某車(chē)載武器系統(tǒng)偵測(cè)折疊裝置設(shè)計(jì)與分析

岳 通，魏 國(guó)，王率軍，趙 益，雷 晗

（西南技術(shù)物理研究所，成都 610041）

0 引言

機(jī)動(dòng)性是武器系統(tǒng)作戰(zhàn)性能的重要指標(biāo)，車(chē)載集成模塊化設(shè)計(jì)和整車(chē)輕量化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性的重要途徑[1]。一方面，從總體布局層面進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將各分系統(tǒng)的儀器設(shè)備集中布置，可有效降低分系統(tǒng)間設(shè)備連接件的體積與重量，實(shí)現(xiàn)總體結(jié)構(gòu)最優(yōu)[2]。另一方面，在實(shí)現(xiàn)模塊化和輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)兼顧良好的通過(guò)性，是保證車(chē)載武器系統(tǒng)高機(jī)動(dòng)性的關(guān)鍵[3]。這就要求在總體最優(yōu)集成的基礎(chǔ)上，全系統(tǒng)滿足鐵路、公路運(yùn)輸尺寸界限，尤其是針對(duì)具有偵測(cè)天線的車(chē)載武器，偵測(cè)設(shè)備的高安裝精度和快速狀態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)裝備的架設(shè)/撤收結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大困難。

為了滿足我軍裝備的發(fā)展需要，各科研院所在車(chē)載雷達(dá)架設(shè)/撤收結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面已有較多研究。李陽(yáng)等[4]針對(duì)機(jī)動(dòng)雷達(dá)反射面天線尺寸運(yùn)輸超限問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)展開(kāi)/折疊反射面天線的結(jié)構(gòu)形式；瞿亦峰[5]、孫穎[6]對(duì)大尺寸大重量雷達(dá)天線的自動(dòng)展開(kāi)/撤收技術(shù)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)出天線邊塊折疊、整體倒豎的方案；周紅[7]設(shè)計(jì)了一種大型陣列天線雷達(dá)的架撤機(jī)構(gòu)并采用虛擬樣機(jī)技術(shù)驗(yàn)證了裝置的可行性。已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)多基于車(chē)載大尺寸天線，并不適用于某些具有小型復(fù)合探測(cè)設(shè)備（由不同偵測(cè)設(shè)備構(gòu)成的模塊單元）的武器系統(tǒng)。車(chē)載武器系統(tǒng)復(fù)合探測(cè)模塊的自動(dòng)架撤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依舊是一大難題。

論文基于某車(chē)載武器系統(tǒng)總體布局方案，采用模塊化設(shè)計(jì)思想將微波雷達(dá)、光電雷達(dá)和無(wú)線電偵測(cè)這三類偵測(cè)設(shè)備組合，構(gòu)成復(fù)合探測(cè)模塊，集成于回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)頂部，共同組成為戰(zhàn)斗功能單元。同時(shí)，為滿足公路和鐵路運(yùn)輸限高要求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)的自動(dòng)架設(shè)和撤收。論文詳細(xì)闡述了基于該機(jī)構(gòu)的偵測(cè)折疊裝置結(jié)構(gòu)組成、工作原理及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)過(guò)程。最后，論文采用有限元法對(duì)偵測(cè)折疊裝置進(jìn)行了力學(xué)分析以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

1 復(fù)合探測(cè)模塊設(shè)計(jì)要求

根據(jù)某車(chē)載武器系統(tǒng)總體布局方案，復(fù)合探測(cè)模塊運(yùn)輸狀態(tài)和工作狀態(tài)示意如圖1所示，具體設(shè)計(jì)要求如下：

圖1 復(fù)合探測(cè)模塊設(shè)計(jì)要求

1）偵測(cè)設(shè)備包括微波雷達(dá)、光電雷達(dá)和無(wú)線電偵測(cè)，并需集成在回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)頂部；

2）回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)角度：-5°～+85°；

3）回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)方位轉(zhuǎn)動(dòng)角度：360°全角度；

4）偵測(cè)設(shè)備運(yùn)動(dòng)自由度要求：光電雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)全范圍獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，且不能與回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)干涉，不遮擋轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)射光路；

