第１期（总第１１９期）　Ｎｏ．１（ＳＵＭ　Ｎｏ．１１９）　机械管理开发　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　２０１１年２月　Ｆｅｂ．２０１　１　基于ＡＤＡＭＳ的某机构动力学仿真　张勇，潘玉田　（中北大学机电工程学院，山西太原０３００５１）　【摘要】在ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ中建立了底火自动装填机构的三维模型，利用动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ建立了底火自　动装填机构虚拟样机模型并进行动力学仿真，研究底火自动装填机构在运行过程中的运动学和动力学特性，为机构　的设计提供了理论依据。　【关键词】底火自动装填；ＡＤＡＭＳ；动力学仿真　【中图分类号】ＴＰ３１９；ＴＪ３０３　【文献标识码】　Ａ　【文章编号】１００３—７７３Ｘ（２０１１）０１—０２１１－０２　■　０－１　０引　言　底火自动装填机构应用于大口径火炮，在实际使　用过程中可方便地更换，保证了火炮在实战时的连续　射击，对提高火炮发射速度有着重要的影响。　ＡＤＡＭＳ是机械系统动力学分析仿真软件，该软件　使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，并可与　多种三维建模软件和有限元分析软件进行数据交换，　对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，后　处理程序可输出位移、速度、加速度、反作用力曲线以　及仿真动画，可以预测机械系统的性能、运动范围、碰　撞检测等。　底火自动装填机构构件多，受力情况复杂，利用多　体动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ建立底火自动装填机构虚　拟样机模型，利用虚拟样机技术模拟自动装填机构的　动态特ｌ生，研究该自动装填机构的运动学、动力学特性。　１　底火自动装填机构动作原理…　６　

ｌ一底火盒盖；２－底火盒体；３－星形轮；４－摆臂；　５一导轨板；６一击针座；７一底　室；８一定位棘轮　图１底火自动装填机构　某底火自动装填机构如图１所示，导轨板安装在　炮尾上，底火盒安装在闩体上。当闩体运动时，带动底　火盒一起做上下直线的往复运动，由于导轨板的作用　摆臂在运动过程中会产生一定角度的转动，通过拨动　棘齿、拨动棘轮和定位棘齿、定位棘轮使与摆臂连接的　星形轮转过一个相同角度，星形轮上的齿拨动底火室　在底火盒内部的滚道内循环运动。当星形轮停止时，　则将底火室定位在固定的位置上，从而实现底火在底　火盒中的定位与传输。　２机构的虚拟仿真　２．ｉ虚拟样机模型的建立　虚拟样机模型具体构建方法如下：　在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中绘制底火自动装填机构三维模　型　１，根据实际情况，将星形轮作为一个整体进行研究　并对模型进行了相应的简化，保存为．ｘ＿ｔ格式文件。　在ＡＤＡＭＳ中导人三维模型，给虚拟样机模型各部件　问添加约束、驱动及其它参量来虚拟表现装置的整个　运动过程。　模型中的部件若无相对运动则用固定副约束，为　简化模型，将底火盒与大地约束为整体，对导轨板施加　位移驱动，在各相对运动刚体间添加碰撞约束。　２．２　ＡＤＡＭＳ中碰撞参数选取　在自动装填机构运动过程中涉及多次碰撞包括底　火与星形轮、底火与底火盒和摆臂与导轨板之间的碰　撞，碰撞刚度根据赫兹接触理论进行计算　，其中，碰　撞指数ｅ取１．５，阻尼系数Ｃ取５０　Ｎ・Ｓ一／ｍｍ；渗透深度ｄ　取０．１　ｍｍ。建立的样机模型如图２所示。　

图２虚拟样机模型　收稿日期：２０１０－０９—０２　作者简介：张勇（１９８６一），男，山东济南人，在读硕士研究生，研究方向：武器系统现代设计理论与方法。　・２１１・

