火炮方向机缓冲自锁过程的动力学响应分析

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中北大学火炮概率火炮复习100题1

《火炮概论》总复习题1.火炮系统是由弹药、发射装置、瞄准系统组成（火炮总体）。

2.弹药是由带引信的弹丸、带点火具的发射药、药筒的统称。

3.火炮发展史上的几个重要阶段。

a 炮身内膛结构：滑膛—线膛—滑膛，b 炮架：无炮架—刚性炮架—弹性炮架，c 运动部分：人拉—马曳—牵引—自行，d 火炮由简单的火器发展为现代化的武器综合系统，e 火炮设计理论不断发展与逐步完善，d 新能源火炮异军突起。

4.火炮战术技术要求：弹丸威力远射性直射距离有效射程射击精度速射性射速（实际、理论射速、突击射速）火炮的寿命（身管寿命、运动部分寿命）机动性5.火炮的组成可概括为四大部分：发射部分、架体部分、瞄准部分、运动部分（车轮、缓冲器、车轮制动器）6.火炮的个工作过程为火炮的射击过程。

射击过程中赋予弹丸初速的过程为发射过程。

7.简述发射整过程：击针击发—底火引燃底火药—点火药燃烧和传火—发射药燃烧—膛压升高—弹带嵌膛线—燃气压力作功—弹丸边旋转边加速向前运动—炮管及其连固部分向后运动—弹丸出炮口8.弹丸在膛内运动过程可划分为哪几个时期？划分为前期（击发底火到弹带嵌膛线）、第一时期弹丸运动开始到发射药全部燃烧结束）、第二时期（发射药燃烧结束到弹丸底部飞离炮口断面）、后效时期（弹丸飞离炮口）9.后效期对后坐部分和对弹丸的作用从时间上讲是一样的？不一样。

起点相同而结束点不同。

10.弹丸在空气中飞行时，空气阻力由哪几部分组成？空气阻力由摩擦阻力、涡流阻力和波动阻力组成。

11.长形弹丸在空气中飞行时和稳定方式有哪几种？有旋转稳定和尾翼稳定两种方式12.射弹散布现象？它与弹道系数、初速、射角确定一条弹道相矛盾吗？不矛盾。

射弹散布的原因—存在各种随机因素使得各发弹之间的弹道系数、初速、射角的确切值存在微小的随机差异，造成了射弹散布现象。

13.身管内膛的组成？线膛内膛由药室部、坡膛和膛线部组成。

滑膛的炮膛由光滑的圆柱面和圆锥面组成14.缠度缠角的概念.膛线的分类?85加、54-122榴弹炮、57高炮、双-35高炮、83-122、D30-122各采用什么样的膛线？膛线对炮膛轴线的倾斜角叫做缠角，用α表示；膛线绕炮膛旋转一周，在轴向移动的产度，用口径的倍数表示称为膛线的缠度，用η表示。

某大口径火炮复进开闩阻力动力学分析

ｌｉｓｈｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｒｃｅｏｆｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｃｌｏｓｉｎｇｓｐｒｉｎｇ．Ｔｈｉｓｒｅｓｕｌｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｐｅｎｉｎｇｉｎｔｈｅｌａｒｇｅｃａｌｉｂｅｒｇｕｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｉｒｔｕａ１．ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅＡＤＡＭＳ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｏｐｅｎｉｎｇａｎｄｔｈｅｃｏｕｎｔｅｒ — ｒｅｃｏｉｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｔｈｅｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｏｆａｌａｒｇｅｃａｌｉｂｅｒｇｕｎｗａｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｏｐｅｎｅｄ，ｔｈｅｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｏｐｅｎｉｎｇｃａｍｗｏｕｌｄｈａｖｅａｓｅｒｉｏｕｓｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｏｐｅｎｉｎｇｐｌａｔｅ，Ｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｏｆｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｏｐｅｎｉｎｇａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｓｉｍｐｌｅｂｒｅｅｃｈｂｌｏｃｋｏｐｅｎｉｎｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂ闩时开闩凸轮会与开闩板产生严重碰撞，不同情况下碰撞开闩阻力也不同。

考虑高低机碟簧缓冲作用的火炮动力学分析

２Ｕｎｔ６１１Ｂｉｎ１０４．Ｃｈｎ）．ｉ６１，ｅｊｇｉ００２ｉａ
Ａｂｓｒｃ：Ａｃｏｒｉｏｔｈｙｉａｏｅｏｉｋｓｉｕｆｅｉｘｓｉｎｅｅａｉｎｍｅｈｔａｔｃｄｎｇｔｈｅｐｓｃｌｐｒｂｌｍｆｄｓｐｒｎｇｂｆｒｕｎｔｅｉｔｎｇｉｌｖｔｏｃ —
，
式中：ＲＲ，分别为两齿轮接触点的当量半径，般一
图１火炮射击结构简图
分别取其节圆处的曲率半径；，分别为两齿轮
材料的泊松比；ＥＥ，分别为两齿轮材料的杨氏模
量。
方向的转动，簧刚度的计算简图如图２所示。扭
— — — — — — — — — —
从射击过程中高低机各零部件的动作过程可以
看出，轮齿弧的接触／撞力，齿碰使得碟簧产生压缩，
．
ｋｄ
碟簧为了恢复到其平衡状态，抵制这种压缩的趋有
作者简介：邓辉咏（９３）１８一，男，博士研究生
射击时，在瞬态高冲击载荷作用下，坐部分开始产后
生后坐运动，由于后坐力对摇架旋转中心（轴）耳有
偏心，使得摇架带着齿弧有绕耳轴旋转的趋势。在
献［～５用有限元方法建立了齿轮齿弧的接触／４］碰撞模型。这两种建模方法都忽略了高低机中缓冲装置的作用。实际上，了减小射击时对高低机的冲为

火炮振动与控制研究现状

火炮振动与控制研究现状发布时间：2022-08-29T10:23:10.811Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第8期作者：毛亚康王晓江谢超仝波李元林[导读] 火炮振动与控制在新型火炮设计和现有火炮改型设计的各个环节中占有重要地位，引起各国的普遍重视。

毛亚康王晓江谢超仝波李元林中国人民解放军69236部队新疆沙湾县 832106摘要：火炮振动与控制在新型火炮设计和现有火炮改型设计的各个环节中占有重要地位，引起各国的普遍重视。

因火炮振动涉及到多种物理场的耦合，且非线性、瞬态性强，其研究具有相当的难度。

各国火炮科研人员在该领域进行了大量的理论和试验研究。

近年来火炮振动与控制的研究进展主要集中在弹炮耦合和火炮振动与系统优化，下文将对其展开阐述。

关键词：火炮振动；控制；研究；现状1火炮振动与控制研究现状1.1弹炮耦合弹炮耦合研究身管在火药气体和弹丸碰撞联合激励下的炮口振动及弹丸起始扰动，炮口振动的控制有助于提高射击精度。

通过研究膛线、坡膛、身管弯曲等身管结构特征，弹丸质量偏心、弹带等弹丸结构特征，弹炮间隙、摩擦特性等配合关系对炮口振动的影响，指导身管和弹丸关键特征参数的优化设计，提升射击精度。

面对精确火力打击的作战需求，弹炮耦合对研究炮射制导弹药与发射环境的适应性具有重要理论意义。

弹炮耦合接触/碰撞有限元建模理论与方法已趋于成熟，如将双线性本构模型等用于弹带材料建模。

火药燃气压力作用于身管内壁并随弹丸运动而变化的荷载条件建模方法，解决了以往燃气压力径向效应加载不准甚至无法加载的问题，获得了轴向不同位置热冲击载荷差异性引起的轴向非均匀温度分布及轴向温度梯度。

