solidworks悬浮子弹药有级或无极变位机构的设计(2)

悬浮弹武器系统实质上是将已有的武器系统（如预置破片弹、箔条弹、烟幕弹等）在现代技术条件下加以重新组合与扩大，它既有继承性又有先进性，通过采用新的作战机理，形成了一种新型的屏障武器系统。

悬浮弹并不是采用常见的悬浮装置与战斗部固连的结构方式，而是每个子弹的变位机构在战斗部作用前解锁，使战斗部随机（无极）或以预设姿态（有级）出现，使产生破片场具有随机性、混沌性。由于悬浮子弹变位机构使战斗部存在多种姿态，改变了传统战斗部的连接方式，使悬浮装置和战斗部不再是简单的刚性连接，在解锁变位机构后，它们可以产生相对运动，从而带来战斗部多位姿态下的悬浮子弹随机变位结构适配性设计的问题。通过参考现有联轴器的一些成熟结构，对变位机构进行设计计算。

万向联轴节（universal joint）是一种空间机构，可用于传递两相交轴间的运动和动力，而且在传动过程中两轴之间的夹角可以变动。它广泛应用于汽车、机床等机械的传动系统中。它又分为单万向联轴节和双万向联轴节二种[8]。

万向联轴器有多种结构型式，例如：十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等。现在最常用的结构型式有十字轴式、球笼式和球铰式三种 [9]。

变位机构的设计内容有：总体方案设计，有级变位机构和无极变位机构的原理分析和结构设计。

本研究将通过计算变位机构的相关参数和机构强度，参考各种常用万向联轴器和新式万向联轴器的机构特性，初步设计出应用在悬浮弹上，用于连接悬浮装置和战斗部的有级和无极变位机构，使战斗部相对悬浮装置的角度可在一定范围内实现可控的改变，大幅增强悬浮弹的作战效能。

ADAMS是以计算多体动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚性体，也可以是柔性体以及刚柔混合模型[10]。

本研究使用ADAMS软件对设计的有级变位机构和无极变位机构进行动力学仿真，在ADAMS中按要求建立变位机构的模型并进行仿真，得出各种运动规律曲线，然后根据需要选择输出各种力学参数，对数据进行分析[11-12]。

为了简便运算，本研究在设计时将悬浮装置和战斗部视为密度为2.7×103kg/m3的均质刚体，变位机构的材料采用和弹体相同的碳素钢，密度设为8×103kg/m3，屈服强度大约为250MPa，杨氏模量，泊松比，摩擦系数等参数均使用ADAMS中的默认值。

图1.1 悬浮子弹分布的大致情形

悬浮子弹在母弹中的分布大致与上图相同，子弹可视为自由刚体，其在空间中的运动轨迹由子弹质心的平移运动和绕质心的旋转运动组成[13-15]。

母弹通过某一方式开舱（剪切螺纹，爆炸螺栓，组合切割索，径向应力波等）后，子弹依靠动力源（惯性动能，机械力分离，抛撒药燃气推动等）完成抛撒，在本研究中，由于悬浮子弹的重力被悬浮装置所提供的升力平衡抵消，因此，其余所有力和力矩（包括滚转力矩，滚转阻尼力矩，稳定力矩，赤道阻尼力矩和马格努斯力矩）的作用效果可以在ADAMS中等效简化为一个作用在战斗部上的水平力[16-17]。

设计符合要求后，使用CAD软件绘出所设计变位机构的结构图。