　第１期（总第１１９期）　Ｎ０．１（ＳＵＭ　Ｎｏ．１　ｌ９）　机械管理开发　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ　２０１１年２月　Ｆｅｂ．２０１　ｌ　２．３底火自动装填机构动力学仿真　根据闩体实际的情况，闩体做变加速运动，运行规　律为Ｓ：３　７６１．１３５　ｔ　＋１１０．６４３　ｔ（ｆ为时问白变量），作为　位移驱动函数。设定仿真时间为０．１８　ｓ，仿真步数为　５０，得到摆臂与导轨板碰撞的拐臂运行情况的仿真　结果。　２．４运行结果分析　运行结果如图３－６所示，图３和图４为分别为摆臂　角速度图和角加速度图，图５为摆臂与导轨板处拐臂　的受力图，图６为摆臂与导轨板处拐臂的力矩图。　２．４．１　摆臂角速度与角加速度分析　如图３和图４所示，摆臂在运行过程中ｚ向角速度　有较大变化，在０．０５　Ｓ开始进入轨板槽，速度增大，　０．０７５　Ｓ时进入中间直线段，０．１　Ｓ时星型轮将底火压入　星型轮与底火盒的圆柱空间，在０．１５　Ｓ时进人尾部过　渡图角，速度开始减小。运行过程中最大角速度为　５８８　ｒａｄ／ｓ，平均为２２０　ｒａｄ／ｓ，　向和ｙ向在０值附近做小　范围振荡。　ｌ　蛩　Ｉ　＾　／一　＾，　Ｉ　ｖ　．　■　？　Ｕ　０ｙ．０ｓｉｓ：　Ｒｕｎ　。０５　ｃ　。”　２０１㈣５舞　５ｍ　图３角速度图　…　～　Ｔｉｍｅ／ｓｅｅ　图４角加速度图　２．４．２摆臂受力和力矩分析㈨　如图５、６所示，整个运行过程中星型轮受力平稳，　在底火压入过程中产生较大的受力和力矩，最大受力　为６５　Ｎ，在运行结束时由于与轨板槽的碰撞产生了负　向的受力和力矩。　

图５受力图　Ｊ　Ｉ一一　驰　粤拇熊　Ｉ　ｌ０００　ｌ　ｌ二　盛ｊ糌密盛　鐾盛　５００　０　ｌ。。　‘　１　ｎ０　图６力矩图　３结论　以某底火自动装填机构为研究对象，运用三维绘　图软件对机构进行建模并在ＡＤＡＭＳ中建立虚拟样机　模型进行了动力学仿真，分析了摆臂在运行过程中的　角速度、角加速度和受力情况，证明机构受力相对材料　许用应力小很多，机构运行安全稳定可靠，为机构的进　一步改进设计提供了理论依据。　参考文献　【】］高跃飞，潘玉田．底火自动装填技术研究【Ｊ】．火炮发射与控制　学报，１９９８（４）：２７—３０．　【２】ＳｏｌｉｄＷｏｒｋ公司．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ基础教程：零件与装配体ＩＭ】．北　京：机械工业出版社，２００６．　［３】杨桂通．弹性力学【Ｍ】　Ｅ京：高等教育出版社．１９９８．　【４］接触力学【ＭＪ．徐秉业，译．北京；高等教育出版社，１９９２．　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＤＡＭＳ　ＺＨＡＮＧ　Ｙｏｎｇ，ＰＡＮ　Ｙｕ－ｔｉａｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｒｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００５　１，Ｃｈｉｎａ）　ｌＡｂｓｔｒａｃｔＪ　Ｔｈｅ　３Ｄ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　Ａｕｔｏｌｏａｄ　ｏｆ　Ｐｒｉｍｅｒｓ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｏ１３　ｄｙｎａｍｉｃ　ａｎｄ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｖｉｒｔｕａ１　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏｌｏａｄ　ｏｆ　Ｐｒｉｍｅｒｓ　ｂｕｉｌｔ　ｉｎ　ＡＤＡＭＳ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ａｎｄ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｈ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓｊ　Ａｕｔｏｌｏａｄ　ｏｆ　Ｐｒｉｍｅｒｓ；ＡＤＡＭＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　・２ｌ２・