高射速轉管炮凸輪曲線槽的優化與設計

李世康，李 強,安俊斌,陳 雷,馬 超

(中北大學 機電工程學院，山西 太原 030051)

高射速轉管炮凸輪曲線槽的優化與設計

李世康，李 強,安俊斌,陳 雷,馬 超

(中北大學 機電工程學院，山西 太原 030051)

為了改善高射速轉管炮自動機的動力學性能，基于正弦型加速度凸輪曲線設計理論，運用五次多項式替代正弦型加速度規律對曲線槽過渡段進行優化設計，并基于MATLAB軟件計算出優化后的凸輪曲線槽理論方程。然后利用ADAMS建立6管轉管炮自動機虛擬樣機模型，模擬其在6 000 發/min的射頻下的動力學性能。計算結果表明，滾輪與凸輪曲線槽間的接觸力平均降低了1.15 kN,同時機芯組加速度平均降低了105 m/s2，轉管炮自動機的動力學性能也得到顯著改善。

機械設計；高射速；轉管炮；凸輪曲線槽；多項式替代

轉管炮的射速越高，其自動機的動力性能越差，一方面,機芯組加速度增幅變大而導致滾輪與曲線槽之間的碰撞力加大，從而使自動機的使用壽命縮減；另一方面，相應的驅動功耗也會大幅增加，自然對電機功率要求更高。要解決這個問題，可以從兩方面著手：一是從電機著手，采用更高功率的電機；另一方面，就是通過結構優化來提高自動機的動力學性能，從而提高自動機壽命。而曲線槽作為轉管炮自動機的核心部件，其結構設計的優劣直接影響著自動機的使用壽命的長短。文獻[1]提供了一種凸輪曲線槽的一種簡便建模方法，為凸輪曲線槽的研究具有一定參考價值。文獻[2]為降低對外部能源的需求，通過取消斜直線段，增加過渡段曲線角度的方法降低了機芯組的驅動功率。……