声阵列展开连杆机构优化设计(2)
5 展开机构的建模、仿真和强度校核 28
5.1 展开机构零件Pro-E建模 28
5.2 展开动作运动分析 33
5.3 翼面组件受力峰值时刻的分析 34
5.4 翼面组件关键部位强度校核 37
结 论 38
致 谢 39
参考文献40
1 引言
1.1 研究背景
智能反坦克弹药（Brainpower Antitank Munition,BAT）是一种攻击坦克的弹药，主要针对坦克防护较为薄弱的部位即顶部装甲进行打击。弹药由战机、无人机或布撒器运抵敌方目标上空合适高度进行投放后，弹载计算机开机工作发出指令展开弹翼调整弹体飞行姿态同时声阵列布置到位，在弹体稳定飞行后声阵列、红外传感器开机探测，从空中对地面区域进行扫描、探测，识别出目标后，计算机依据两种探测方式结果的误差调整飞行姿态飞向目标，进入攻击范围后启动战斗部攻击目标。
BAT弹药采用声学、红外复合制导，是一种自主控制弹药，能够通过智能识别声信号判断目标的种类，并利用传感器阵列探测声信号解算出目标的位置、速度，以便更精确地打击目标。声阵列是BAT弹药的主要部件，通过把一定数量的声传感器在空间中进行排列，使同一个声信号到达不同传感器的时间不同（相同声速下），即存在时间差，通过该时间差和传感器的相对位置即可结算出目标的位置、速度信息。
可以看出，传感器的相对位置应该比较精确，才能更好保证准确捕捉目标。将声传感器布置在弹翼的端部是一种较好的方案，效果如图1.1所示。
图1.1 BAT弹药外形
弹药采用折叠翼，弹翼在弹药投放之前收缩在弹体内部，因此，展开机构需要能保证声阵列传感器随弹翼展开时能准确到位，本题目正是由此而生。
1.2 展开机构的研究现状
1.3 论文的主要工作内容
本文的主要工作内容是首先确定展开机构的机械结构和驱动力加载方式，而后在确定的机械结构下建立优化模型，选择算法结算优化模型，得到设计变量的优化结果，在Pro-E软件中建立基于优化结果的展开机构模型，通过软件仿真得到其运动学、动力学仿真，并得到展开过程中应力、应变极值点位置，在Anasy Workbench中对极值点处进行强度校核。面对的主要困难有：
1.如何建立多文有约束优化模型，以及模型建立后采用何种算法对优化模型进行解算；
2.基于优化结果在软件中建模型需要仔细学习Pro-E软件达到能熟练运用的程度，并要用软件进行运动、动力学仿真和强度校核来检验优化结果的可行性。
1.4 论文的组织
第二章介绍展开机构采用的结构形式，和驱动力的加载方式，以及结构类型和机械原理，进行初步的方案设计；
第三章介绍展开机构的受力情况，建立机构运动学模型，并通过拉格朗日方程建立展开机构的动力学模型；
第四章建立机构的优化模型，并使用序列二次规划（SQP）方法对优化模型进行结算，得到设计变量的最优值；
第五章在Pro-E软件中建立展开机构各个零件的三文模型，装配后进行运动和动力学仿真，并在Anasy Workbench中对关键部件的应力、应变峰值位置进行强度分析，讨论展开机构优化结果的正确与否；
第优尔章总结全文，对本次设计工作的经验、收获进行总结，并指出本文的欠缺、不足和对需要继续努力的方面进行展望。
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