5）折疊機(jī)構(gòu)的架撤運(yùn)動(dòng)應(yīng)達(dá)到即時(shí)、安全和平穩(wěn)要求；

6）偵測(cè)設(shè)備需要保證較高的定位與安裝精度；

7）偵測(cè)設(shè)備可在運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)即時(shí)撤收，滿足公路、鐵路運(yùn)輸高度限制。

2 偵測(cè)折疊裝置設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

借鑒和參考我軍武器系統(tǒng)總體集成的成熟經(jīng)驗(yàn)，為保證功能單元可拆卸、獨(dú)立作戰(zhàn)，以及武器系統(tǒng)各設(shè)備間功能界限清晰、維修性能良好[8]，本文將復(fù)合探測(cè)模塊集成于回轉(zhuǎn)發(fā)射平臺(tái)頂部，共同組成為戰(zhàn)斗功能單元。同時(shí)，為滿足公路和鐵路運(yùn)輸限高要求，設(shè)計(jì)了偵測(cè)折疊裝置以實(shí)現(xiàn)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)的自動(dòng)架設(shè)和撤收。偵測(cè)折疊裝置結(jié)構(gòu)組成包括：回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)、偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和架撤折疊機(jī)構(gòu)。其中，架撤折疊機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)自動(dòng)架撤運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，本文提出一種新型的雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)的架設(shè)和撤收；而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電伺服系統(tǒng)，與傳統(tǒng)電液系統(tǒng)相比，具有反應(yīng)速度快、速度調(diào)節(jié)范圍寬、靈敏度高且維護(hù)成本低的特點(diǎn)。為了保證偵測(cè)折疊裝置架撤完成后穩(wěn)定可靠，在小轉(zhuǎn)臺(tái)處設(shè)計(jì)錐形定位與鎖緊結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)保證偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)可靠鎖定，工作狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)小轉(zhuǎn)臺(tái)與回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)準(zhǔn)確定位。

2.2 結(jié)構(gòu)組成與工作原理

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，論文設(shè)計(jì)的偵測(cè)折疊裝置結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。偵測(cè)折疊裝置主要由回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)、偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)、雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)、中間支架、減速箱及電機(jī)等組成。其中，雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)于回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)的架撤折疊運(yùn)動(dòng)；其主動(dòng)曲柄與減速箱傳動(dòng)軸采用雙鍵連接，從動(dòng)曲柄以鉸鏈連接于中間支架，中間支架固定于回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)側(cè)面。主從動(dòng)曲柄力臂等長(zhǎng)且論文對(duì)主從動(dòng)曲柄及中間支架進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)輕量化和產(chǎn)品美觀。雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)工作時(shí)，初始力矩經(jīng)伺服電機(jī)、減速箱減速增扭后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)。

圖2 偵測(cè)折疊裝置結(jié)構(gòu)組成

偵測(cè)折疊裝置的工作原理為：

工作狀態(tài)時(shí)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)平穩(wěn)向上做圓周運(yùn)動(dòng)。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)120°到達(dá)回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)頂部定位點(diǎn)，再由螺釘鎖緊后完成偵測(cè)設(shè)備的架設(shè)。

運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)曲柄反向轉(zhuǎn)動(dòng)，促使偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)平穩(wěn)向下做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)鎖緊結(jié)構(gòu)定位點(diǎn)并采用電動(dòng)插銷鎖緊后完成偵測(cè)設(shè)備的撤收。

偵測(cè)折疊裝置在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于小轉(zhuǎn)臺(tái)重心與主從動(dòng)曲柄兩連接點(diǎn)直線相重合，因而偵測(cè)設(shè)備在整個(gè)架撤過(guò)程中不發(fā)生自轉(zhuǎn)，僅產(chǎn)生平穩(wěn)位移。全過(guò)程用時(shí)40s，運(yùn)動(dòng)行程安全、穩(wěn)定，保證了折疊裝置具有較好的可靠性。

