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小口径舰炮武器系统作为舰艇防空反导最后一层的火力屏障,在海战中的作用愈发重要。为了有效拦截飞行速度越来越高的反舰导弹,必须要提高小口径舰炮的射速形成更加密集的弹幕,从而自身备弹量有限的小口径舰炮炮弹消耗量将急剧增加,当前的补弹方式已无法满足作战需求,迫切需要在其补弹技术上有所突破。 在综合分析研究国内外速射火炮补、供弹装置及相关文献资料的基础上,首先以小口径舰炮补弹系统的关键技术研究为切入点,建立系统模块功能图,明确了快速补弹系统的基本概念以及设计准则,进而提出一种新型的快速补弹系统,说明其工作原理,并重点描述了补给弹仓输弹机的结构特点。然后为了保证炮弹在输弹机中顺畅输送,对其部件做出详细的设计计算。 以补给弹仓输弹机的整个链传动系统为研究对象,首先对影响炮弹传输稳定性的多边形效应、啮合冲击及链条张力进行分析。之后针对链轮轮齿标准齿廓的形状特点,分别对滚子-链轮和炮弹-弹托的位置关系进行分析,得出发生接触的数学判定条件,并根据Hertz理论得出确定等效接触刚度系数的值。考虑不同链节形式并建立输弹机链传动系统的力学模型,用 Lagrange法求得输弹机链传动系统的弹性动力学方程,之后通过MATLAB对链传动系统进行数值分析,分析了链传动的动态特性。 补给弹仓输弹机链传动紧边链条的横向振动是造成炮弹传输失稳的主要原因,以紧边链条为研究对象,首先建立其横向振动模型,以影响系数法得出链传动系统的刚度矩阵,进而用Lagrange法得出输弹机链传动横向振动微分方程。接下来对横向振动微分方程进行数值计算,分析在不同运动状态和输弹链参数的固有频率及模态振型。然后求出横向振动的激励力,分析输弹机链传动系统中不同链节的位移响应,并对如何改进输弹机结构改进提供了理论依据。 将输弹机链传动系统模型简化,在ADAMS中进行多体动力学仿真,对仿真结果进行分析。针对输弹机关键部件的结构强度问题,首先简要的介绍了有限元分析的基本思想和概念,运用有限元分析软件ANSYS对链节、链轮进行了静力学分析,并提出弹托的结构改进及链条弹性变形的补偿方法。然后对输弹机紧边链条进行了模态分析,得出链条在不同运动状态下的模态振型,验证了其横向振动方程的正确性;并通过模态分析所得出链轮的各阶固有频率,分析了链轮工作的可靠性。