平行四连杆机构扭力平衡机设计与计算(3)
3）重力矩在发射过程中时变化的，在发射过程中，随着火箭弹沿定向器滑行，俯仰部分的质心发生变化，而火箭弹不断发射，俯仰部分的质量不断减小，因此在发射过程重力矩在不断变化，尤其时对弹径大质量大，联装发数较少的火箭炮来说，其变化更为显著。
1.5课题研究内容
1） 从平衡机的基本概念出发，给出平行四连杆机构扭力平衡机的基本定义和工作原理；
2） 依据给定功能要求和技术参数，确定结构形式并以参数化方法确定各部件的结构尺寸；
3） 运用excel或者matlab等软件编制计算程序，实现设计的参数化；
4） 建立origin软件与计算结果的联系，实现曲线绘制的自动化。
2 平衡机设计的注意问题
2.1 问题的提出
平衡机是火箭发射装置上的主要组成部分之一,凡是在发射火箭弹时要求高低角随目标而变化的发射装置都必须要有一个高低可以随动的发射臂来承载弹体。由于火箭弹一般都较长,发射臂的高低转动支承点不可能设在弹体的质心处,一般支承点都设在靠近弹的后端,这样弹的质心距转动支承点有一段较长的距离,所以其重力矩也很大。
为了降低因重力矩过大所消耗的功率,需要在发射臂上预先装一组平衡机来平衡其重力矩。这样高低执行机构在执行发射臂快速调转和快速跟踪目标时,就不会由于重力矩过大而加大功率。
平衡机在火箭发射装置上早就运用了,它主要是对发射臂和弹的重力矩进行平衡。我国以往在火箭发射装置上所用的平衡机都是采用扭力杆或弹簧直接传递扭矩形式来平衡发射臂上的重力矩。
这种直接扭力传递形式的传递力矩的大小与扭杆的转角成正比 弹簧式则与弹簧为行程成正比 。它们的扭力曲线为直线,而发射臂的暄力矩曲线为余弦曲线
。若将扭杆扭到最大力矩 最大扭角 ,则其重力矩最大
（ 即发射臂为 时重力矩最大）。 当发射臂升到 时,重力矩为零,扭杆的扭角也为零,则无扭力 。若按图2 形式配备平衡机,则高低执行初构在发射臂为 或 时的传动力矩最小。
在 或 时其不平衡力矩就逐渐增大，对火箭发射系统来说发射臂快速调转和快速跟踪多数在 之间进行,也就是说在该范围内的角度是发射火箭弹的最佳角度。从图 中可看出,这个角度范围是不平衡力矩最大的区域。如何降低这一区域的力矩载荷是目前各国从事发射系统的设计人员所要研究的重要课题,尤是随着武器的发展,要求反应时问快（ 此时要求发射臂角加速度大） ,载弹数量多 如多联装箱式发射等 ,发射臂 灼载荷大,这样对不平衡力矩区域研究就更为重要了。
2.2工作原理
四连杆平衡机是将弹性扭力杆上的扭矩通过四连杆机构向发射臂转动中心传送。发射臂利用这一扭矩来抵制臂上的重力矩。这种扭矩称之为四连杆平衡机的平衡力矩。它的结构形式是在扭力杆的转动端上安装一扭力臂,在扭力臂上装一连杆,并与发射臂上某点相连。一当扭力臂转动时,其扭矩通过连杆推动发射臂围绕发射臂支承点转动,如图 所示。图 中Oa为扭力杆的转动端,AOa为扭力臂,AB 为连杆, Ob为发射臂支承点(耳轴) ,B 点为发射臂上某点与连杆的连接点, aOA为扭力臂的起始角( 扭杆已扭到最大扭角时) , aOB为发射臂支承点与连杆连接点的
夹角。
在四连杆机构中,扭矩Mb 的变化是通过 aA的变化使半径RA 和 RB改变的方法来实现的。扭力杆的扭矩 MA不随转角 的变化而变化,为直线扭矩值,即 。由于 的关系,力F 不是垂直于AOa（不是切向力） ,即 F=MA/由于RA<AOa,故 F>Fa,同理 , ,当 减小时， 和RA增大。