大推力重型运载火箭是航天运载技术发展的必然趋势之一,贮箱是重型运载火箭研制中极为关键的部件,目前国际上最为先进的贮箱集成工艺是“搅拌摩擦焊接和立式装配”,我国在相应的装备研制方面与国外存在明显差距。本文针对一种超大直径火箭贮箱箱底龙门铣焊装备开展静/动态力学特性分析,目的是改善装备力学性能、提高箱底焊接精度。本文的主要研究内容如下:(1)结合贮箱箱底龙门铣焊装备搅拌摩擦焊工艺过程,分别建立搅拌头轴线与箱底法线有/无夹角的扎入和稳定焊接阶段搅拌头受力模型,得到扎入阶段和稳定焊接阶段搅拌头轴线与箱底法线夹角对搅拌头工作载荷的影响规律,为贮箱箱底龙门铣焊装备有限元分析奠定基础。同时基于力学传递路径建立贮箱箱底龙门铣焊装备的力学模型。(2)建立贮箱箱底龙门铣焊装备静力学有限元分析模型,分析焊接载荷作用下搅拌头轴线与箱底法线之间夹角对装备静力学特性的影响规律,并对装备的强度进行校核,为优化设计奠定基础。(3)基于贮箱箱底龙门铣焊装备力学模型,分析螺栓连接、齿轮传动和滚动导轨接触面的约束机理,同时结合拉格朗日方程构建贮箱箱底龙门铣焊装备的动力学数学模型,通过MATLAB编程解析动力学模型得到装备的前十阶固有频率。(4)建立贮箱箱底龙门铣焊装备动力学有限元分析模型,分别将相关接触面的作用设置为结合部刚度模型和tie约束,有限元分析得到装备的前十阶固有频率,结果表明,基于结合部刚度模型的贮箱箱底龙门铣焊装备固有频率与解析解更为接近。基于此,开展谐响应分析,结果表明装备在第3阶固有频率时更容易发生谐振。取得研究成果对扩大我国运载火箭贮箱行业生产力,提高火箭贮箱焊接精度、减小其功重比,改善贮箱整体力学性能具有重要意义。