【摘 要】
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光纤线包作为光纤制导导弹的关键装置之一,主要用于导弹与地面发射系统之间的图像信号传输,而光纤在线筒上的缠绕质量直接影响着导弹的发射成功率。因大量超远程缠绕适应性试验增大了光纤成本,也使得线包缠绕结构设计的正确性和可靠性难以验证,因此需要建立光纤线包的参数化模型和优化算法,开发光纤线包参数化设计系统软件。论文的具体工作如下:1)分析了光纤线包模型的几何结构并作出模型假设,采用数学积分法计算了光纤的运
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光纤线包作为光纤制导导弹的关键装置之一,主要用于导弹与地面发射系统之间的图像信号传输,而光纤在线筒上的缠绕质量直接影响着导弹的发射成功率。因大量超远程缠绕适应性试验增大了光纤成本,也使得线包缠绕结构设计的正确性和可靠性难以验证,因此需要建立光纤线包的参数化模型和优化算法,开发光纤线包参数化设计系统软件。论文的具体工作如下:1)分析了光纤线包模型的几何结构并作出模型假设,采用数学积分法计算了光纤的运动轨迹和缠绕区间长度,最终建立了光纤线包缠绕结构的数学模型,解决了线筒锥度对线包结构的影响问题和光纤缠绕区间长度的精确计算问题。2)基于参数化理论确定了线包零件(碳纤维线轴、硅橡胶膜、线管体法兰和光纤线圈)尺寸类型,按照实际线包结构建立了线包零件的参数化模型和线包的参数化装配模型,实现了光纤缠绕层两端上绕段的连续跨匝。3)基于最优化理论确定了线包体积最小、光纤缠绕层数最少的优化目标和线包结构的设计变量,建立了线包结构的目标函数和约束条件,最终建立了线包结构的优化设计数学模型,基于穷举法和NSGA-Ⅱ两种优化算法得到了光纤线包几何结构参数的最优解集。4)基于SolidWorks和Visual Studio软件利用VB语言对光纤线包参数化设计模块进行设计,基于Matlab软件对光纤线包优化设计模块进行设计,创建了光纤线包参数化系统平台的各个模块和界面,完成了各模块之间数据的交互,并进行了测试算例验证,最终成功开发了光纤线包结构参数化设计系统软件。本文基于光纤线包缠绕结构的数学模型,实现了线包零件的参数化设计和线包的参数化装配,并利用穷举法和NSGA-Ⅱ两种优化算法计算得到了线包结构的最优解集,最终成功开发了光纤线包结构参数化设计系统软件,为系列化光纤线包的快速设计提供参数化设计手段,为光纤线包的结构优化提供优化设计手段。
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