2.3 定位與鎖緊結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，偵測(cè)折疊裝置在架撤完成時(shí)，偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)必須與回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)可靠定位和鎖緊，以保證武器系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性和可靠性良好。在運(yùn)輸過(guò)程中，偵測(cè)折疊裝置處于撤收狀態(tài)，小轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)鎖緊結(jié)構(gòu)左右兩側(cè)的錐形配合面可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位并約束左右方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3所示。隨車(chē)前進(jìn)方向的移動(dòng)由檔塊和雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)約束，上下方向通過(guò)電動(dòng)插銷和雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)進(jìn)行約束。

圖3 錐形定位結(jié)構(gòu)示意圖

駐車(chē)工作時(shí)，偵測(cè)折疊裝置完成解鎖并自動(dòng)架設(shè)，同樣通過(guò)回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)頂部的錐形配合面實(shí)現(xiàn)小轉(zhuǎn)臺(tái)的準(zhǔn)確定位。雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)架設(shè)完成后，使用快拆螺栓完成小轉(zhuǎn)臺(tái)與回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)的鎖緊，以保證偵測(cè)設(shè)備工作時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。

2.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型計(jì)算

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為偵測(cè)折疊裝置的動(dòng)力輸入，是整個(gè)裝置能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和小型化的關(guān)鍵。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)電伺服系統(tǒng)，伺服電機(jī)的選型和減速器的設(shè)計(jì)不僅需要充分考慮載荷因素，還需兼顧傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝空間。為計(jì)算驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸入扭矩，論文根據(jù)偵測(cè)折疊裝置結(jié)構(gòu)組成建立了機(jī)構(gòu)原理圖，并進(jìn)行了雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)力學(xué)分析，如圖4所示。

圖4 雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)受力分析示意圖

如表1所示，為偵測(cè)折疊裝置部分結(jié)構(gòu)參數(shù)及技術(shù)參數(shù)。

表1 偵測(cè)折疊裝置相關(guān)參數(shù)

根據(jù)表1中參數(shù)，由扭矩計(jì)算公式Mt=KtGgL[9，10]，可求得：

偵測(cè)設(shè)備及安裝平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)扭矩M負(fù)為：

曲柄的旋轉(zhuǎn)扭矩M桿為：

考慮加速度產(chǎn)生的扭矩，角加速度扭矩可由公式計(jì)算M加=Jβ計(jì)算[10]，式中β為角加速度，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J=GL2，由此可得：

則總的扭矩負(fù)載為：

根據(jù)計(jì)算的扭矩負(fù)載，兼顧驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝空間和重量，并盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)減速器，傳動(dòng)系統(tǒng)選擇三級(jí)減速實(shí)現(xiàn)減速增扭。其中，一級(jí)減速為便于電機(jī)安裝和實(shí)現(xiàn)靜態(tài)自鎖，采用渦輪蝸桿傳動(dòng)，蝸桿安裝在電機(jī)軸上，傳動(dòng)比為30，傳動(dòng)效率為47%；二級(jí)減速采用標(biāo)準(zhǔn)行星齒輪減速器，傳動(dòng)比為25，傳動(dòng)效率為80%；三級(jí)減速齒輪箱采用單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，從動(dòng)齒輪與傳動(dòng)軸以平鍵連接，齒輪模數(shù)為5.0，傳動(dòng)比為2.89，齒寬為55mm。同時(shí)，論文選用功率為0.75kW的伺服電機(jī)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)

對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)方案進(jìn)行校核，齒輪箱從動(dòng)齒輪輸出扭矩為：

輸出扭矩校核結(jié)果表明，該方案不僅充分保證了載荷因素的扭矩需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)方案滿足偵測(cè)折疊裝置的使用要求。

3 偵測(cè)折疊裝置力學(xué)分析

基于設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式，論文采用有限元方法，開(kāi)展了偵測(cè)折疊裝置架撤折疊運(yùn)動(dòng)過(guò)程的力學(xué)分析。為了減少有限元分析計(jì)算量，將折疊運(yùn)動(dòng)過(guò)程視為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，通過(guò)分析運(yùn)輸、工作以及極限狀態(tài)下偵測(cè)折疊裝置的應(yīng)力和變形分布，以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。

