叠板弹簧式平衡机参数化设计(2)
在第二次世界大战中，“喀秋莎”火箭炮发挥了举足轻重的作用，以其独特的优势对敌人造成了沉重的打击。随后德国、美国、英国也相继研制出了火箭炮。第二次世界大战结束后的数十年中，东、西方两大阵营的长期对峙进入20世纪90年代以来，随着苏、美对抗的结束，世界多极化格局出现[2][3]。人们开始意识到爆发大规模核武器战争的可能性很小，而小规模依靠常规武器的局部战争却不断发生，于是很多国家开始重视发展常规武器，尤其是火箭武器。目前，世界上20多个国家的军队都在积极研制装备火箭炮，火箭武器已成为各个兵种武器装备的一个重要部分。
自第一门现代火箭炮—“喀秋莎”问世以来，世界上很多国家都在不遗余力地对火箭炮进行改旧研新工作，使现役火箭武器装备的性能不断提高，新一代火箭炮相继问世[4]。
1.2 火箭炮平衡机
1.2.1 平衡机的作用及要求
火箭发射装置为了保证射击和行军的稳定性，需要尽量降低火线高；同时又要保证发射装置定向器尾端在大射角的情况下离地面有一定的高度，以免火箭燃气射流反射后对火箭发射装置造成影响，因此设计时通常使俯仰部分的质心位于耳轴的前方。这样俯仰部分将会对耳轴产生重力矩，当克服重力矩打高射角时，高低机的负载很大，容易损坏；打低射角时，俯仰部分又会在重力矩的作用下迅猛下降，产生撞击现象[5]。因此，在现代战术火箭发射系统和多管火箭武器系统上，一般都会配置有平衡机，以抵消俯仰部分产生的重力矩。
平衡机的作用是对俯仰部分提供一个推力或拉力，用于产生一个抵消重力矩的平衡力矩。这样，在进行高低瞄准打高射角时，手轮力大大减小，打低射角时，避免了对高低机的碰撞，使操作轻便平稳，又延长了高低机的使用寿命。由于高低机还可以间接地减小驱动系统的电机功率，提高控制的平顺性，动力传动部件的质量与体积也相应的减小。因此，对于采用动力传动的火箭发射系统来说，平衡机也是必不可少的[6]。
在设计平衡机时，应使平衡机的平衡力矩满足平衡性能的要求，在瞄准过程中不允许出现跳动，装卸和调整平衡机时应保证操作人员的安全；此外，对平衡机的要求还有结构简单，质量要小，工作可靠，拆装方便，制造容易等[7]。
1.2.2 平衡机的结构类型
平衡机按平衡力的作用方向来分，分为推式和拉式两种。平衡机对起落部分的推力作用在耳轴前方的，成为推式平衡机。对于拉式平衡机当其拉力作用在耳轴前方时称为上拉式，当其拉力作用在耳轴后方时称为下拉式。
平衡机按照弹性元件的种类来分，分为弹簧式和气体式平衡机。弹簧式平衡机可以分为普通圆柱螺旋弹簧式平衡机和扭力式平衡机。其中扭力式平衡机是利用扭力扭杆变形时产生的扭矩来平衡俯仰部分的重力矩，而扭力杆常用的有扭杆—扭筒和叠板扭杆两种。扭力式平衡机与其他类型平衡机相比有很多优点：
① 配置容易。
因为扭力式平衡机的扭杆是横卧配置的，这对于宽度较大的火箭发射装置来说是很合适的。它可以配置在耳轴内，起落架上，耳轴支臂上或回转盘内。因而结构相当紧凑，防护性能好。
② 制造成本低、拆装容易。
它的缺点是在采用双平衡机时，要实现对称配置较为困难，另外扭杆或者叠板的热处理工艺要求较高。
③扭力式平衡机结构简单，柔韧性好，可获得较大的扭转角。
1.3 课题的目的与意义
叠板弹簧式平衡机有很多其他形式平衡机所不具有的优点，它在多种火箭炮上得到了广泛的应用。而参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，降低设计成本，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。对叠板弹簧平衡机进行参数化设计，可以解决多种平衡机零件的重复设计问题，为以后的产品设计工作奠定基础，节省时间。