新型全柔顺直线导向与缓冲机构设计理论与方法研究

由于武器射击存在高频率后坐力，现代军事装备往往需要抗连续大冲击载荷的直线缓冲装置。传统缓冲机构一般由滑轨、弹簧和阻尼器等构成，体积较大、装配关系较为复杂，已逐步适应不了现代化装备高集成度、小型化和轻量化的发展需求。近些年来，国内外相关研究机构致力于基于新型材料的阻尼器研究，但开发的多种抗连续冲击载荷缓冲装置，依然以弹簧和阻尼等元件的装配结构形式为主。本项目立足于大行程、高直线导向精度和抗连续大冲击载荷的应用需求，以全柔顺机构的优化设计理论、连续大冲击诱导的抗疲劳失效设计理论和多介质耦合动力学建模理论等关键技术为突破点，研究新型全柔顺直线导向与缓冲机构设计的理论与方法，研制抗连续大冲击作用的无装配、阻尼可控的缓冲装置，构建缓冲机构性能测试评估系统。项目成果将能够降低缓冲装置以及承载体的体积、重量和制造成本，对于现代军事装备建设具有重要意义。

项目立足于大行程、高直线导向精度的抗连续冲击载荷应用需求，开展了以直线导向型柔顺机构和磁流变主动阻尼的集成优化设计为主线的研究工作。构建基于响应特性约束的缓冲优化目标模型，求解满足需求的优化参数，为刚度和阻尼优化设计提供理论指导；研究了常见直线导向机构刚度计算方法，并以此为基础分析了所设计的改进型Roberts与多折叠柔顺梁直线指向机构的刚度，完善了柔顺直线导向机构的结构拓扑设计方法；构建了缓冲机构动力学耦合模型，通过灵敏度分析指出参数对动力性能的影响规律；探索了立体式直线导向机构的设计方法，并进行了初步的设计计算；研究主动阻尼理论和设计方法，研究了一种线圈外置式的磁流变阻尼器，分析了主动阻尼的力学模型与控制方法；综合上述研究成果，研制了平面式柔顺缓冲机构和磁流变阻尼器样机；搭建了样机实验测试系统、开发了测试软件。所研究的样机系统已经在“××项目”进行了试用，完成初期外场试验考核任务。