某发射装置串联式扭杆平衡机的设计

　　图 1 为某发射装置扭杆平衡机机构示意图。电机带动俯仰系统工作时负载的数量是变化的，发射角 φ 为 0°～75°。当发射角在约39o～75o时，起落架(空载)重心 C1和满载总重心 C2均位于耳轴铅锤轴线后方。因此，在发射角 φ 为 0°～75°的俯仰过程中，会产生双向的负载力矩。

　　起落架和弹体的组合质量对耳轴形成了较大的负载力矩。若该负载力矩完全由电机及传动系统输出力矩平衡，则将造成系统结构尺寸和执行电机功率过大。因此，有必要采用平衡机，以减少俯仰过程中，传动系统的负载。

　　目前，我国类似的发射装置一般采用弹簧式或气体式平衡机，且一般情况是单向平衡。弹簧式平衡机又分为线弹簧式、扭簧式和扭杆式等等。

　　由于本发射装置在俯仰过程中会产生双向负载，因此需要双向平衡。因结构尺寸限制，通过方案比较，决定采用两侧完全对称的双向串联式扭杆平衡机。

　　现就该发射装置双向串联式扭杆平衡机的设计进行探讨。

　　1 设计依据和方案

　　1.1 设计计算依据

　　(1)满载重力矩

　　如图 1 所示，满载重力矩 MQ是起落架和弹体合成重力对耳轴形成的力矩，计算式为：

　　式中：Wh为起落架与弹体合成重力;RC2为合成质量总质心 C2到耳轴 O 的距离;α2为总质心 C2和耳轴连线与弹体平行面间的夹角;φ为发射角。

　　(2)空载重力矩

　　空载重力矩是未安装弹体时起落部分重力对耳轴形成的力矩 Mq，其计算式为：

　　式中：Wq为起落架(空载)重力;RC1为起落架质心 C1到耳轴的距离;α1为起落架质心 C1和耳轴连线与弹体平行面间的夹角。

　　由式(1)、式(2)计算出起落部分在不同发射角 φ 下的 MQ和 Mq，结果如图 2 中曲线 1 和曲线 3 所示。它可作为平衡机的设计依据。

　　由式(1)、式(2)可计算出，当发射角φ=0°时，满载重力矩最大 MQmax=9541.5N·m。其空载力矩亦达到最大 Mqmax=5075.4N·m。满载、空载的平均最大重力矩为：

　　MAv0max=(MQ max+Mq max)/2=7308.5 N·m当发射角 φ=75°时，满载重力矩为 MQ75=-9570 N·m。其空载重力矩为 Mq75=-4062.3 N·m。此时满载、空载的平均重力矩为MAv75max=-6816.2 N·m。

　　由于平衡机需要在满载和空载两种工况下工作，且两者重力矩差别较大，在不增加辅助平衡装置的情况下不可能实现完全平衡。因此，兼顾两者，以两种 工况下的平均重力矩作为平衡设计目标，并以平衡 75%为基准。考虑到发射角主要工作区域为 0°～50°，故设计时以发射角 φ=0°时的平均最大重力矩 MAv0max=7308.5 N·m 作为设计计算的依据。