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            软件硕士毕业论文范文:SolidWorks理念之枪弹辅助构设软件分析与开发

            来源: www.zsalud.com 作者:lgg 发布时间:2013-10-24 16:31 论文字数:38120字
            论文编号: sb201310241542458866 论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
            本文在吸收借鉴传统的枪弹设计软件研发思想及方法的基础之上,以VB为开发工具、结合SQL Server数据库管理系统、利用三维CAD软件SolidWorks的实体造型及参数化设计技术,幵发出了具有枪弹结构

            1绪论


            1.1课题背景及意义
            1.1.1课题背景
            作为信息技术的重要组成部分之一,CAD技术将计算机可视化的设计界面、高速的数据处理、快捷的数据检索、海量的数据存储能力与人类的创造能力和实际综合分析能力相结合,对加快产品设计进程、缩短产品研发周期、提高产品质量、降低生产成本、增强企业创新能力与市场竞争力发挥着重要作用[2][3]。如今,设计、制造等各个领域都能轻易地看到CAD技术的身影,在设计研发过程中,是否应用了 CAD技术也成为评价一个行业发展水平的重要标志,而目前,国内在枪弹设计领域还没有一套完整的计算机辅助设计软件,严重束缚了枪弹设计研发的脚步。枪弹设计是轻武器研发过程中的一个关键步骤,目前采用的传统设计方法中,弹丸的设计总是根据个人的经验和判断,采用人工试凑方法求得弹丸的各种方案、结构参数和性能指标等。弹丸设计过程以静态为假设条件,进行定性分析和某些定量设计,然后对制定的方案进行试制加工,再通过试验对所设计的弹丸进行内外弹道性能分析,如满足给定的战术技术指标要求,则“制定”方案就被确定,否则就得重新制定方案,如此循环往复,直到满足弹丸设计要求为止。另外,在弹丸研制过程中,设计者和制造者往往分头工作,设计数据组织形式不统一,数据交换共享困难,信息反馈的周期较长。传统的设计方法不能充分地对可行的方案进行全面、系统的比较和分析,达不到全过程的定量分析和动态设计的要求,一次设计成功率低,往往需要几轮研制才能定型,花费较大。如今,CAD技术的迅猛发展,为开展高水平的枪弹研制工作提供了基本条件和实现的可能。为使弹丸设计研发过程少走弯路、提高枪弹设计效率、减少资源浪费、缩短研制周期,幵发设计一套基于现代设计方法的枪弹设计计算软件平台势在必行。


            1.1.2课题意义
            枪弹的整个设计过程可以分为三个大的阶段:战术技术指标论证阶段;弹丸方案及技术设计阶段;试验、试制与鉴定定型阶段,其中,弹丸方案及技术设计是弹丸设计的主体阶段,该阶段的任务是根据战术技术指标确定弹丸的结构方案,然后根据方案中弹丸结构尺寸进行预示性计算,以验算弹丸是否满足战术技术指标要求[4][5]。弹丸方案及技术设计中,弹丸结构方案的确定包括弹丸结构特征量的计算,弹丸的预示性计算包括内弹道计算、外弹道计算、终点弹道计算、弹丸发射强度计算、弹丸飞行稳定性计算等,其中弹丸性能预示性计算要用到弹丸结构特征量数据,结构特征量的计算是弹丸预示性计算的基础。相对来说,若幵发枪弹辅助设计软件,弹丸的预示性计算比较简单,因为预示性计算基本上都是对经典的弹丸性能计算公式的处理,而由于弹丸结构的不规则性,弹丸结构特征量的计算则相对比较复杂,如图1.1所示,一般枪弹由圆柱体、截锥体、母线为圆弧的弧形回转体以及局部球体等四种几何体组成,传统的弹丸结构特征量求取主要是分形分段分段计算。
            对整个弹丸特征量而言,弹丸要划分为不同的零件,每个零件要分为外形及内腔,而后分段依次求取,可见,分形分段计算弹丸结构特征量不但比较繁琐,而且计算量也相当大,且比较容易出错。不仅如此,新式弹丸为取得降低飞行阻力与最大内腔容积的良好结合,还出现了以拟合样条线为母线的回转体,这使得弹丸的特征量计算变得更加困难。本文应某工厂在枪弹研发过程中的实际需求,幵发出了一套基于SolidWorks三维建模软件的枪弹辅助设计软件。在这一软件平台上,弹丸特征量计算及弹丸性能预示性计算的工作量被大幅度降低,用户可以轻松的实现弹丸从结构设计到特征量的获取、并将弹丸特征量应用到弹丸性能计算的全过程。用户还可以利用该软件对弹丸数据进行反复的更改调试,直至达到设计要求。无疑,该软件的应用,将使弹丸设计人员从重复繁琐的设计工作中解放出来,大大提高弹丸产品的研发效率,对增强工厂的竞争力大有益处。


            2枪弹辅助设计软件总体设计


            本章将以某工厂在枪弹设计软件方面的应用需求为依据,对枪弹设计软件的开发平台、编程语言和数据库管理系统进行选择,并对不同软件之间的通信原理进行分析研究,在此基础上提出本文的幵发原理流程及枪弹设计软件系统总体结构。


