开式弹链脱弹过程建模与分析
弹库系统弹列运动建模与仿真
收稿日期：2002-08-22第20卷第10期计算机仿真2003年10!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!月文章编号：1006-9348（2003）10-0024-03弹库系统弹列运动建模与仿真胡学工1，石磊1，单家元2（1.北京机械工业自动化研究所自动控制与物流技术工程研究中心，北京100011；2.北京理工大学机电工程学院，北京100081）摘要：弹库系统是向舰炮发射系统补弹、供弹的复杂机电系统。
该文以某型弹库系统为例，介绍了弹库系统的组成与功能，弹库系统的建模目标与内容，研究了弹库操控逻辑，弹列运动的基本规律，采用离散系统的分析方法，从弹列的状态描述变量、事件的描述函数和动作的功能函数三个方面，建立了弹列运动的模型，编制了仿真程序，实现了弹库操控与弹列运动基本算法。
该仿真系统可用于弹库系统总体设计、弹列运动调度算法研究。
关键词：弹库；弹列运动；建模与仿真中图分类号：TP391.9文献标识码：A!弹库系统组成与功能舰炮火力系统是保障舰船安全、抗击来敌攻击的有效的武器系统，它由火力指控系统、发射系统和弹库系统组成。
一般来说，弹库系统的功能主要是：向弹库装弹、从弹库退弹；储存、运输弹药；向发射系统提供弹药。
由于作战目的的不同，弹库系统需要储存多种不同类型的弹药，因此需要针对各型弹药的特点，设计不同的补弹、供弹通道。
某型舰炮的弹库系统采用了分开补弹、直接供弹（I 型）、中间弹仓过渡供弹（II /III 型）的供补弹方式，各型弹具有各自的弹列运动规律。
为实现上述功能，该弹库系统采用了下述机构：1）补弹机构：主补弹链（I 型）、副补弹链（II /III ）、扬弹机、弹链选择器、差动器、换向器、副链拨叉和导向器。
2）供弹机构：固定弯道、中间弹仓、活动弯道、上拨叉、下拨叉。
通过这些机构，弹库系统在弹药控制系统的控制下，接收操控面板的控制指令，形成驱动弹库机构运动的逻辑、弹链运动方向和周期数指令，弹链带动炮弹按照一定速度移动到要求的位置。
开口环变形分析
图３
开口环变形示意
１． ２
数学模型 用能量法中的虚功原理建立开口环变形过程的
数学模型 。 平衡外力系选为作用在开口端中性轴上 的一 对 水 平 单 位 集 中 力 ， Ｆ 作用下产生的变形为虚 变形 ， 则单位力的虚功为
图４
工具的几何形状 几何尺寸 １３ ７２ ５８ １０ ． ５ ° １３ °
表１
Ｗ e ＝１ ·（ δ δ） ０－ 由中性轴假设得 ： δ δ＝R ０ ｓｉｎ α０ －R ｓｉｎ α ０－ 单位力引起的内力在虚变形上做的功为
ａ
试验压套的内表面
图１
工具结构示意
１
１． １
开口环变形过程数学模型
简化与假设 已有 文 献 中， 将开口环与内锥面之间相互作用
ｂ 图２ 表面应力分布 试验和有限元仿真
· １２ ·
石 油 矿 场 机 械
２０１ ５ 年 １２ 月
开口环的简化变形过程如图 ３ 所示 。 开口环在 变形过程中保 持 对 称 性 ， 以 左 半 边 为 研 究 对 象。 开 口环的曲率中心在 O ０ 点 ， 初 始 开 口 角 度 为 α０ ， 中性 中性轴的半径为 R０ ， 作用在左端 轴上的弦长为 δ ０， 开口处的集 中 力 为 Ｆ ０ 。 在 变 形 过 程 中 的 某 一 个 状 开口环的 曲 率 中 心 偏 移 至 O 点 ， 开口环的开口 态， 角度为α， 中性轴上的弦长为δ， 中性 轴 的半 径为 R ， 集中力 为 Ｆ 。 开 口 环 的 底 端 受 到 压 套 内 表 面 的 限 位， 该处截面位置始终保持不变 ， 开口环上其他任意 一个截面的角位置用 φ 表示 。 １ ３ ） Ｆ ＝２ （ × （ R０ π－ α０ ） ［ R０ （ ｓｉｎ ｓｉｎ π－ α） α０ －R ０ （ π－ α０ ） α］ （ ＥI ５） ［ （ ） （ ） ２ ｃｏｓ α＋１ ｃｏｓ α＋ π－ α ｓｉｎ α］ 开口 环 截 面 为 不 规 则 形 状 ， 中性轴的位置不能 由于截 面 的 尺 寸 与 开 口 环 的 内 外 径 相 差 精确计算 ， 式（ 对初 始 时 刻 中 性 轴 的 位 置 不 敏 感 ， 简化 较大 ， ５） 计算时 ， 可将中 性 轴 取 在 内 外 径 的 中 间 。 截 面 的 惯 性矩对中性轴在截 面 上 的 位 置 比 较 敏 感 ， 需根据具 体的变形情况给定 。
弹体的有限元建模方法
弹体的有限元建模方法我折腾了好久弹体的有限元建模方法，总算找到点门道。