弹丸挤进身管内膛仿真有效模拟了弹带材料的挤压变形、刻槽过程、挤进阻力和挤进速度，对火炮挤进压力的假设进行了修正。

有研究人员建立了挤进系统的流固耦合计算模型，通过火炮发射试验进行了验证，并进行了挤进系统优化设计。

进一步建立了考虑真实挤进速度的两相流内弹道与弹炮相互作用有限元耦合模型，探索了能量转化过程，为提高能源效率进行了优化。

高射频内能源转管炮动态响应优化

兵工自动化 2017-10Ordnance Industry Automation 36(10) ·66·doi: 10.7690/bgzdh.2017.10.016高射频内能源转管炮动态响应优化贺奇龙，陈延伟，陈永奎(中国船舶重工集团公司第七一三研究所，郑州 450015)摘要：为改善内能源转管炮动态响应性能，以某高射频小口径舰炮为对象，对其动态响应进行优化设计。

建立转管炮虚拟样机模型，对身管进行柔性化处理，对全炮进行动力学仿真，计算得到转管炮动力响应特性曲线，基于Isight软件平台，对仿真模型进行了多目标优化，对基于优化后的火炮的动态响应结果进行了射击密集度仿真。

研究结果表明：优化后炮口最大纵向振动位移减小1.43%，最大后坐阻力减小7.23%，后坐最大位移减小5.63%，射击密集度得到了改善。

该研究为提高内能源转管炮射击精度和自动机的结构优化提供了参考。

关键词：转管炮；发射动力学；动态响应；优化中图分类号：TJ391 文献标志码：ADynamic Response Optimization for Revolving Barrel GunHe Qilong, Chen Yanwei, Chen Yongkui(No.713 Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation, Zhengzhou 450015, China) Abstract: For improving internal energy Gatling gun dynamic response performance, taking certain type high RF small caliber ship borne artillery as example, carry out optimal design for dynamic response, establish Gatling gun virtual prototype model, carry out flexible processing for barrel and dynamic simulation for overall gun, and acquire Gatling gun dynamic response feature curve by calculation. Based on Isight software platform, carry out multi-target optimization of simulation model, carry out firing dispersion simulation based on optimal artillery dynamic response results. The research results show that the longitudinal vibration displacement of the muzzle was reduced by 1.43%, the maximum recoil resistance was reduced by 7.23%, and the maximum displacement of the recoil was reduced by 5.63%, the shooting intensity had been improved. This research can provide a reference for improving the firing accuracy of the self-energy Gatling gun and the structure optimization of the self-energy Gatling gun.Keywords: Gatling gun; launch dynamics; dynamic response; optimization0 引言内能源转管炮作为一种高射速连发射击武器，射击时炮口产生的振动不利于火炮的射击精度。

自行火炮结构动力学分析及优化设计研究的开题报告

自行火炮结构动力学分析及优化设计研究的开题报告一、选题背景随着现代战争的迅速发展，自行火炮已经成为重要的战斗装备之一。

自行火炮的性能直接关系到火力打击的效果。

因此，自行火炮的结构与动力学研究成为一个重要的方向。

其中结构动力学分析和优化设计技术是自行火炮研究中的一个重要环节，也是厂家和研究工作者需要认真研究的内容。

二、课题研究目的本文选题的目的是：通过对自行火炮结构动力学的分析，可以发现其所存在的问题，对其进行改进和优化设计。

研究内容主要包括：对自行火炮结构动力学特性的分析，对其结构的计算和仿真，对结构参数进行优化设计。

三、研究方法和步骤1. 研究方法（1）理论分析法：通过结合自行火炮的机械工程学理论，对自行火炮的结构和动力学特性进行理论分析，研究其影响因素和内在关系。

（2）计算机辅助设计软件：通过借助计算机辅助设计软件，可以更加有效的模拟和分析自行火炮结构的特点，对其结构参数进行计算和优化设计。

2. 研究步骤（1）首先进行自行火炮的结构分析，对其所承受的荷载进行测量和计算，了解其结构的特点和存在的问题。

（2）进行结构动力学分析，利用有限元法、振动分析等方法对其结构动力学特性进行分析和仿真，发现结构的弱点。

（3）根据研究分析结果，对自行火炮的结构进行优化设计，减少其存在的弱点，增强其结构的承载能力和稳定性。

四、研究内容本项目的研究内容主要包括以下几个方面：（1）自行火炮结构的分析：对其结构进行分析，观察其结构特点和重要零部件。

（2）结构动力学分析：利用有限元法和振动分析等方法对其动力学特性进行分析和仿真。

（3）结构参数优化设计：根据研究分析结果，对自行火炮的结构参数进行优化设计，减少其存在的短板，增强其结构的承载能力和稳定性。

五、研究意义本项目的研究意义主要体现在以下几个方面：（1）为自行火炮的研发提供了一定的理论基础和技术支持，增强了其进一步的研究发展力度。

（2）发现和解决了结构存在的弱点和问题，增强了自行火炮的使用寿命和战斗能力。

火炮自动机齿形链传动系统动态特性分析

火炮自动机齿形链传动系统动态特性分析马威，戴劲松，王茂森（南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094）来稿日期：2017-11-20作者简介：马威，（1991-），男，江苏宿迁人，硕士研究生，主要研究方向：火炮自动机，智能机器人；王茂森，（1972-），男，江苏南通人，博士研究生，硕士生导师，副教授，主要研究方向：武器系统智能化，无人机仿生群控技术1引言链传动作为一种基础传动形式被广泛应用于各种机械结构中，如汽车传动系统，链式输送机等。

其中，齿形链因为优越的传动性能，特别是在高速、低噪声、大中心距等工况下，已逐渐成为许多行业的首选传动形式。

但在小口径火炮自动机传动系统中尚未得到广泛应用，国内外一般将双排滚子链应用于链式自动机，如美M242链式自动机；国外实现了将齿形链用于自动机枪的传动系统中，也有学者提出将齿形链用于火炮自动机的传动系统中，替代齿轮传动。

则根据小口径火炮自动机“最小化设计原则”，将齿形链用于火炮凸轮自动机传动系统，由于火炮自动机工作过程中，存在瞬时启动、变速、变载荷和侧向冲击等特殊的工况，其工作条件已远超出普通工业链条的传动条件[1-4]。

此外，啮合过程中产生的冲击载荷、以及因为侧向加速度产生的横向波动，影响了自动机链传动的稳定性和精度，从而影响火炮自动机输弹系统的稳定性。

基于圆销式齿形链，设计其齿形链链板结构，并对火炮自动机传动系统中齿形链进行特性分析，探讨链传动瞬时传动比、冲击载荷、波动量对自动机输弹系统的影响。

2凸轮自动机齿形链参数设计链条传动主要结构为传动链条，链轮等，用于火炮自动机中的齿形链，存在特殊的工况，对齿形链提出更高要求[5-6]。

针对某凸轮自动机传动系统进行齿形链特性分析，要求传动比为1：3，正常工作转速为695r/min 。

齿形链结构主要由链板，导板和销轴组成，链板用来与链轮啮合进行动力传递，导板主要用来防止脱链。

链板参数示意图，如图1所示。

采用外啮合圆销式齿形链，主要参数：孔心距a 、边心距f 、齿形半角α、孔心至板顶距离H 、内侧工作齿廓曲率半径r ，伸出量δ等。

火炮发射动力学概论第6讲-2010

计算相关参数：
(1) 1

3q
(2) tg time( N p ), pg pp( N p )
3 2
(3) g

Slg
, cg
kpg
g
k 1 2 cg (4) k k 1 v0
(6) Pg 1 1 1 Spg 2q
2
真空消失前
0
K 22 2 s 2 2 K 22 a f a02 K 42 A fj A fj a f
2
思考：为什么有负号？
真空消失后
Afj Afj a f
2
复进节制器流液孔面积
Aof Aof as
第四章
基于ADAMS的火炮发射过程仿真
4.1
ADAMS软件概述
Automatic Dynamics Analysis for Mechanical System
ADAMS是世界上应用最广泛且最具有权威性的机械系统动
力学仿真分析软件。工程师、设计人员利用ADAMS软件能够建
立和测试虚拟样机，在计算机上仿真分析复杂机械系统的运动
(5)