            2.1软件功能需求
            某工厂在定制枪弹辅助设计软件时,要求将枪弹设计计算的全部功能集成在一个系统平台上,能够完整连续地实现单弹头枪弹所有设计计算功能。软件具体功能需求包括:(1)弹头结构特征量计算根据设计的弹头尺寸,可以直接计算弹头各零件和弹头的体积、质量、质心位置、极转动转动惯量、赤道转动惯量、转动惯量比等弹头结构特征量,为弹头的弹道设计与分析提供依据。(2)内弹道计算 .根据所设计的身管数据、发射药参数及其诸元、弹头特征数据、药室参数等,计算所设计枪弹的内弹道各诸元,绘制弹头的膛压、速度、火药燃烧百分比随飞行时间和行程的变化规律曲线,为枪弹的内弹道设计与计算提供参考,同时可以为身管的设计提供一定的参考。(3)外弹道计算根据所设计弹头的弹头直径、弹头质量、初始速度、发射角度或者射击距离,计算弹头在全弹道上飞行数据和弹道特征数据,绘制弹头速度、飞行高度随行程的变化曲线。(4)终点弹道计算根据弹头结构诸元、落点速度和落角、祀板材料特证数,计算弹头能够穿透的革巴板厚度,为弹头的初始设计提供参考。(5)弹头发射强度校核计算根据所设计弹头的结构状况,身管的结构参数、内弹道计算诸元等,对弹头在腔内和腾外的发射强度进行校核。


            3 基于SolidWorks的弹丸模型自动创建功能.......... 14
            3.1 模型绘制方案选择......... 14
            3.2 弹丸结构分析......... 15
            3.3 界面及数据库设计......... 16
            3.4 弹丸零件绘制 .........26
            3.5 枪弹特征量自动获取功能开发......... 35
            3.6 本章小结......... 39
            4 枪弹性能计算功能开发......... 41
            4.1 pj弹道计算......... 41
            4.2 外弹道计......... 44
            4.3 终点弹道计算......... 45
            4.4 弹丸发射强度校核......... 46
            4.5 弹丸飞行稳定性校核......... 48
            4.6 弹道系数符合计算......... 50
            4.7 本章小结 .........50
            5枪弹设计软件辅助功能开发......... 51
            5.1 自动生成计算报告文档......... 51
            5.2 软件加密......... 54
            5.3 Sol id Works 插件制作......... 56
            5.4 枪弹辅助设计软件运行实例......... 58
            5.5 本章小结......... 63


            结论


            本文根据某工厂在枪弹设计与研发中的实际需求,基于SolidWorks三维CAD软件平台、以Visual Basic为语言工具、结合SQL Server数据库管理系统,成功幵发出了一套基于SolidWorks环境的、能够覆盖弹丸方案及技术设计整个阶段的枪弹辅助设计软件,论文主要工作和研究成果如下:
            1)根据工厂需求,有针对性的选择了枪弹辅助设计软件的幵发平台、开发语言以及配套的数据库管理系统。在深入研究SolidWorks 二次幵发原理的基础之上,对SolidWorks API对象模型的实际应用进行了分析探讨,并进一步提出了枪弹辅助设计软件的幵发方案,明确了软件幵发的总体结构。
            2)对枪弹结构进行了深入的分析研究,根据软件幵发及使用的实际需要,提出枪弹由外及内、由底至尖的结构划分规则。在VB环境中建立了与弹.丸划分规则相对应的弹丸尺寸数据输入界面,并对界面进行了人性化处理;在SQL Server数据库中建立了与数据输入界面相对应的数据库关系表格,为枪弹结构尺寸数据的输入与存储提供了便利。
            3)实现了对SolidWorks功能的增值开发,使用户只需要在提供的数据输入界面完整的输入弹丸结构尺寸,程序就能快速准确的自动建立弹丸零件三维模型、自动完成弹丸零件的装配、自动读取弹丸装配体的结构特征量,并将弹丸特征量存储于数据库,方便用户在弹丸性能计算时轻松实现对弹丸特征量数据的快速获取。
            4)在完成弹丸特征量获取的基础之上,开发了弹丸内弹道计算、外弹道计算、终点弹道计算、发射强度校核、飞行稳定性校核、内弹道系数符合、外弹道系数符合、终点弹道系数符合等功能模块,并为每个功能模块建立了相应数据库关系表,建立了关系表之间的数据共享,全面满足了弹丸方案及技术设计阶段的实际开发需要。
            5)对枪弹辅助设计软件进行了弹丸数据文档自动输出、文件加密等辅助功能开发,在所有功能幵发完成后,对所有功能模块的源程序进行封装编译,生成了 DLL动态链接库插件,并成功的将其嵌入到SolidWorks环境中运行,提高了枪弹辅助设计软件的运行速度。


            参考文献
            [1]郑开原.航空发动机结构初步参数化设计.南京航空航天大学硕士论文,200
            [2]汪洋.基于SolidWorks的汽车主减装配线翻转夹具参数化设计系统的开发.合肥工业大学硕士学位论文,2009
            [3]孙家广.广义CAD技术发展历程.计算机世界报,2001
            [4]魏惠之,朱鹤松等.弹丸设计理论.北京:国防工业出版社,1985
            [5]赵文瑄.弹丸设计原理.北京:北京理工大学出版社,1988
            [6]姜彩云.弹丸CAD与火炮总体CAD的关系及实现方法探讨.现代兵器,1989,(11):24-26
            [7]吴访升,高乃同,吴志林.计算机辅助枪弹结构设计软件系统.南京理工大学学报,1996,20(3):245-248
            [8]吴访升,高乃同.机枪用尾翼稳定脱壳穿甲弹辅助设计系统研究.弹道学报,1996,8(2) :27-33
            [9]吴志林.大口径机枪双头弹技术研究.南京理工大学博士论文,1999
            [10]苏木青.使用火炮内弹道计算程序.南京理工大学学报,1979,(4):329?339


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