说实话这弹体的有限元建模，我一开始也是瞎摸索。
我最初想着，这弹体嘛，就直接按照它的形状大概画出来就行呗。
我就草草地根据弹体的外形尺寸用建模软件创建了一个很粗糙的几何模型。
结果在划分网格的时候，问题就出现了。
网格划分得那叫一个乱七八糟，就好比用一堆大小不等形状各异的砖头去堆砌房子一样，根本就达不到有限元分析所要求的精度。
这就导致我后面进行分析的时候，得到的数据完全没法看。
后来我就意识到，弹体是一个机械结构，我们得先把它分解开看。
我就试着先去分析弹体不同部分的功能和结构特点。
比如说弹体头部可能是一种形状，中间部分又是另一种结构。
那头部我就需要特别关注它的外形对空气动力学或者其他方面的影响，那在建模的时候可能要更精细一点。
我也试过参考其他类似的机械模型的建模方式。
看到人家先对弹体进行简化，但不是简单粗暴的简化。
而是把那些对分析结果影响比较小的小部件或者复杂的曲面，如果按照精确的方式来建模很难处理的话，就用等效的方式去替换。
比如说一些小小的凸起或者凹陷，如果对整体的应力分析之类的影响不大，就可以简化成一个相对规则的形状。
还有很重要的一点，就是材料属性的定义。
我开始的时候就随便按照自己大概的了解给弹体设置了材料属性，什么弹性模量啊、泊松比之类的。
后来发现这些数值不准确，整个模型算出来的结果也是错的。
所以一定要去查阅准确的弹体材料资料，精确到具体的型号或者材料批次。
再说到边界条件的设定，这可太关键了。
我以前老是模模糊糊的，比如弹体是安装在其他装置上的，我就随随便便设置一下它们之间的连接关系。
但实际上这得非常细致地去研究。
是刚性连接还是有一定的弹性连接呢? 这个差别会很大。
就像你要把一个东西固定在墙上，用螺丝紧紧拧死和用个有弹性的支架固定是不一样的道理。
我还在网格划分这个环节下了不少功夫。
最开始我总是让软件自动划分网格，但是自动划分可不一定能满足要求。
基于高速供弹过程的杆式穿甲弹冲击力仿真分析
第４２卷第４期２０２１年１２月火炮发射与控制学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＵＮＬＡＵＮＣＨ＆ＣＯＮＴＲＯＬＶｏｌ ４２Ｎｏ ４Ｄｅｃ ２０２１ＤＯＩ：１０．１９３２３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ ６５２４．２０２１．０４．００４基于高速供弹过程的杆式穿甲弹冲击力仿真分析欧阳稠，焦延博，郑添春，王均涛（宜春先锋军工机械有限公司，江西宜春 ３３６０００）摘 要：对射频５０００发／ｍｉｎ的弹鼓系统供弹过程中杆式穿甲弹主要零部件所受冲击力进行了数值计算，求解转动供弹和直线供弹工况下，药筒、弹托和钨芯上观察点的等效应力随时间变化情况。
分析了零部件上最大应力峰值出现时刻和对应的安全系数，表明该杆式穿甲弹的结构强度符合现有供弹系统的使用要求，在转动供弹和直线供弹环节中零部件安全系数最低的均为药筒，但钨芯尾部在弹托包覆截面附近有明显的应力集中现象。
分析结果为药筒和钨芯的加工检验工作及实弹射击试验提供了重要的理论依据。
关键词：杆式穿甲弹；高速供弹；冲击力；仿真模拟中图分类号：ＴＪ３５；ＴＪ４１３＋２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３６５２４（２０２１）０４００１８０５收稿日期：２０２１０２０３基金项目：江西省重点研发计划项目（２０２０３ＢＢＥ５３０４５）作者简介：欧阳稠（１９７３—），男，高级工程师，主要从事弹药工程技术研究。
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｍｐａｃｔＦｏｒｃｅｏｆＡＰＦＳＤＳＢａｓｅｄｏｎＨｉｇｈ ＳｐｅｅｄＡｍｍｕｎｉｔｉｏｎＦｅｅｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＯＵＹＡＮＧＣｈｏｕ，ＪＩＡＯＹａｎｂｏ，ＺＨＥＮＧＴｉａｎｃｈｕｎ，ＷＡＮＧＪｕｎｔａｏ（ＹｉｃｈｕｎＸｉａｎｆｅｎｇＭｉｌｉｔａｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ Ｌｔｄ．