分系统动的力参数,选择合适的的动力源。通过以上研究分析,设计出了全套的弹丸自动补给系统,并验证了结构运行的可行性和机构动作的可靠性。
  综上所述,本论文所研究的弹丸自动补给系统,通过使用带拨弹片的链条输弹和转弹器配合双自动化弹仓,有效的提高了弹丸补充的速度,对我国火炮无人化、自动化的研究具有一定参考价值和实际意义。
[硕士论文] 杨嘉伟
火炮、自动武器与弹药工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:在战场环境愈来愈复杂的今天,武器系统正在向精准化、无人化和智能化的战略要求发生着重大转变。在军事行动中,战士往往囿于自身心理与生理之所限,在某种程度上无法满足执行任务的需要。野战无人侦察平台则将传统任务执行的方式进行了革新,使战场上对人身的直接威胁排除在外,防止了危险的发生。轮式野战无人侦察平台,主要是指投放于战士们不适宜去的、极端的危险环境中,进行侦察和定点清除的地面无人车辆。故对其在复杂路面环境中的通过性及缓震能力有着特殊的要求。本项目着力研究的轮式无人侦察平台缓震装置,可以较好地解决其在复杂颠簸路面上的行驶问题,为类似地面移动机器人相关方面的设计研发提供了理论依据和实践借鉴。
  本文围绕某轮式无人侦察平台的缓震问题,开展了一系列设计研究工作,主要有:
  1)拟定设计参数。根据目前国内外特种无人移动平台的发展现状,综合市场调研及部队的实际需求,对平台的设计技术参数进行拟定。并对平台的系统大体构成进行初步的定型;
  2)缓震装置的设计介绍以及相关电机的选型。根据笔者的设计思路再通过Pro/Engineer画出安装缓震装置后的平台模型,并就此展开该装置的构成介绍与展示,随后再针对后轮驱动电机、武器站方向机、高低机驱动电机,以及视像系统电机进行与之匹配的选型;
  3)缓震装置越障性能分析。针对斜坡、凸起和凹坑三种典型障碍对装置的通过能力进行检验;
  4)行驶平稳性分析。在ADAMS/View中创建A、B、C级三维路面与动力学模型,分析不同的路面与行驶速度对于平台的具体影响,以此对装置缓震性能进行检验。
[硕士论文] 李俊萍
材料加工工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:科技时代的到来,使高精度、轻量化和高性能的武器装备成为各个国家发展的重点。而负重轮是装甲车辆行走系统的关键部件,直接影响着整个装甲车的重量和性能。使用铝合金替代原有钢质材料可大大减轻装甲车重量,实现轻量化,提高装甲车作战机动性。
  压铸、模锻和挤压铸造工艺是目前负重轮生产的主要方法。其中,挤压铸造是一种介于铸锻之间综合了铸锻加工优点、少切削或无切削的近终形成型技术,适合于补缩困难、壁厚不均匀的铸件。该工艺一次成型获得晶粒细小、组织均匀、力学性能优良的铸件且机加工量小、节省材料,不仅能保证产品的使用性能,而且具有良好的经济性能。因此,在负重轮的生产工艺中,首选挤压铸造。
  在学习掌握挤压铸造工艺原理及特点、凝固过程的传热学规律以及压力下凝固过程的力学成形过程等相关知识后,采用ProCAST三维模拟软件,成功的模拟出负重轮挤压铸造工艺的凝固过程,得到了不同压力下的温度场变化和缩松、缩孔缺陷的预测结果。在结合国内挤压铸造设备情况和铸件补缩特点的基础上,根据模拟结果改进了工艺方案并优化模具设计。本文主要有以下结论:
  (1)根据凝固传热学的基本理论,建立负重轮的温度场数学传热模型并给出求解,成功应运于温度场模拟,进而预测缺陷。
  (2)不同比压下的温度场模拟结果表明:负重轮在压力下由表到里逐渐凝固,但各部位的凝固速度有明显区别。负重轮比较厚大的拐角部位,凝固最慢;而负重轮的表面,凝固最快。负重轮的凝固速度随压力的增大而加快。
  (3)负重轮的凝固时间随压力的增大而减小。
  (4)在研究压力对缩松、缩孔的影响时,发现压力的增大可以有效的减少缩孔和缩松,而当压力增大到100MPa后缩松和缩孔消失。
  (5)挤压铸造加载方式,由常规简单加压调整为复合加压。对复合加压的挤压铸造工艺数值模拟,发现较低的压力下缩松缩孔就大大减少甚至消失。实验验证,复合加压的负重轮件,抗拉强度和伸长率已达标,即力学性能已符合科研项目的要求。
  (6)文中在补缩量为4mm的复合加压挤压铸造工艺中,采用浇注温度730℃、模具预热温度300℃,保压时间32S的主要工艺参数获得的负重轮件,其整体抗拉强度σb为361.5MPa,伸长率δ为8.18%,满足项目σb>360MPa、δ>6%的力学要求。