(q ) 1 T (q 0.5) ( 0.5)
( 0.5)v0 (7) b Pg
(8) tk t g b ln
pg 180000
t tk
t tg
调入时间t
tg t tk
利用插值函数FCN(pp,time,t,p)获得p
1 1 Ppt 1 Sp 2 q
学和动力学性能。（1）利用ADAMS软件，用户可以快速、方便地创建完全参数化的机械系统几何模型，既可在ADAMS软件中直接建造，也可从其他CAD软件中转换过来（造型更加逼真）。

考虑回转间隙的某型火炮动力学仿真

第1期2021年1月16机械设计与制造Machinery Design & Manufacture考虑回转间隙的某型火炮动力学仿真邓辉咏1,何循来2,吴大林I,熊超1（1.陆军工程大学石家庄校区，火炮工程系，河北石家庄050003；2.南通理工学院，机械学院，江苏南通226002）摘要:针对火炮回转轴承存在游隙、回转齿圈与方向机齿轮啮合存在齿侧间隙的实际，基于虚拟样机技术,研究了考虑轴承游隙和齿侧间隙的方向机力建模方案。

给出了回转轴承径向支撑刚度和齿轮啮合刚度计算方法，啮合刚度的计算考虑了齿轮模数、齿宽、重合度等结构参量的影响。

最后建立考虑回转间隙的某型火炮的发射动力学模型并进行了仿真，仿真结果为：轴承游隙和齿侧间隙均对炮口的横向运动产生影响，但齿侧间隙的影响比轴承游隙的影响更显著，在考虑两个间隙共同作用时，齿侧间隙是引起炮口横向运动的主要因素,且其幅值变化在前期随间隙的增大而增大，而在后期存在较强的非线性。

关键词:间隙;回转部分;仿真;火炮动力学中图分类号:TH16;TP206文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021 )01-0016-04Simulated on Gun Dynamics Considering Clearances of Traversing PartDENG Hui-yong 1, HE Xun-lai 2, WU Da-lin 1, XIONG Chao 1(l.Army Engineering University Shijiazhuang Branch , Artillery Department Shijiazhuang , Hebei Shijiazhuang 050003,China;2.Nantong Institute of Technology , Mechanics Institute Nantong, Jiangsu Nantong 226002, China)Abstract :A imed at the fact of the existence of clearance in traversing bearing and backlash between traversing gear and gearring, based on virtual prototype technology, the traversing force model considering bearing clearance and backlash of gear was built. The calculated method of radial stiffness of bearing and mesh stiffness of gear were proposed, and the modulus , tooth width, overlap ratio effected on mesh stiffness were considered by the method. The firing dynamic model of the gunconsidering bearing clearance and gear backlash was built, and the traversing disturbance of muzzle was researched by the model, the conclusion were as follows : the traversing disturbance was effected significantly by both bearing clearance andgear backlash, but the gear backlash effected more significantly , when considering bearing clearance together with gear backlash effect on traversing disturbance , the gear backlash was the main f actor, the amplitude of traversing disturbance wasincreased by the increment of bearing clearance and gear backlash in prior period. In post period, the change tendency was not apparently, but apparent non-linearity.Key Words : Clearance ； Traversing Part ； Simulation ； Gun Dynamics1引言某型大口径榴弹炮，自重约3t,可以直升机吊运，具有很好的战术机动性,非常适合山地作战,在山地作战中需要精确定点拔除敌方工事，因此对火炮射击精度要求较高。

火炮发射动力学概论第1讲-2010剖析讲解

（1）研究水平
建立了比较完整的火炮和弹丸运动方程，编制了比较完善、比较实用的计算机程序。研制了一批测量火炮运动和弹丸膛内运动的试验设备。用先进技术和设备测得的试验结果与理论分析结果进行比较，进一步改善理论模型，使之更符合实际。
（2）处理的问题
所考虑的因素大幅增多，如弹丸的动不平衡、轴向及横向惯性力、炮口静下垂与炮身局部弯曲、弹丸的碰撞与弹回效应、火炮各种类型的振动、不平衡后坐质量、布尔登效应等。
第一章绪论
• 火炮发射动力学研究的目的和意义 • 火炮发射动力学的发展阶段及其特点 • 火炮发射动力学模型与计算机程序 • 火炮发射动力学与虚拟样机技术
1.1 火炮发射动力学研究的目的和意义
1.1.1 火炮射击精度 1.1.2 火炮发射时的稳定性和安全性 1.1.3 火炮总体参量优化与匹配
1.1.1 火炮射击精度
主要考虑弹炮间隙、膛压、弹重、弹炮摩擦、弹丸质量偏心、弹带力矩等因素。建立的力学模型将火炮和弹丸分开考虑的，即把弹丸当作质点处理或者假设弹丸运动条件已知来研究火炮运动，或者假定火炮运动已知来研究弹丸运动，没有考虑弹丸和火炮的相互耦合相互影响。
（2）处理的问题
在试验设备与计算技术方面，主要是考虑火炮振动的测试、计算技术和方法。火炮科技人员用大量的事实证明，在火炮设计时仅仅进行静态分析和计算，或者单纯地考虑某一部件的振动是远远不够的。
1.1.2 火炮发射时的稳定性和安全性
减轻火炮重量，提高火炮机动性，保证火炮发射时的安全性和可靠性是火炮发射动力学研究的另一重要目的。通过求解火炮动力学方程组获得火炮主要零部件的受力，如后坐阻力，摇架耳轴受力，履带张力等动力谱，为火炮零部件的结构分析和强度设计提供了可靠的动力谱，为减轻火炮重量和提高火炮机动性、保证火炮的安全性和可靠性提供了理论依据。

火炮概论课后习题R.M.

第五章
火炮架体
1. 摇架的作用与组成（槽形摇架、筒形摇架、组合摇架）摇架用作支承炮身，为炮身的后坐和复进运动提供导轨,为炮身的俯仰提供枢轴，射击时将载荷传给其他的架体 2. 上架的作用与组成（长立轴式、短立轴式，拐脖式、带缓冲装置和带防撬板式）绕垂直轴转动，赋予炮身方位角；借助各种支臂连接和安装高低机、方向机、平衡机及防盾等件。左右侧板、底板、立轴（或拐脖）和各支臂组成 3 下架的作用与组成（长箱形下架、碟形下架、扁平箱形下架）支承回转部分和连接大架及运动体等的构件。系整个炮架的基础。高射炮的炮车本体(或炮床)及海军炮上的旋回支撑装置都起着类似下架的作用立轴室或立轴架头轴或连接耳容纳行军缓冲装置的空间或有关支座 3. 大架的作用与组成支撑火炮以保证射击静止性和稳定性，牵引火炮。架头、本体和架尾 4. 平衡机的作用原理（弹簧式平衡机、气压式平衡机）提供平衡力，保证火炮射击过程的稳定性。
第三章
1. 身管的作用及外形取决因素
炮身
发射时赋予弹丸一定的初速和射向；有膛线的身管还使弹丸在出炮口时获得一定的旋转速度。根据膛压曲线的变化规律由强度计算确定，同时还要考虑身管
刚度、散热以及和其他部件的连接等。 2. 药室分类（药筒定装式药室，药筒分装式药室，药包分装式药室，半可燃药筒的药室） 3. 坡膛（单锥度、双锥度或大锥度、小锥度坡膛） 4. 膛线的结构与作用炮膛导向部管壁上与身管轴线成一定倾斜角的若干条螺旋形的凸起和凹槽。其作用是赋予弹丸在出炮口时一定的旋转速度，以保证弹丸在空中飞行的稳定性 5. 膛线的缠角、缠度与弹丸的转速的关系
要求、（1）闭锁确定。炮闩与炮尾应有足够的强度和刚度，并与身管可靠结合；不能因火药燃气压力作用而自行开闩；燃气不应后溢。（2）结构简单，分解结合容易，操作容易，动作可靠。（3）应具有多种可靠的保险装置，保证设计过程的安全。闩体自锁条件与闭锁装置的自锁条件：（1） 12. 关键零件闩体、曲臂、抽筒子、拨动子驻栓的作用原理闩体、曲臂原理见书本 59-60.抽筒子、拨动子驻栓原理见书本 63-65 13. 炮闩保险机构的作用原理见书本 67 页 14. 楔式炮闩与螺式炮闩的分析比较见书本 73 页 15. 炮口制退器的作用原理（冲击式炮口制退器、反冲式炮口制退器）冲击式：高压气体燃气流入制退室（D/d>1.3）突然膨胀，形成气流大部分冲击制退器前壁，赋予炮身向前的冲量，形成制退力。反冲式：高压燃气流入口径较小的制退室中，膨胀较小，压力很大，大部分气体经侧向扩张喷孔后突然膨胀，以高速向后喷出，形成反推力。 16. 炮口制退器的效率

