火炮设计理论

§4.1 概述
4 火炮自动机设计
（1） 火炮自动机设计的主要内容 广义设计：分析与综合（狭义设计） 分析 综合 （2）总体设计（继承与创新） 自动机工作原理选择； 闭锁机构类型选择； 供输弹机构类型选择与线路设计； 概略自动循环图设计； 结构布置； 等等。 （3） 结构技术设计 几何设计； 运动学设计； 动力学设计等。 （4） 分析与仿真 几何分析； 运动学分析； 动力学分析； 模拟与仿真。
2）速度多边形法 从基础构件0传动到工作构件1的传速比
K1 dx1 v1 dx v
由理论力学知， v1 v v10
方向 大小 √ ? √ √ √ ?
v1 pb K1 tg v pa
这就是传速比K1的解析式，若已知随x的变化规律，则可求得K1随x的变 化规律。
即串联传动机构的传速比等于相邻两构件间传速比的连乘积。
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火炮自动机
炮闩后坐式自动机工作原理
R
身管长后坐式自动机工作原理
R
身管短后坐式自动机工作原理
R
炮身不动式导气自动机工作原理
R
炮身运动式导气自动机工作原理
R
转膛式自动机工作原理
R
转管式自动机工作原理
R
链式自动机工作原理
R
双关联动式自动机工作原理
(i 1,, n)
vi可理解为角速度； 瞬时传速比； 传速比是机构的结构参数。
§4. 2 火炮自动机构动力学
（2）传速比的确定方法 确定传速比的方法有微分法，速度多边形法和力法等。 1）微分法 根据工作构件位移与基础构件位移的函数关系直接进行微分运算，即可 确定传速比。如已知
xi f i ( x)
§4.1 概述
1.4自动机的组成 炮身、炮闩、供弹和输弹机构、反后坐装置及缓冲装置、发射机构、 保险机构等。 还有特殊机构：首发装填机构、自动停射器、射速控制装置、单-连 发转换器，以及更换身管和分解结合自动机专用机构等。 自动机的这些机构，依靠炮箱（或摇架）组成一个整体，安装在炮架 上。 1.5自动机的特点 自动机机构工作的顺序性、间歇性和周期性； 机构运动的不均匀性、动态特性； 自动机工作的高工作可靠性（包括运动协调性和寿命等）。
R
以基础构件位移为自变量的循环图
R
以时间为自变量的循环图
x 4 5 6 10
2 0 1 3 8 7
9 11 12 t
y
R
谢谢！ 下次见！
T T
1.3 建立自动机动力学模型
渐变过程→运动微分方程 突变过程→撞击计算
1.4 动力学仿真
模型确认、仿真
1.3 传速比 （1）传速比 单自由度自动机构 → 基础构件运动规律 → 工作构件对基础构件的关系→工作构件的运动规律 → 自动机构运动规律
传速比：
§4. 2 火炮自动机构动力学
dxi vi dxi dt Ki dx v dx dt
df i Ki dx
从几何意义上说，传速比Ki就是曲 线xi=fi (x)的斜率；基础构件行程 x=a时的传速比Ki=tan (a)
K
d x a sin b cos dx xa cos b sin ca sin b cos
§4. 2 火炮自动机构动力学
§4. 2 火炮自动机构动力学
1 概述
动态特性→动力学 描述→数学模型→仿真
1.1 基本假设
（1）刚性假设； （2）质点假设。
1.2 自动机工作循环图
（1）基础构件 基础构件 工作构件 单自由度机构 （2）自动机循环图 自动机循环图 通常自动机循环图有两种形式: 以基础构件位移为自变量的循环图 以时间为自变量的循环图
§4. 2 火炮自动机构动力学
3）力法 根据虚功原理
Fx F1x1 0
Fdx F1dx1 0
F dx1 K1 F1 dx
F K1 tg F1
§4. 2 火炮自动机构动力学
4）多个构件串联的传速比 对于多个构件串联传动情况，求基础构件对构件i的传速比：
火炮设计理论
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第四章 火炮自动机构设计
§4.1 概述
1 火炮自动机
1.1 自动炮 自动炮 T 半自动炮 非自动炮 连续自动射击与单发射击 1.2自动动作 击发、收回击外、开锁、开闩、抽筒、抛筒、供弹、输弹、关闩和闭 锁等。 1.3自动机 火炮自动机是自动火炮射击时，利用火药燃气或外部能源，自动完 成重新装填和发射下发炮弹，实现自动连续射击的各机构的总称。T
§4.1 概述
3 火炮自动机的发展
火炮自动机的发展，主要围绕： 提高初速 提高射速 提高机动性（包括减轻重量、减小后坐力等） 提高可靠性 主要发展方向有： （1）通用化：同一口径的火炮自动机具有多用途（可海、陆、空 通用），即一机多用。 （2）系列化：火炮口径序列化，型号序列化（逐步改进）。 （3）标准化：设计标准化，制造标准化，试验标准化。 （4）多样化：现有工作原理的综合运用，以及新原理、新结构的 创新。 （5）新概念：观念创新，技术突破等，如“金属风暴”。
§4.1 概述
2 火炮自动机的分类 自动动作→方法→结构
2.1 从利用能源分 （1）内能源自动机 （2）外能源自动机 （3）混合能源自动机
§4.1 概述
2.2 从工作原理分 （1）后坐式自动机 炮闩后坐式 自由炮闩自动机 T 半自由炮闩自动机 炮身后坐式(管退式自动机) 炮身长后坐自动机 T 炮身短后坐自动机 T （2）导气式自动机(气退式自动机) 炮身不动的导气式自动机 T 炮身运动的导气式自动机 T （3）转膛自动机 T （4）转管自动机 T （5）链式自动机 T （6）双管联动自动机 T
相邻构件j-1与j之间的传速比
K j 1, j
dx j dx j 1
( j 1,, i)
i dxi dx1 dx2 dx3 dxi 1 dxi Ki K 1 K1, 2 K 2,3 K i 2,i 1 K i 1,i K j 1, j dx dx dx1 dx2 dxi 2 dxi 1 j 1