  (7)在复合加压挤压铸造工艺可行的基础上,优化负重轮的成形模具,研发成形模具的控温系统并介绍其组成设备如加热装置、冷却装置、定位装置的工作原理。
[硕士论文] 胡宇阳
电气工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:电磁发射过程中,电枢轨道界面电流密度参数接近轨道材料承受极限,且电流在枢轨接触界面上分布极不均匀,就会导致电流集中区域的电枢材料熔化,甚至汽化,这种现象称为“电流熔蚀”。电流熔蚀是电磁轨道发射起始阶段的重要物理过程,是枢轨接触界面滑动电接触状态的重要影响因素。电流熔蚀产生的液态铝一部分在发射后残留在轨道表面,是重复发射轨道表面沉积层的主要来源,而主要集中在发射起始段轨道表面的沉积层对电流熔蚀也有较大影响。现有电流熔蚀研究中存在熔蚀机理研究不足、沉积层对发射过程和电流熔蚀的影响研究缺乏等问题,严重制约了电磁发射技术的发展。针对这些问题,本文以电流熔蚀为研究对象,开展了光洁轨道表面和有沉积层轨道表面电磁发射研究,并建立了考虑沉积层的枢轨接触界面磁热仿真模型,以讨论电流熔蚀的全过程及影响因素和沉积层对熔蚀的影响。
  课题开展了光洁轨道表面电磁发射实验,实验首次采用分离配重方法,获得了完好的电枢表面电流熔蚀形貌,基于不同发射电流幅值下的形貌测量结果提出了电流熔蚀的三种模式并结合运动学计算讨论了不同熔蚀模式下的液化层润滑效应。研究表明,熔蚀模式的变化实际反映着不同液态铝产生量对熔蚀的影响,也对应着枢轨之间不同的接触状态。约束性熔蚀模式对应着枢轨固-固直接接触、扩张性熔蚀模式对应着固-固接触和固-液-固接触并存、贯通性熔蚀模式对应着较大范围的固-液-固接触,不同接触状态的润滑特性也有较大差异。实验还通过设计窄电枢、改变配重质量等方法研究了电流线密度和发射速度等因素对电流熔蚀的影响。最后结合熔蚀形貌和电流分布仿真结果讨论了电流熔蚀的发生发展过程,研究表明,初始过盈压力分布和枢轨间液态层流动是影响电流熔蚀的两个主要因素。
  在20kA/mm线电流密度发射条件下,开展了重复发射实验,研究轨道表面的沉积规律和沉积层对电流熔蚀效应的影响。结果表明,随发射次数积累,沉积层厚度在前2-3次快速增长,后期会呈现线性增长趋势。随着沉积层厚度增加,每次发射后电枢表面最大熔蚀深度呈下降趋势,熔坑沿侧边沿向电枢头部扩张距离会逐渐增加,最终沉积层的增长可能导致熔蚀模式的改变。
  基于磁扩散理论和热传导理论,建立了考虑初始过盈接触压力分布和轨道沉积层
  的力磁热耦合枢轨电接触分析模型,分析了有沉积层条件下枢轨接触界面上电流分布情况和电枢表面熔蚀过程。研究发现,沉积层厚度越大、电导率越低,电枢表面电流分布均匀性越强,电流受沉积层影响出现向电枢尾部转移的趋势。最大熔蚀深度仿真结果均大于实验测量值,且随着沉积层厚度增加,仿真结果与实验结果的差距不断增大。这是由于枢轨界面产生的液态铝改变了电流分布的情况。
[硕士论文] 徐凯
电气工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:电磁轨道发射技术在军事领域有着广阔的应用前景和巨大潜力,一直都吸引着各国对其开展理论和应用上的研究。而在电磁发射技术实战化进程中,电枢技术是影响其发射性能的关键技术之一。由于发射过程的极端条件,使得很难直接观测到所有的物理量。所以目前采用的主要研究手段是数值分析。
  本文对非理想接触条件下电枢与轨道接触面的磁扩散模型进行了分析。为了使得仿真过程更加接近于实际发射过程,模型中考虑了接触压力对接触电阻的影响。仿真中通过将结构力学模块计算所得到的接触面接触压力分布,通过接触电阻模型耦合到电磁模块中,从而建立了非理想接触三维磁扩散模型;分析了接触压力分布对界面电流分布的影响;然后对比了两种常用的计算接触面电流分布的模型。
  电磁仿真模型是由机械模块和电磁模块耦合而成。通过该模型的计算可以得到电枢与轨道接触面上的接触压力分布和电流分布。通过得到的接触面上压强分布和电流分布分析了电磁发射系统中系统参数配合因素:电流上升时间变化、电枢与轨道高度配合、电枢与轨道电阻率配合对接触面电流分布的影响规律。同时对实际发射过程中,电枢与轨道高度配合可能遇到的问题进行了分析,进一步对电枢与轨道的高度匹配做出了优化。