基于刚度可变弹簧缓冲的某航炮后坐过程动力学建模及仿真

ｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｓｐｒｉｎｇｂｕｆｆｅｒｍｅｔｈｏｄ. Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｂｕｆｆｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｉｎｉｔｉａｌ
收稿日期:２０１９－０９－２５ꎻ修回日期:２０１９－１１－０２
ＹＩＮＳｈｅｎｇꎬ ＱＩＵＭｉｎｇꎬ ＳＯＮＧＪｉｅꎬ ＳＩＰｅｎｇꎬ ＳＩＳｈａｎｇｙｕ
( ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４ꎬ Ｃｈｉｎａ)
第４１卷第６期
兵器装备工程学报
２０２０年６月

ｄｏｉ: １０. １１８０９ / ｂｑｚｂｇｃｘｂ２０２０. ０６. ００２
【装备理论与装备技术】
基于刚度可变弹簧缓冲的某航炮
后坐过程动力学建模及仿真
程学报ꎬ２０２０ꎬ４１(０６) :７－１１ꎬ４１.
Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ:ＹＩＮＳｈｅｎｇꎬ ＱＩＵＭｉｎｇꎬ ＳＯＮＧＪｉｅꎬ ｅｔａｌ. ＤｙｎａｍｉｃＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｉｒｃｒａｆｔＧｕｎＲｅｃｏｉｌＰｒｏｃｅｓｓ
ＢａｓｅｄｏｎＳｔｉｆｆｎｅｓｓＶａｒｉａｂｌｅＳｐｒｉｎｇＢｕｆｆｅｒ[ Ｊ] . ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｄｎａｎｃｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ４１(０６) :７－１１ꎬ４１.
Ｒｅｇａｒｄｌｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎꎬ ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｒｔｉｌｌｅｒｙꎬ ｓｅｒｉｅｓｓｐｒｉｎｇｓ