，Ｙｉｃｈｕｎ３３６０００，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｍｐａｃｔｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｐａｒｔｓｏｆａｎＡＰＦＳＤＳｄｕｒｉｎｇｔｈｅａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｆｅｅｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｎａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｌｏａｄｉｎｇｄｒｕｍｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｃｙｃｌｉｃｒａｔｅｏｆｆｉｒｅｏｆ５０００ｒｄｓ／ｍｉｎｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｃａｌｃｕｌａ ｔｅｄ．Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓｏｎｔｈｅｃａｒｔｒｉｄｇｅｃａｓｅ，ｓａｂｏｔａｎｄｔｕｎｇｓｔｅｎｐｅｎｅｔｒａｔｏｒｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｔｉｍｅｕｎｄｅｒｒｏｔａｔｉｎｇａｎｄｌｉｎｅａｒａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｆｅｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｔｉｍｅｗｈｅｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｐｅａｋａｐｐｅａｒｓｏｎｔｈｅｐａｒｔｓａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅＡＰＦＳＤＳｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｆｅｅｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｉｓｔｈｅｃａｒｔｒｉｄｇｅｃａｓｅｉｎｂｏｔｈｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎｆｅｅｄａｎｄｌｉｎｅａｒｆｅｅｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｔａｉｌｏｆｔｈｅｔｕｎｇｓｔｅｎｐｅｎｅｔｒａｔｏｒａｌｓｏｈａｓｏｂｖｉｏｕｓｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｎｅａｒｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｂｏｔ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎ ｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｒｔｒｉｄｇｅｃａｓｅｓａｎｄｔｕｎｇｓｔｅｎｐｅｎｅｔｒａｔｏｒｓａｎｄｌｉｖｅｆｉｒｉｎｇｔｅｓｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＰＦＳＤＳ；ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｆｅｅｄ；ｉｍｐａｃｔｆｏｒｃｅ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ供弹机是舰炮自动供弹机构的重要组成部分，起到弹药定位和输弹入膛的作用，它在很大程度上决定了整个武器系统的可靠性［１］。
带弹性撑紧装置的弹链横向振动建模及虚拟样机仿真
带弹性撑紧装置的弹链横向振动建模及虚拟样机仿真一、介绍弹链横向振动及其重要性- 弹链横向振动的定义及其影响因素- 弹链横向振动的重要性和研究背景- 弹链横向振动研究的目的和意义二、弹链横向振动建模- 弹性撑紧装置的工作原理及其影响因素- 弹链横向振动的数学模型- 建立带弹性撑紧装置的弹链横向振动数学模型三、弹链横向振动虚拟样机仿真- 弹链横向振动虚拟样机的设计和制作- 弹链横向振动虚拟样机的主要部件和参数- 弹链横向振动虚拟样机的运行流程- 弹链横向振动虚拟样机仿真结果分析四、实验验证与分析- 弹链横向振动实验装置的设计和制作- 弹链横向振动实验数据采集及处理方法- 弹链横向振动实验分析和结果对比分析五、总结与展望- 研究工作总结- 弹链横向振动研究的局限性和未来研究方向- 弹性撑紧装置的发展前景和应用前景- 结论及建议弹链横向振动是一种重要的动力学现象，它在工业制造、运输、航空航天等领域中经常出现，并且对系统的稳定性和性能有直接影响。