  最后通过模型计算得到的接触面上压强分布和电流分布,分析了电枢主要参数:尾翼弧面半径、电枢尾翼参数与马鞍参数对接触界面接触压强与电流密度分布的影响规律,并通过分析得到了凹弧面电枢最佳弧面半径与电枢口径的关系。同时在对马鞍参数的分析过程中针对实际发射过程中可能遇到的问题进行了分析,提出马鞍电枢的两种优化:马鞍圆弧电枢与马鞍混合电枢,并对两种电枢进行了验证。
[硕士论文] 程栋
机械工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:现代履带车辆已成为陆军的机动作战平台,是高性能、高紧凑、高功率的综合装置。随着高新技术在军事工业上的应用发展,以及未来战争特点的变化,履带车辆机电复合传动技术成为各国竞相研发的热点。本文以一种履带车辆新型双电机功率耦合驱动系统为研究对象,重点分析该新型传动系统中的功率耦合机构的运动特性和效率特征,建立了混合动力履带车辆的整车仿真模型,制定出基于规则的能量管理策略,全面地分析了各典型工况下的系统效率,以系统效率最优为目标,针对传动系统参数以及控制参数进行了优化分析。主要研究如下:
  ①分析新型功率耦合机构的运动学和动力学以及效率特征。利用图论理论基本回路法建立了功率耦合机构的图论模型,推导出基本回路中各构件的转速与转矩关系式,进而推导出功率耦合机构的效率计算公式。研究该机构在不同输入条件下齿轮、轴承效率以及搅油损失特征,建立起较为精确的双侧电机功率耦合机构的效率数学模型,应用Matlab/Simulink平台进行仿真计算。
  ②搭建混合动力履带车辆系统的后向仿真模型,制定功率跟随式控制策略。对双电机耦合驱动系统的关键部件进行数值建模,建立混合动力履带车辆系统后向仿真模型,为能量管理策略仿真奠定基础;根据履带车辆行驶工况划分工作模式,以燃油经济和低排放为目的,同时要减少动力电池组充放电带来的能量损失,制定了负载功率跟随控制策略。
  ③依据履带车辆的行驶特点,分别选取直线和转向行驶工况,分析不同转向半径下的外力和外力矩以及履带受到的牵引力或制动力以及两侧电机的转矩。根据功率平衡的原理,区别于已有的双电机独立驱动系统,分析了不同转向半径下双电机耦合驱动系统两侧电机的转矩和功率需求。分析直线行驶和转向行驶工况下系统关键部件的效率,对比各关键部件的工作状态和效率特征,同时也为系统参数优化提供依据。
  ④以系统效率最优作为目标函数,以传动系统参数和控制参数作为设计变量,搭建履带车辆混合动力传动系统的优化模型。构建履带车辆综合工况,利用自适应遗传算法对建立的优化模型进行优化。对比分析优化前后,功率耦合机构、电机、动力电池组的效率:原地中心转向和0.5B小半径转向耦合机构的啮合效率和电机效率均得到提高;对于直线行驶工况,电机效率和动力电池组的放电效率得到提高,同时SOC波动降低。结果表明优化的合理性和有效性。
[硕士论文] 吴德文
机械设计及其理论 燕山大学 2017(学位年度)
摘要:电磁轨道发射系统是一种先进的动能发射装置。相比于传统的火炮等武器,它具有发射速度高、能量容易控制和良好的隐蔽性等特点,具有良好的前景与应用价值。本文针对电磁轨道发射系统在发射过程中的机电耦合振动进行分析,并运用物理模拟试验对发射过程中振动状态进行研究。主要研究内容包括以下几个方面:
  建立了导轨在移动载荷下的动力学模型。计算了导轨系统的固有频率和动态响应。求得系统非线性自由振动的固有频率随系统参数的变化规律,以及电流激励下非线性强迫振动的幅频特性随系统参数的变化规律。
  利用量纲分析法,建立了实验模型与过渡模型固有频率之间的完全相似关系,计算了过渡模型与原型固有频率之间的不完全相似关系。利用方程分析法推导出实验模型与过渡模型动态响应的相似准则,进一步得到了实验模型与原导轨动态响应幅值的比例关系。
  基于静电激励电容检测原理,设计了导轨振动的物理模拟实验装置和测试电路。分别进行了振动梁的设计、激励电极与测试电极的设计,分析了试验装置的电容特性。选择交流电桥法电容检测电路作为测试电路,并根据所设计的实验装置,对振动梁进行了ANSYS仿真分析。
  利用微机电系统中的光刻和腐蚀等加工工艺,制作出符合试验要求的振动梁,设计了控制激励电极通断电的开关电路,完成了整个试验装置的电路设计,制作出PCB实验电路板,进行了振动测试试验并分析了试验结果。
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