三种缓冲装置减小后坐力的分析和比较

第18 卷第2 期2006 年6 月弹道学报Journal of BallisticsVo l. 18 No. 2J une 2006三种缓冲装置减小后坐力的分析和比较黄君政1 ,戴劲松2(1. 莱阳农学院机电工程学院,山东青岛266109 ;2. 南京理工大学机械工程学院,南京210094)摘要:阐述了高射频自动机全炮缓冲情况下,弹簧液压式浮动机、环簧高性能缓冲器和内源式FORC 装置的结构原理. 运用键合图理论建立了全炮缓冲运动的动力学模型. 编制了计算机程序对运动过程进行模拟仿真,对其动态特性进行分析. 得到了缓冲过程主要性能的曲线和数据. 浮动机可以将后坐力减到20 kN ,环簧缓冲装置可以将后坐力减到30 kN ,内源式FORC 缓冲器可以将后坐力减至14 kN 左右,对3 种缓冲的模拟结果进行比较,得到内源式FORC 缓冲器为减小后坐力的最佳途径.关键词:自动机;缓冲装置;键合图;后坐力;浮动机;环簧中图分类号: TJ 3 文献标识码: A文章编号:10042499X(2006) 022*******Comparison of Decreasing Recoil Force Using Three BuffersHUA N G J un2zheng1 ,DA I J in2song2(1 . Mecht roni c Engineering College , L YAC , Qingdao 266109 , China ;2 . Mechanical Engineering College , NUST , Nanjing 210094 , China)Abstract :Three kinds of buffer st ructure were described under t he buffering conditions of o2 verall gun with high fir ing f requency automat , including spring hydraulic floating mecha2 nis m , high performance buffer with ring reed and t he force optimized recoil control ( FORC) system. Dynamic model of overall gun buffering movement was established by bond2p rap hs t heory. Comp uter program was compiled to s imulate t he buffering p rocess , and t he dynamic characteristics were analyzed. The main performance curves and data were obtained. Float2 ing mechanis m can decrease recoil force to about 20 kN , t he ring reed buffer devices can de2 crease recoil force to 30 kN , and t he FORC s ystem can decrease recoil force to 15 kN. By comparing and analyzing t he s imulation data , t he FORC s ystem is considered as t he excellent scheme of decreasing recoil force.Key words :automatic mechanis m ; buffer devices ; bond2grap h ; recoil force ; floating mecha2 nis m ; ring reed小口径高射频火炮系统主要用于对巡航导弹的拦截、武装直升机的机载航炮系统、地面侦察雷达车和武装吉普车用的轻型车载武器系统. 后坐力的大小直接影响武器的射击精度和射击稳定性,低后坐力对于减重和提高作战的机动性也有重要意义. 高射频自动机减小后坐力的实现对于装机、反导都将具有重要意义[ 2 ] . 国内对于高射频自动机减小后坐力有一定的研究, 但与国外还存在差距, 主要表现在:减少后坐力理论研究和实验研究落后,研究方法和手段几乎还是沿用传统方法,对减小后坐力的新方法和新原理重视不够. 因此,必须及早跟踪和研究国外在高射频自动机减小后坐力方面取得的突破性收稿日期:2004209227作者简介: . 黄君政(1979 - ) ,女,助教,硕士,研究方向为武器应用力学.· · C 第 2 期黄君政 ,等三种缓冲装置减小后坐力的分析和比较 41进展和经验 ,以缩短国内和国外的差距 ,提高我国高射频自动机装机、反导的适应性和作战威力.1 3 种缓冲装置的结构分析及动力学模型的建立1. 1 弹簧液压式浮动机缓冲器弹簧液压式浮动机由浮动簧、阻尼器、液量调节器及复进到位缓冲器 4 部分组成[ 3 ] ,如图 1.图 1 浮动机结构原理图图 2 弹簧液压式浮动机缓冲全炮缓冲键合图模型采用弹簧液压式浮动机缓冲的全炮缓冲键合图 h 29m 29 h 57m 57 m 55 · m 53 · m 51 · m 49 · m 47 · m 16 ·模型如图 2 所示. 图 2 中健标号的含义 :1 代表全炮 k 29 =η29 , k 57 =η57 η55 η53 η51 η49 η47 η16后坐部分 ,2 ,3 代表基础构件 , h 61 = m 18 ,h 24 = m 18 · 22 , h 18 = m 18 · 274 代表滑板缓冲簧柔度 ,5 代表炮膛合力 ,6 代表转 k 61η18k 24η18m η22k 18η18m η27m 27 h 30 m 18 m 22 m 27 h 33 m 33 h 22 m 22动构件 ,7 代表转动构件轴 ,8 代表主动拨弹齿轮 ,9h 27 = m 22 · , = · · , = , = 代表一级拨弹齿轮 ,10 代表二级拨弹齿轮 ,11 代表 k 27 η22 q 2η27 k 302η18 h 29η22 η27 h 60 k 33 η33 h 33 k 22 k 38η22拨弹轮 ,12 代表一级输弹齿条 ,13 代表输弹齿轮 ,14代表输弹筒 ,35 代表全炮缓冲的阻尼 ,36 代表自动 ´p 1 = e 36 -´q 2 = f 1 - R 35 f 2 -2k 29´p 14 - k 60´p 13 - k 33´p 12 - h 38´p 3炮后坐阻力 ,45 代表供弹阻力 ,56 代表弹带阻尼 ,57 代表弹带阻尼 ,66 代表贮能器初压 ,67 代表贮能器 ´p 3 = e 5 - R 15 f 4 - R 57h 57k 57 · h 11 k 11 11f 4 - ( ∑I i i = 6hi ) f 4 -k i 气室柔度函数 ,72 代表差控阀受的弹簧初力 ,73 代表差控阀簧的柔度 ,69 代表差控阀和复进节流阀的 h 61 ( ´p k 61 + q 61 C 61 + R 62 ´q 61 + e 63 ) - h 24 (k 24 ´p 13 + q 24 + C 24 流液阻尼. 1A 共势点为全炮的绝对运动 ,1B 为基础构件的运动 , I 为惯性元件 ,C 为容性元件 ,R 为阻性元件 , TF H 为二通口元件 , E 为势源 , 0 结为共势 R 25 ´q 24 + e 23 ) -11∑h i eh 30k 30 ( ´p 14 + q 30C 30+ R 31 ´q 30 + e 32 ) -结 ,1 结为共流结. 由键合图模型可以得到弹簧液压式浮动机缓冲i = 6´q 4 = f4 i + 34i1d m 33 2h 33 1d m 18 2h 61 的全炮缓冲的状态方程为´p 12 = I 12 (η · q f 2 + k ´f 2 + · f 4 + ´f 4 ) 33 d 233η18 d q 4 k 61 m 48 h 8 m 46 m 48 m 50d m 60 2 h 60 1 h 22 d m 18 2 h 6 = m 46 , h 7 = m · , = · ·´p 13 = I 13 1· f 2 + ´f 2 + · · f 4 +k 6 η46 k 7 η46 η48k 8 η46 η48 η50η60 d q 2 k 60η18 k 22 d q 4 m 48 m 50 m 52 h 60 m 601 h 61 d m 22 2 h 24h 9 =m 46 · · · , = η · · f 4 + ´f 4 ) k 9 η46η48 η50 η52 k 60 η60 22 k 61d q 4 d m 29 k 24 h 29 1 h 27 d m 18 m 48 m 50 m 52 m 54( 1 · f 2 2h 10 m 46 · · · ´p 14 = I 14 η 2 + ´f 2 +η · · f 4 +k 10 η46 η48 η50 η52 η54 29 d q 2 k 29 18 k 27d q 4 m 48 m 50 m 52 m 54 m 56 k 38 η381 h 18 d m 22 · f 2 + 1 h 24 d m 27 · f 2 + h 30 ´f 4 ) h 11 = m 46 · · · · · , =η22 k 18 d q 4 η27 k 24 d q 4 k 30k 11η46η48η50η52η54η56h 38 m 3812 k4 4kη 14 14 ( · f 2 · 4 · f 2 · f 2k3 5 154 56∑e 24 42弹道学报第 18 卷h 24 h 30 h 611 d m 602 h 60 1 h 22 d m 18 2´q 24 = 24 f 4 , ´q 30 = k 30f 4 , ´q 61 = k 61 f ´p 13 = I 13 ( 59 · d q 2 f 2 + k 60 ´f 2 + η18 · k 22 · d q 4f 4 + 式中 , f 为流变量 ; e 为势变量 ; q 为位变 ; p 为动量1 ·61 · m 22 f 2h 24变量 ; m 为质量 ;η为传递效率 ; k 为理想元件间的转η22 h k 61 d d q 4 4 + k 24´f 4 ) 换系数 ; h 为模阻元件间的转换系数 ; I 为惯性矩阵 ;´p = I 1 d m 29 h 29 2 + ´f 2 + 1 h 27 d m 18 · f 2+ C 为乘度矩阵 ; R 为阻率矩阵. η29 d q 2 k 29η18 k 27 d q 4 1. 2 环簧高性能缓冲器1 h 18 d m 22 · 1 h 24 4 + d m 27 · h 30 4 + ´f 4 ) 采用环簧高性能缓冲器的全炮缓冲键合图模型 η22 k 18 h 24 d q 4 h 30 η27 k 24 d q 4 h 61k 30如图 3 所示.´q 24 = 24 f 4 , ´q 30 = k 30 f 4 , ´q 61 = k 61 fm 47 h 8 m 45 m 47 m 49h 6 = m 45 , h 7 = m 45 · , = · · ,k 6 η45 k 7 η45 η47 k 8 η45η47 η49 m 47 m 49 m 51h 9 =m 45 · · · ,k 38 η37 , = , h 38 m 37 m 15 h 61 m 18 · , = , k 57 η56 η54 η52η50 η48 η46 η15k 61η18m 22 h 18m 18 m 27 h 27 m 22 m 27h 24 = m · , =· , = · , k 24 η18 η22 k 18η18 η27 k 27 η22 η27m 22 m 27 h 33 m 33 h 29m 29 h 22m 22h 30 =m 18· · , = , = , = , k 30η18 η22 η27 k 33 η33 k 29 η29 k 22 η22h 60= m 59 .k 60η59图 3 环簧缓冲器全炮缓冲键合图模型根据键合图模型 , 可以得到环簧高性能缓冲器的全炮缓冲的状态方程 :1. 3 内源式 FORC 缓冲器内源式 FORC 装置结构原理如图 4 所示. 内源式 FORC 装置是一套阀控系统 , 它主要由贮能器、液压筒、复进节流阀、筒体、液压筒活塞、气压筒活塞、活塞杆等部分组成.´p 1 = e 35 -´q 2 = f 1 q 2 - C 2 h 29 k 29 ´p 14 - h 60 k 60 ´p 13 - h 33 k 33 ´p 12 -11k 38 h 38 ´p3´p = e - R f - R h 57k 57 h 11· k 11f 4 - ( ∑I ii = 6h ik i) f 4 - h 61( ´p k 61+ q 60 C 60+ R 61 ´q 60 + e 62 ) - h 24(k 24 ´p 13 + q 24 + C 24图 4 内源式 FORC 装置结构原理图R 25 ´q 24 + e 23 ) -11h ii + 33h 30 k 30 ( ´p 14 + q 30 C 30+ R 31 ´q 30 + e 32 ) -内源式 FORC 缓冲器全炮缓冲键和图模型 , 如图 5 所示. i = 6´q 4 = f 4 k id m 33h 331 d m 18h 61根据键合图模型 , 可以得到内源式 F ORC 缓冲装置的全炮缓冲的状态方程 :´p 12 = I 12 ( 1 · f 2 + ´f 2 + · f 2 + ´f 4 ) η33 d q 2 k 33η18 d q 4 k 6144 123 5 154 572 413 13 (· 2 · 44kC第2 期黄君政,等三种缓冲装置减小后坐力的分析和比较43´p = e - R f - Rh57k57 ·h11k1111f 4 - ( ∑I ii = 6h ik i) f 4 -h61 (´pk61+q61C61 + R62´q61 + e63 )-h24( k24´p13 + q24 +C24R25 ´q24 + e23 )-11∑h i eh30k30(´p14 +q30C30+ R31 ´q30 + e32 )-i = 6´q4 = f4i + 34id m33 h33 1 d m18 h61´p12 = I12 1 · f 2 + ´f2 + · f 2 + ´f4 )η33 d q2 k33η18 d q4 k61´p= I1 d m60 f 2 + h60 ´f2 +1 h22 d m18· f 2 +η60 d q2 k60η18k22 d q4d m18· f 2 +d q4图FORC 缓冲全炮缓冲键和图模型+ h30 ´f4 )22 18 4 24 4 k30h6= m46 h24 h30k6 η46´q24 =24f 4 , ´q30 =k30fm48 m50 m52h9=m46··· h61k9 η46η48η50η52´q61 =k61f4 ,´q73 = f73 ,´q67 = m65 f4m48 m50 m52 m54h10=m46····k10 η46η48η50η52η54 2 动态仿真计算结果m48 m50 m52 m54 m56 h27 m22 m27h11= m46 ·····, = ·k11 η46η48η50η52η54η56k27 η22η27m55 m53 m51 m49 m47 m16 h61 m18 本文在分别建立了高射频自动机3 种缓冲形式h57= m57 ······, =k57 η57η55η53η51η49η47η16k61 η18下全炮缓冲的动力学模型后,编程对其动态特性进m22 h18 m18 m27 行仿真,分别得到浮动机、环簧缓冲器、F O RC 装置h24=m18·, = ·k24 η18q2η22k18η18η27f 682的后坐力F 关于时间t 的曲线,计算结果见表1 , Ft 曲线如图6 所示.´p1 = e36 -- m68 R ( q73 ) ( m68 f 1 -2) -m71 表 1 计算结果比较m65 [ΦC ( q7 ) + e66 ]-´q2 = f1h29k29´p14 -h60k60´p13 -h33k33´p12 -k38h38´p3F/ k N t/ ms弹簧液压式浮动机20 40 . 48环簧高性能缓冲器30 38 . 13内源式FO RC 缓冲器14 31 . 23图 6 F t 曲线(下转第48 页)12k448弹道学报第 18 卷作用下 ,阻尼力随活塞速度的变化规律 ,评价了 MR流体行为指数对后坐阻尼器性能的影响. 对火炮后坐动力学的计算结果指出 ,所设计的MR 阻尼器满足基本设计要求.计算结果同时指出 , MR 流体的行为指数 n 对磁流变液后坐阻尼器的行为具有显著的影响. 在同样的电流作用下 , n 越大 ,阻尼器所产生的阻尼力也越大 ,火炮的后坐位移和后坐速度越小. 因此 ,在设计枪炮的后坐阻尼器时 ,除了要关心 MR 流体的屈服应力外 ,还必须慎重考虑 MR 流体在后屈服区的剪切应力特性. 另外 ,在后坐起始阶段 , MR 阻尼器能够产生的阻尼力远小于炮膛合力 ,所以不同行为指数 n 下的后坐起始阶段的火炮后坐位移和后坐速度区别不大 ,在这个阶段不可能实现阻尼力的实时控制.参考文献[ 1 ] Carlson D J . What makes a good MR f luid ? [ J ] . Journal ofIntelligent Materi al Systems & Structures , 2002 , 13 ( 7 , 8) : 431 - 435 .[ 2 ] Carlson D J . Critical f actors for MR f luids in vehicle system s[J ] . International Journal of Vehicle Design , 2003 , 33 ( 1 - 3) : 207 - 217 .[ 3 ] XU Zhao 2dong , SHEN Ya 2peng. Intelligent bi 2state controlfor t he st ructure wit h magnetorheologi cal dampers [ J ] . Jour 2nal of Intelligent Materi al Systems & Structures , 2003 , 14 (1) : 35 - 42.[ 4 ] G o rdaninej ad F , Kelso S P. Magneto 2rheological f luid shockabsorbers for HMMWV [J ] . SPIE , 2000 , 3989 :266 - 273. [ 5 ] Choi Young 2Tai , Wereley N M. Vibration cont rol of a landinggear system featuri ng elect rorheological/ magnetorheological fluids [J ] . Journal of Aircraf t , 2003 , 40 (3) : 432 - 439 . [ 6 ] Mehdi A , Jam es C P. An evaluation of magneto rheologicaldampers for controlling gun recoil dynamics [ J ] . 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机械系统的动力学响应分析与控制

