自动装填系统协调器结构静力学及动力学研究

冯广斌,王浩亦,孙华刚,朱汗青

(1.军械技术研究所，河北 石家庄 050003；2.军械工程学院，河北 石家庄 050003)

自动装填是自行火炮的发展趋势之一[1]。协调器是某自行火炮自动装填系统中的一个子系统，主要负责从供弹仓接受弹丸并将其协调到与炮管轴线平行的位置。南京理工大学的侯保林教授在文献[2]中对协调器的结构与控制的综合设计方法进行了研究，并确定了支臂的截面尺寸；军械工程学院的李伟在文献[3]建立了协调器的虚拟样机模型，分析了小平横机气压和液量两种故障因素的影响。本文在继承前人工作的基础上，拟利用ANSYS软件对协调器进行有限元分析，掌握协调器的静力学和动力学分析结果。

1 工作原理及有限元模型

协调器的工作原理如图1所示。协调器在接受了供弹机的弹丸后，支臂绕右耳轴转动，带动弹丸旋转至与炮管轴线平行的位置，由输弹机完成推弹入膛的动作[4]。

在ANSYS的通用前处理模块(Pre7)中，建立了协调器的三维简化模型，忽略相应的倒角、圆角及不重要的细小结构。简化后的协调器模型主要由支臂、底端盖、活塞杆、缸筒和弹丸组成。

根据各部分的形状特点，支臂采用8节点六面体单元扫略分网，其余部分采用10节点四面体单元自由分网。在活塞杆和销轴的接触面、销轴和支臂的接触面附近细化网格，以达到精确结果的目的。分网结束后共得到16 183个单元和31 387个节点。定义材料密度ρ=7 800 kg/m3，杨氏模量E=2×105MPa，泊松比μ=0.3。

根据协调器的拓补关系[3]，给模型添加相应的约束：选取底端盖相应的面，约束住其3个方向的自由度；……