多功能三轴模拟转台的动态特性分析与结构优化设计

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1、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要三轴飞行模拟转台是导弹或其它飞行器的地面半实物仿真的关键设备，广泛应用于航天、航空、国防等科技领域。作为一种高精度的仿真设备，其台体动态特性直接影响到转台动态仿真的可靠程度。在设计阶段对台体进行动态分析和设计，尤其是框架的动态特性研究和结构优化设计对模拟转台来说是至关重要的。本文阐述了国内外转台的发展过程和研究现状，概述了机械结构动态分析、优化设计的基本理论和研究现状。论文以哈尔滨建成机械厂(624厂)课题“多功能三轴飞行模拟转台”为背景，用有限元分析方法，对转台轴系

2、的动态特性进行了理论计算和研究。建立了各轴系的有限元模型，计算了各轴系的滚动轴承支撑刚度，将轴承简化为弹簧，用弹簧边界元模拟轴承的刚度，部分负载以其实际的形状及尺寸构建于模型上，应用有限元分析软件ANSYS6.1对模型进行了分析计算，得出各框架的各阶频率及其振型，并对计算结果进行了模态分析，分析了其影响因素，提出了关于结构动力优化的主要问题。在动态分析的基础上，以各框架的转动惯量为目标函数，以框架尺寸和一阶固有频率为约束条件，建立了各框架的优化数学模型，采用ANSYS的APDL参数化设计语言将有限元分

3、析与优化设计有机接合起来，编制用于复杂结构的优化设计程序，实现了转台框架的优化设计过程。优化结果表明，在满足框架尺寸和一阶固有频率的约束条件下，其转动惯量与初始方案相比下降很多，优化结果明显，取得了令人满意的结果。关键词三轴仿真转台;有限元:动态分析;结构优化设计。哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThree-axisflyingsimulatidntableisakeyequipmentofhalfmaterialobjectsimulationtechniquesofmissileor

4、otheraircraft,whichisnowwidelyusedinscientificandtechnologicalfieldsofaeronautics,aerospaceandnationaldefense,etc.Thesimulationprecisionisafectedbytheequipmentdynamicbehaviorsofthetable,sothedynamicanalysisandstructureoptimumareveryimportantforsimulatio

5、ntabledesign.Thedevelopmenthistory,dynamicanalysisofmechanicalstructure,thebasictheoryandrecentresearchstateofthestructureoptimumdesignaredescribedinthisdissertation.Thisbackgroundoftheresearchistheproject"Three-Axismultifunctionalflyingsimulationtable"

6、ofHarbinRanchengmachinefactory(624factory).Usingfiniteelementanalysismethod,thecalculationandstudyofdynamicbehaviorsoftheshaft-bearingsystemareperformed.Finiteelementmodels,oftheshaft-bearingsystemsareestablishedThesupportingstifnessoftherollingbearingi

7、scalculatedandsimplifiesthebearingasspring.Thespringboundaryelementisusedtosimulatethestifnessofthebearing..Whenanal州ngaframe,theinnerframesoftheframeandtestobjectareplacedonmodelaccordingtotheiractualshapeandsizeasloadsthatcancalculatefromtheirshapeand

8、size.Asoftware-ANSYS6.1isusedtoanalyzethedynamicbehaviorsofthetable.Theinherentfrequenciesandthevibrationmodalsare,obtained,andthemodalsandtheinfluencefactorsareanalyzedinteriorly.Someproblemsinthestructuredynamicoptimumarepropos