机械系统的动力学响应分析与控制引言机械系统的动力学响应分析与控制是一门重要的研究领域，涉及到力学、控制论、信号处理等多个学科。

它主要研究机械系统在受到外界扰动时的动态行为，以及如何通过控制手段来改变系统的动力学响应。

本文将从机械系统动力学响应分析的基本原理入手，探讨动力学响应分析与控制的相关方法和应用。

一、机械系统动力学响应分析的基本原理1.1 动力学方程机械系统的动力学行为可以通过动力学方程来描述。

动力学方程是基于牛顿第二定律和能量守恒定律建立的。

对于一个自由度的机械系统，其动力学方程可以表示为：\[m\frac{{d^2x}}{{dt^2}} + c\frac{{dx}}{{dt}} + kx = F(t)+B(t)\]其中，m是系统的质量，c是阻尼系数，k是刚度系数，x是位置或位移，F(t)是施加在系统上的外力，B(t)是施加在系统上的控制力。

动力学分析的目标是求解系统的状态变量，即位移、速度和加速度随时间的变化。

1.2 频域分析频域分析是一种通过将时域信号转化到频域来研究系统响应的方法。

在机械系统动力学分析中，频域分析常用于计算系统的频率响应函数。

频率响应函数是系统输出与输入之间的传递函数，在频域上描述了系统对不同频率信号的响应特性。

通过频谱分析和傅里叶变换等方法，可以将时域信号转化为频域信号，并求解系统的频率响应函数。

1.3 模态分析模态分析是研究机械系统振动模态特性的一种方法。

在模态分析中，通过求解机械系统的特征值和特征向量，可以得到系统的固有频率、振型和阻尼比等信息。

振型是指机械系统在某一固有频率下的振动形态，而阻尼比则描述了振动系统的能量耗散程度。

模态分析对于机械系统的设计和优化具有重要意义。

二、动力学响应分析的相关方法2.1 频率法频率法是一种常用的动力学响应分析方法，通过对机械系统的频率响应函数进行分析，可以得到系统的共振频率和衰减特性。

共振频率是指系统对外加周期性激励的最大响应频率，而衰减特性则反映了系统的稳定性和阻尼效果。

机械工程中的动力学响应与优化设计

机械工程中的动力学响应与优化设计概述：机械工程是一门涵盖力学、工程材料、液压、传动等多个学科的综合性学科。

动力学响应与优化设计是机械工程中重要的研究领域。

动力学响应研究了机械系统在外界作用下的响应特性，而优化设计则通过对机械系统进行参数优化，实现其性能的最佳化。

本文将从动力学响应和优化设计两个方面进行论述。

一、动力学响应动力学响应是研究机械系统在外界作用下的运动特性和性能变化的学科。

机械系统的动力学响应可以描述为系统对外界力和扰动的敏感性和反应速度。

在机械工程中，动力学响应的研究对系统的稳定性、可靠性和性能提升具有重要意义。

1.振动分析振动分析是动力学响应研究中的重要方向。

机械系统中的振动问题会影响到系统的工作效率和使用寿命。

通过振动分析，可以确定机械系统的固有频率，预测振动幅度和模态形态，从而解决机械系统中的振动问题。

2.动态模态分析动态模态分析是研究机械系统在动态载荷下的模态参数和响应特性的方法。

通过动态模态分析，可以确定机械系统的固有频率和阻尼比，分析系统的振动模态和传递特性，为系统的优化设计提供依据。

3.稳定性分析稳定性分析是研究机械系统在外界扰动下的稳定性特性的方法。

通过稳定性分析，可以确定机械系统的稳定性界限，评估系统的运行安全性，为系统的优化设计和控制提供指导。

二、优化设计优化设计是研究如何通过改变机械系统的设计参数，使系统性能达到最佳化的方法。

在机械工程中，通过优化设计可以提高机械系统的效率、降低成本、延长使用寿命等。

1.参数优化参数优化是优化设计中的核心内容。

通过对机械系统的设计参数进行优化，可以使系统的性能指标达到最优值。

参数优化的方法有很多，如遗传算法、粒子群算法等。

通过这些优化方法，可以有效地解决机械系统中的设计问题。

2.结构优化结构优化是在机械系统的已有结构基础上，通过改变结构形式和材料来达到性能优化的方法。

在结构优化中，常用的方法有拓扑优化、材料优化等。

通过结构优化，可以提高机械系统的刚度、强度和减小重量等。

某火炮自动装填系统推弹机构运动分析

某火炮自动装填系统推弹机构运动分析
某火炮自动装填系统推弹机构运动分析
周成1，王惠方2，屈彦东3，付渊3
【摘要】为使火控计算机准确地控制自动装填过程，必须预先确定推弹机构的运动状态。

采用等效力学模型研究单自由度推弹机构，对自动装填系统中的推弹机构进行运动分析，将系统的动力学问题转化为一个等效构件的动力学问题。

比较了考虑链节转动和把整个链的运动当作直线运动来处理两种简化方法，编程求解运动微分方程，得到推弹机转速以及推弹时间等参数，结果发现两种方法的计算结果相差很小，得出可以忽略链节转动从而简化计算过程的结论。