3.1 模型建立及參數(shù)設(shè)置

基于偵測(cè)折疊裝置幾何模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，輸入有限元分析軟件HypeMesh14.0進(jìn)行力學(xué)分析。將偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)及回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)視為剛性體，雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)主從動(dòng)曲柄及中間支架選用材料Q345B，材料屬性見(jiàn)表3，各零部件質(zhì)量信息參考雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)原理圖。分別建立三種狀態(tài)下偵測(cè)折疊裝置的有限元模型，三種狀態(tài)輸入的載荷邊界條件如下[11]：

表3 Q345B材料數(shù)據(jù)

1）運(yùn)輸狀態(tài)載荷邊界條件：偵測(cè)設(shè)備重力、各零部件自重、側(cè)向6級(jí)風(fēng)；三向沖擊載荷：橫向、縱向1g慣性加速度，上下2g慣性加速度；

2）極限狀態(tài)載荷邊界條件：雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)主動(dòng)曲柄力臂最長(zhǎng)時(shí)（偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)重心距離底面402mm處），承受偵測(cè)設(shè)備重力、各零部件自重、側(cè)向風(fēng)6級(jí)（小轉(zhuǎn)臺(tái)迎風(fēng)面積0.5m2，作用于重心高度位置）；

3）工作狀態(tài)載荷邊界條件：偵測(cè)設(shè)備重力、各零部件自重、側(cè)向風(fēng)6級(jí)（小轉(zhuǎn)臺(tái)迎風(fēng)面積0.5m2，作用于重心高度位置）。

根據(jù)偵測(cè)折疊裝置各組成單元機(jī)械接口形式進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，設(shè)置各零部件接觸邊界條件。將回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)與底座連接螺紋孔施加固定約束，運(yùn)輸狀態(tài)下將小轉(zhuǎn)臺(tái)鎖緊結(jié)構(gòu)與底座連接螺紋孔施加固定約束，雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)從動(dòng)曲柄各鉸鏈點(diǎn)創(chuàng)建1D鉸鏈連接。偵測(cè)折疊裝置主體結(jié)構(gòu)采用殼單元、局部采用體單元進(jìn)行離散化[12]。根據(jù)輸入的載荷、接觸邊界條件，建立了三種狀態(tài)下偵測(cè)折疊裝置的有限元模型，如圖5所示。有限元模型建立完成后即可提交至求解器進(jìn)行仿真計(jì)算。

圖5 偵測(cè)折疊裝置有限元模型

3.2 運(yùn)輸狀態(tài)力學(xué)分析

由于整個(gè)武器系統(tǒng)集成在高機(jī)動(dòng)車(chē)載平臺(tái)上，偵測(cè)折疊裝置在完成撤收后必須保證運(yùn)輸過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。參考GJB 150A-2009，論文分析了運(yùn)輸過(guò)程中三種典型沖擊載荷工況下偵測(cè)折疊裝置的應(yīng)力及變形量分布云圖，如圖6所示，雖然三種工況下的結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力分布存在一定差異，但整體來(lái)看，在沖擊載荷作用下，偵測(cè)折疊裝置最大應(yīng)力為81.8MPa，最大變形量為0.38mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖6 運(yùn)輸過(guò)程中三種沖擊載荷工況下有限元分析結(jié)果

對(duì)比分析不同工況：其中，最大應(yīng)力出現(xiàn)在Z向沖擊工況，最大應(yīng)力位于雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)從動(dòng)曲柄與中間支架連接的螺栓安裝孔區(qū)域；按照Q345鋼材料強(qiáng)度校核，安全系數(shù)為4.22，滿足強(qiáng)度要求。最大變形量出現(xiàn)在Y向沖擊工況，變形量滿足剛度要求。分析結(jié)果表明，車(chē)載運(yùn)輸過(guò)程中偵測(cè)折疊裝置結(jié)構(gòu)可靠，滿足實(shí)際道路運(yùn)輸需求。

3.3 極限狀態(tài)力學(xué)分析

偵測(cè)折疊裝置在架撤過(guò)程中，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)主動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)平穩(wěn)向上做圓周運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過(guò)程小轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)120°。對(duì)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行力學(xué)分析可知，當(dāng)小轉(zhuǎn)臺(tái)向上旋轉(zhuǎn)30°時(shí)，偵測(cè)設(shè)備重力矩力臂最長(zhǎng)，雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)最惡劣，此時(shí)偵測(cè)折疊裝置處于極限工作狀態(tài)。

