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目前國外先進的自行火炮有俄羅斯1988年裝備的2C19式152mm自行榴彈炮，自動裝填彈丸，發射藥由半自動裝填機裝填，最大發射速度為達8發/分鐘；德國19%年開始列裝的PzH2000自行火炮，實現10發/分鐘或20發/分鐘的理想發射速率，但為純手工裝填發射；瑞典2008開始裝備的“弓箭手”FH-77BW式155毫米自行榴彈炮，能進行3發/15秒的急促射，2.5分鐘內發射完20發彈；美軍2009年開始裝備的新型M109A6-PIM自行榴彈炮采用了為“未來戰斗系統”非直瞄火炮NLOS-C研制的自動裝彈機，最高射速超過12發/分鐘。本研究所針對的某型自行火炮的藥筒裝填方式仍為人工裝填，極大限制了火炮的發射速度。提出設計一種藥筒裝填機械臂，以實現該型自行火炮彈藥裝填的自動化，提高自行火炮彈藥裝填效率。在對裝填機械臂運動學、靜力學有限元分析、本體結構設計及軌跡規劃分析的基礎上，通過構建裝填機械臂虛擬樣機，對其進行動力學仿真，從而得到各關節參數，為關節電機選型提供依據，將仿真結果反饋給結構設計，進而建立交互式設計模式。
總體結構設計依據機器人設計手冊并結合機械臂的實際任務要求確定機械臂驅動系統、驅動器、驅動方式、本體材料、電機布置等機構方案，運用CAD二維畫圖軟件畫出機械臂各部結構圖及總體裝配圖。
三維實體模型建立依據機械臂本體結構設計采用3DMAX建立裝填機械臂三維實體模型。
依據軌跡優化結果，確定各關節轉角范圍，最大轉速、最大角加速度，依據本章動力學分析結果，確定各關節最大轉知、最大功率，并依據以上參數選取合適的電機。
1.根據對機械臂本體結構的設計，建立機械臂三維實體模型，導入ADAMS中構建虛擬樣機，再對各關節添加運動副，對末端執行器添加載荷，對各關節添加motion，并在motion中輸入優化后的關節空間軌跡函數。2.仿真得到各關節以時間為變量的力矩變化曲線，用該結果對運動學和靜力學分析結果進行修正，再反饋給結構設計，從而形成一種交互式結構設計模式。3.將動力學分析得到的小臂關節受力和力矩動態變化值添加到小臂兩端關節處，對小臂的應力和應變進行有限元分析，校核小臂的強度和剛度，結果表明小臂最大應力為101MPa。3.101MPa遠小于合金鋼許用應力值，且應變也可忽略不計。
因此，通過動力學分析和有限元校核證明了結構設計符合操作任務對其強度和定位精度的要求。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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