【期刊名称】火炮发射与控制学报
【年(卷),期】2011(000)004
【总页数】4
【关键词】机械设计；单自由度；推弹机；运动分析；等效力学模型
1 系统组成及工作原理
火炮自动装填系统［1］集机械、液压、计算机智能控制等多种技术为一体，改变传统的大、中口径火炮人工装填的方法，由火控计算机依据射击任务要求的不同自动完成弹种和装药的选取工作，从而最大程度地减少操作人员的体力消耗。

某火炮自动装填系统链式推弹机由电机驱动的传动装置、可单向弯曲的推弹链、链盒及控制推送行程和系统信号的接触开关等装置组成。

电机经减速器驱动链轮带动推弹链运动，推弹链平时卷绕在椭圆形链盒里。

当电机正转时链条伸出链盒将弹丸或药筒推入火炮药室；当电机反转时，将伸出的链条收回到链盒内。

推弹机的运动状态影响整个装填系统的自动循环过程，为了使火控计算机准确。

车载火炮射击过程动态响应仿真与参数匹配优化

车载火炮射击过程动态响应仿真与参数匹配优化李杰;贾长治;杜中华【摘要】车载火炮射击静止性与射击稳定性作为车炮匹配性评价的重要指标,是进行车炮匹配问题研究的重要内容.在不同车、炮匹配条件下,车载火炮射击响应存在较大差异.基于ADAMS建立某A口径车载火炮装载B口径火炮的虚拟样机模型(B ＞A),应用Fortran语言编制用户自定义程序并进行仿真.应用ADAMS/Insight模块进行DOE设计,研究各结构参数的相对灵敏度,通过仿真分析获得车尾跳高与车尾侧移两个待优化目标以及备选优化参数序列.引入序列二次规划法对上述参数进行优化.根据优化结果,车尾跳高与车尾侧移分别降低30.6226％与50.8056％,优化效果较为明显,为车载火炮匹配性分析与优化奠定了基础.【期刊名称】《指挥控制与仿真》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】6页(P109-114)【关键词】虚拟样机;车载火炮;仿真;参数优化【作者】李杰;贾长治;杜中华【作者单位】陆军工程大学石家庄校区,河北石家庄05003;陆军工程大学石家庄校区,河北石家庄05003;陆军工程大学石家庄校区,河北石家庄05003【正文语种】中文【中图分类】TJ818;E917近年来,车载火炮凭借其较好的战略战术机动能力、较大的火炮威力、较低的列装成本等优势获得各国青睐，并得到了迅速发展。

但随着车载火炮的发展,车炮不匹配问题越来越突出,且显著影响了车载火炮的作战效能。

车炮不匹配主要表现为射击稳定性较差,射弹散布较大。

可见,对射击稳定性进行仿真与优化对车炮总体性能优化匹配具有重要意义。

对于火炮射击稳定性及参数匹配性问题,文献[1-4]分别从稳定性数学模型、刚柔耦合、土壤条件及轮胎与地面的接触情况等方面对某型现役火炮进行了射击稳定性仿真;文献[5-6]则基于层次分析法对坦克与车载火炮的系统匹配性问题进行了评估,但鲜见应用虚拟样机技术对“一种底盘,多种负载”的车炮匹配问题进行仿真研究。

小口径火炮快速补弹装置的动力学分析

小口径火炮快速补弹装置的动力学分析高骁波;杨臻;朱明一;原永亮;李永振【摘要】小口径火炮能否具备持续作战能力的关键因素之一就是补弹装置的补弹速度，因此设计了一种快速补弹装置。

该补弹装置采用无链补弹方式，能够实现对小口径火炮的快速、连续补弹和自动化处理卡弹问题，且补弹数量不受限制，可有效提高小口径火炮的持续作战能力。

利用 CATIA 建立补弹装置三维模型，并利用ADAMS 对补弹装置进行动力学分析。

分析得出，该补弹装置能够实现快速、连续补弹和有效处理卡弹问题，且整个过程中炮弹不会变形和损毁。

该补弹装置原理可行，为小口径火炮补弹装置的进一步研究奠定了基础，具有一定的参考价值。

%One of the key factors for continuous work of small caliber cannon is the speed of shell supplement device.For this reason,a rapid shell supplement device was designed.This device adopts chainless shell supplement,which can make small caliber cannon to be rapidly and continuously supplied with shells and can also get rid of the phenomenon of shell-locking automatically.The supplementary quantity of shell is unrestricted.The device can enhance the ability of continuous work of small caliber cannon.CATIA was used to build 3D model of shell supplement device and ADAMS was used to analyze dynamic property.The result shows that the shell supplement device can realize rapid and continuous shell supply and get rid of the phe-nomenon of shell-locking automatically.In the process of supplement,shells will not be deformed or damaged.The principle of shell supplement device is feasible,whichestablishes the foundation for further study on shell supplement device of small caliber cannon and has a certain reference value.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P44-48)【关键词】补弹装置;快速补弹;自动化;卡弹处理;动力学分析【作者】高骁波;杨臻;朱明一;原永亮;李永振【作者单位】中北大学机电工程学院，山西太原 030051;中北大学机电工程学院，山西太原 030051;中国兵器装备研究所，北京 102202;中北大学机电工程学院，山西太原 030051;中北大学机电工程学院，山西太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TJ303Keywords：shellsupplementdevice;rapidsupplement;automation;shell-lockingtreatment;dynamicsanalysis小口径火炮作为一种近程防空作战武器，在抗击精确制导武器方面占有绝对的优势。