極限狀態(tài)下偵測(cè)折疊裝置的應(yīng)力及變形量分布云圖如圖7所示。從圖中可以看出，在各零部件自重和側(cè)向6級(jí)風(fēng)的綜合作用下，極限狀態(tài)下偵測(cè)折疊裝置最大應(yīng)力位于雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)主動(dòng)曲柄中部，最大應(yīng)力值為136.1MPa；按照Q345鋼材料強(qiáng)度校核，安全系數(shù)為2.53，滿足強(qiáng)度要求；同時(shí)，偵測(cè)折疊裝置最大變形量為4.72mm，滿足剛度要求。分析結(jié)果表明，偵測(cè)折疊裝置在整個(gè)架撤運(yùn)動(dòng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)可靠。

圖7 極限狀態(tài)有限元分析結(jié)果

3.4 工作狀態(tài)力學(xué)分析

偵測(cè)設(shè)備工作時(shí)，小轉(zhuǎn)臺(tái)由運(yùn)輸狀態(tài)解鎖后旋轉(zhuǎn)120°，完成自動(dòng)架設(shè)并與回轉(zhuǎn)發(fā)射轉(zhuǎn)臺(tái)鎖定。工作狀態(tài)下偵測(cè)折疊裝置的應(yīng)力及變形量分布云圖如圖8所示。從圖可以看出，在各零部件自重和側(cè)向6級(jí)風(fēng)的綜合作用下，最大應(yīng)力位于雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)主動(dòng)曲柄中部，最大應(yīng)力值為52.0MPa；按照Q345鋼材料強(qiáng)度校核，安全系數(shù)為6.63，滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)，偵測(cè)折疊裝置最大變形量為1.36mm，滿足剛度要求。分析結(jié)果表明，駐車(chē)工作時(shí)偵測(cè)折疊裝置具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，滿足偵測(cè)設(shè)備工作時(shí)的安裝要求。

圖8 工作狀態(tài)有限元分析結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

論文針對(duì)某車(chē)載武器系統(tǒng)偵測(cè)設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)需求和道路運(yùn)輸高度限制，設(shè)計(jì)了一種新型雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)，并給出基于該機(jī)構(gòu)的偵測(cè)折疊裝置的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)，最后通過(guò)有限元法對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析。論文結(jié)論如下：

1）論文采用模塊化設(shè)計(jì)思想完成了偵測(cè)設(shè)備的車(chē)載集成，設(shè)計(jì)的新型雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了偵測(cè)安裝小轉(zhuǎn)臺(tái)的自動(dòng)架撤；設(shè)計(jì)的電動(dòng)鎖銷可保證運(yùn)輸過(guò)程中小轉(zhuǎn)臺(tái)與鎖緊結(jié)構(gòu)快速可靠鎖定，設(shè)計(jì)的錐形結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)下小轉(zhuǎn)臺(tái)的自動(dòng)架設(shè)和準(zhǔn)確定位。

2）論文基于雙曲柄折疊機(jī)構(gòu)原理分析完成了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用了三級(jí)減速以實(shí)現(xiàn)減速增扭，不僅滿足了載荷因素的扭矩需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化。

3）有限元仿真結(jié)果表明，偵測(cè)折疊裝置在架撤折疊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)可靠，滿足復(fù)合探測(cè)模塊在運(yùn)輸和工作過(guò)程中的安裝要求。

論文設(shè)計(jì)的偵測(cè)折疊裝置滿足某車(chē)載系統(tǒng)復(fù)合探測(cè)模塊設(shè)計(jì)要求，仿真分析結(jié)果合理，是系統(tǒng)模塊化、集成化設(shè)計(jì)的成功嘗試。該裝置可推廣應(yīng)用至武器系統(tǒng)中有架撤運(yùn)動(dòng)需求的結(jié)構(gòu)中，保證光機(jī)電設(shè)備可靠安裝。同時(shí)，鑒于時(shí)間和成本的限制，本文僅采用力學(xué)計(jì)算和仿真分析驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，為進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)方案的可靠性，有必要在樣機(jī)開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面進(jìn)行深入研究。