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ｗｔｉａｅｔｎｒｇ，ａｕｈｏｎｆｉｔｎｄｖｃｏｋｎｒｌｌａｄａｅｕｅｙｉｎｒｅｃｎｃｓｉａｄｃｉｅｉｗｒｏｍａｙｎｄｑａｌ．ｈｃａａｉｎｎｒｏｅｔ
Ｋｅｏｄ：ａｅｓｎｅｈｎｓ；ｓｉｎＤｅｉｅＦｉｔＯｖｃ；ｒｕｌｏｏｙｅＤｙａ－ｙＷｒｓＴｒｖｒｉｇＭｃａｉｍＣｕｈｏＶｃ：ｒｃｉｎＤｅｉｅＶｉｔａＰｒｔｔｐ；ｎｍ
有按变刚度（其载荷与变形关系特性为非线性规律）和不变刚度
为例，套筒在缓冲装置中移动压缩碟形弹簧，因碟形弹簧存在一
定的预压力，此时套简的运动可以等效为单自由度阻尼系统在随
机干扰力下的振动。
振动方程列为：
＋ｘｋ：Ｆｃ＋一（５）
ｉｓＡｎａｙｓｓｃｌｉ
中图分类号：Ｈ１，Ｊ０文献标识码：Ｔ６Ｔ『３３Ａ
１引言
方向机缓冲摩擦装置是用来缓冲火炮射击或方向瞄准突然停止时所产生的冲击，防止方向机零件被损坏和方向机转轮自转的重要部件，对其结构性能、作用规律、振动隋况进行分析和研究十分必要。建立其主要力学模型分析缓冲摩擦装置的动力学特
第７期２１０２年７月
文章编号：０１３９（０２０ — ２３０１０ — ９７２１）７０３ — ３
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ２３３
火炮方向机缓冲自锁过程的动力学响应分析术
（其载荷与变形关系特性为线ｌ规律）两种近似计算法。在火炮生
中，碟形弹簧多用作缓冲弹簧或减震弹簧，其载荷或变形量要求
即：２６＋Ｉ０。，＋＋：／』ｌ
：
（）６
并不严格，因此多采用按不变刚度的计算方法。
方向机碟形弹簧压力为１２１：
０Ｓ０
第７期
耗了冲击能量，防止火炮回转部分由于惯性所产生的冲击力传递到螺杆和螺筒上，损坏方向机零件。摩擦装置主要由摩擦盘、弹簧和压紧螺帽组成。在传动和缓冲动作中，螺杆承受了部分冲击力，在冲击力作用下，有迫使螺杆
｛＋△（２）０ｃ — ６３Ａ
特征方程：‘２。＋＝；Ａ＋０
关；一弹簧片厚度；弹簧外径；一弹簧内截锥高度。ｓ
若一组碟形弹簧预压量为ｎ。方向机碟形弹簧预压力为Ａ，尸，ｎ将该碟形弹簧的变形视为线性，可求得碟形弹簧的刚度系则
数为：
特征根：ｌ＝ ± Ａ＿％Ｖｃ＿２￣ｌ；
★来稿日期：０１０ — ６－基金项目：２１－９０ｋ国家自然科学基金（０４０９５６５１）
还是向后窜动，在力的传递过程中，碟形弹簧被反复压缩，从而消
２４３
秦俊奇等：火炮方向机缓冲自锁过程的动力学响应分析
利用ＡＡＳ建模采用的计算公式为日ＤＭ：
转轮、螺套、螺杆、机筒、前螺筒、后螺筒、套筒、冲装置、缓摩擦装弹簧、、衬筒调整螺帽和螺帽等组成。在缓冲动作过程中，套筒是置、前又形接头、后叉形接头和护筒组等结构，缓冲摩擦装置结主动的，通过套筒的前后窜动带动蠓秆盯后窜动。无论套筒向前构，如图１所示。
性，利用虚拟样机技术进行建模和仿真试验，得到振动响应曲线，
仿真结果与实际工况吻合。重点考虑了可调传动间隙对缓冲自锁过程的影响，初步掌握了间隙大小对缓冲自锁过程的影响规律，为缓冲摩擦装置的进一步研究提供了依据。
图１缓冲摩擦装置结构
２缓冲摩擦装置结构及作用机理
ｓｉｐｒｅｔｍｓｏｌｒｎｅｓｆｅｓｄｉａｄｐｅｏｄｏｄｓｓｒｓｔｉｒｉｎｒ — ａｍａｔｏｃ，ａｓｉｉｎｃａａｃ，ｉｎｓ，ａｐｎｎｒｌａｉｐｉｇ，ｅｖｂａｏｅｃｆｒｎｓｅｔｆｍｇｆｋｎｈｔｓｏｓｕｖｓｐｉｎａｋｐｗｈｒｓｏｔｉｄｂｉｕａｉｎｃｃｌｉ，ｈｃｅｕｔａｃｒｐｎｅｃｒｅｏｄｋｓｒｇａｄｂｕａｅｂａｎｙｓｌｏａｕａｏｗｉｈｒｓｌｏｄｆｉｎｃｓｉｅｍｔｌｔｎｓｃｗｔｔｅａｔａｄｖｃｏｉｎｌｗＡｆｒｈｆｃｏｔｎｍｓｉｎｃｅａｃｎｃｓｉｎａｄｒｔｎｄｖｃ，ｉｕｌｅｉｍｔ．ｓｅｅｅｔｒｓｉｏｌｎｅｏｕｈｏｆｉｉｅｉｈｈｃｅｏａｏｔｆａｆｓｒａｎｃｏｅ
秦俊奇崔凯波－狄长春杨森（军械工程学院，家庄０００）（武警装备研究所，石５０３北京１００）０００
ＤｙａｉｓＲｅｐｓａｙｉｆｓｉｎａｄＬｃｉｇＰｒｃｓｎｍｃｓｏｎｅＡｎｌｓｓｏＣｕｈｏｎｏｋｎｏｅｓｆｒａｅｓｎｃａｉｍｆｔｌｒｏｖｒｉｇＭｅｈｎｓｏｉｅｙＴｒＡｒｌＱＮＪｎｑ，Ｕａ— ｏ，Ｉｈｎ — ｈｎ，ＡＧＳｎＩｕ — ｉＣＩｉｂＤａｇｃｕＹＮｅＫＣ（ｃａｉｌｎｉｅｒｇＣｌｇ，ｈｉｈａｇ５０３ＣｉａｈｎｃｇｎｅｉｏｌｅＳｉａｕｎ００，ｈｎ）ＭｅａＥｎｅｊｚ０（ｈｑｉｍｎＲｓａｃｎｔｕｅｆｈｈｎｓｅｐｅＳｒｅｏｉｏｃｓＢｉｎ０００Ｃｉａ２ｅＥｕｐｅｔｅｅｒｈＩｓｔｔｅＣｉｅｅＰｏｌ’ ＡｍｄＰｌｅＦｒｅ，ｅｉｇ１００，ｈｎ）Ｔｉｏｔｃｊ
＿
、有率／频；固
ｌ－）１ＤＡ
¨ ｌ４
ｆ。（一）（Ｈ每＋１／４。ｓ）
。
（１）
—
相对阻尼系数；令
；
２Ｖｋｍ
式中：一弹簧材料弹性模数；弹簧材料的泊桑比ｉ一Ｅ产单片弹簧的压缩量（即变形量）Ａ载荷系数，；一与弹簧的内、外径有
ｔｅｓｕａｉｘｅｉｅｔｓｏａ，ｎｙａｔｌａｃｋｓｉｂｄｌｎｕｉｃｎｒｌｄｈｉｌｏｅｐｒｎｓｈｗｔｔｏｌｓｈｃｅｎｅｏｂｐｒｔｅａｇｎｔｓｏｔｌｍｔｎｍｈｅａｒｆａｃｌａｕｎｏｏｅ
．
（８）
设套简初始时刻受到火炮瞬时振动冲击后，初始条件为：
（），Ｏ。将初始条件代入振动方程解公式（）（）到：Ｏ；（），７、８得
ｆａｉｅ，ｔｃｕｅｎｏｅｎａｃｅｓｃｆｃｈｏａｆｉｉｅｉｒｎｌｅ，ｎｏｔｌｙｔｅｓｕｔｒａｄｍｖｍｅｔｈａｔｉｉｏｓｉｄｒｔｎｄｖｅａｅａａｚｄａｄｔｅｒｌｒｈｒｃｒｒｔ冲自锁过程的运动规律和动力学特性，分析了缓冲摩擦装置的结
构及作用机理，立了其主要力学模型和计算方法。在此基础上，用ＡＡ确利ＤＭＳ多体动力学分析软件建立了缓冲摩擦装置虚拟样机，考虑冲击外力、动间隙、形弹簧刚度、传碟阻尼及预压力等因素，真得出仿
支撑垫圈和碟形弹簧的振动响应曲线，与部件实际运动规律相吻合。重点考虑传动间隙对缓冲摩擦装置的影响，仿真结果表明，后螺筒和长螺帽的调整间隙只有控制在一定范围内，缓冲摩擦装置才能充分
发挥其效能。
关键词：向机；方缓冲装置；擦装置；摩虚拟样机；动力学分析【ｓｒｃ】ｎｏｄｒｏｓｕｙｔｅａｔｎｒｌｏｕｈｏｎｃｉｒｃｓｆｒｒｖｒｉｅｈｎｓＡｂｔａｔ／ｒｅｄｃｉｕｓｉｎａｄｌｋｎｏｅｓａｅｓｇｍｃａｉｔｔｈｏｅｆｃｏｇｐｔｏｎｍ
火炮方向机用以使回转部分左右回转，并与瞄准镜配合进
行方向瞄准Ⅲ 以大口径火炮常用的螺杆式方向机为例，。主要包括
１．套筒２珠轴承３滚．调整螺帽４．摩擦盘５．弹簧６．支撑垫圈
７碟形弹簧８．．长螺帽９．螺杆１．０压紧螺帽
缓冲装置由套筒、前后支撑圈、前后滚珠轴承、四块碟形
硒＋６Ｃ３ｄ－＞ｏ
（４）
自转的趋势。摩擦装置的作用就是增大摩擦，既使方向机转动轻
便灵活，不会自转。又
式中：＝／；ｎＡ６ｏｄ一阻尼力过渡区间，ｄ此变量的设置是为了使阻尼力光滑过渡，避免因阻尼力突变而造成数值求解困难。
长螺帽通过内螺纹和开口销与螺杆固定为一体，摩擦盘又的摩擦面上，盘后端被弹簧和压紧螺帽压紧，摩擦两个摩擦面之间会产生一定的摩擦力，使方向机不会自转。
设，Ｖ１。，－