随着现代制造技术的不断发展，对弹链横向振动的研究和分析已经越来越受到关注。
因此，了解弹链横向振动的基本定义和重要性非常重要。
弹链横向振动是指由于扰动或其他原因而导致链条或带制品在垂直于运动方向的平面内出现横向振动的现象。
弹链横向振动的出现往往是由于链条或带制品受力不均、撑紧力度不够等原因导致链条发生弯曲等运动变形而引起的。
此外，受到作用力的影响，链条还会发生拉伸、挤压等变形，并在垂直于运动方向的平面内产生横向变形，形成弹链横向振动。
弹链横向振动不仅对工业生产、运输等领域的设备稳定性产生影响，同时还会影响产品的质量和生产效率。
例如，在食品加工业中使用的输送机输送的产品因弹链横向振动而散落，会导致作业效率降低、产品损失增加等问题。
因此，对弹链横向振动进行研究和分析，有助于实现工业生产有效稳定，并提高生产效率和产品质量。
弹链横向振动研究的背景是由于现代制造技术的不断发展，制造业开始注重产品的质量和生产效率。
基于Star-CCM+的弹托分离空气动力学数值分析
基于Star-CCM+的弹托分离空气动力学数值分析摘要：为了研究设计的脱壳弹出炮口后弹托与弹体的分离状态和气动变化，采用Star-CCM+重叠网格技术耦合流体控制方程和刚体的六自由度运动方程对弹托分离进行了数值仿真，得到了固定初速下弹托与弹体的运动轨迹及分离姿态。
将试验结果与仿真结果进行对比，分离状况与仿真基本吻合。
最后研究了分离过程中弹托与弹体的气动力变化，为次口径脱壳弹弹托分离技术提供了理论依据及数据支撑。
关键词：弹托分离；Star-CCM+；CFD数值模拟；重叠网格；六自由度脱壳弹的弹托与弹体之间的分离过程较为复杂，其中脱壳过程对弹体空中飞行的稳定性和作战效能影响较大，在终点弹道和外弹道实验中具有相对重要的作用。
从目前的研究现状来看，国内外大多数人对脱壳穿甲弹(APFSDS)的脱壳机理做了一定研究。
Heavey 等[1]通过 Fluent 等流体仿真软件，得到了APFSDS 在恰好出炮口时的瞬时位置上的压力和速度流场分布，说明目前Fluent软件能够较好地模拟出APFSDS在高速运动下的流场情况。
之后Guillotine等[2-4]基于外弹道的方程得到了几种脱壳弹分离的运动方程，并且与所做实验得到的轨迹相吻合。
黄振贵等[5-6]利用动网格技术和卡瓣的6DOF运动对APFSDS的弹托分离过程进行了仿真模拟，得到了APFSDS在不同时刻下弹托的分离姿态以及弹体的气动系数随时间的变化，与试验对比基本一致，说明目前的CFD软件对APFSDS在4马赫左右下的高速流场特性模拟能力较强。
武频等[7]采用弧长法生成三维弹托贴体网格，利用TVD数值计算格式进行了仿真计算。
赵润祥等[8]首先通过弹托的风洞测试试验得到了所需要的气动参数，再计算弹道的分离规律，通过试验对比得到了合理的气动变化规律。
脱壳弹发射时，需要弹托结构对高速运动的弹体实现支撑、密封、保持方向，同时还要保护发射管。
在做弹体侵彻与贯穿、破片冲击等实验时，还需要要求弹托和弹体在空中分离，同时偏离弹丸的运动方向，不会对目标靶板的着靶点产生后续附加的撞击[9]。
一种新型弹体结构的导弹分离动力学建模与仿真_王志刚
2.1.2 舱段绕质心转动的动力学方程 根据动量矩定理有
(2)
ddHt=M
(3)
式 (3)中 H为舱段相对与 O点的动量矩矢量 ;M为
作用在舱段的所有外力对点 O的主矩 。
将动力学矢 量方程式写成 在舱段弹体坐 标系
Taox22
oaTaxa2
a +a +a ya2
Taoya2
oaTaya2
(10)
axa2 =ax2 cos(δa -αa +α)+ay2 sin(δa -αa +α)
ay22 =-ax2 sin(δa -αa +α)+ay2 cos(δa -αa +α)
aTaoxa2 =-lω2zcos(δa -αa -σ)+lω﹒ zsin(δa -αa -σ)
科 学 技 术 与 工 程
ScienceTechnologyandEngineering
Vol.10 No.14 May2 010
2010 Sci.Tech.Engng.
一种新型弹体结构的导弹 分离动力学建模与仿真
王志刚 李 伟
(西北工业大学航天学院 , 西安 710072)
摘 要 根据一种新 型弹体结构 , 研究了导弹的分离 动力学 问题 。 为了 保证分 离过程 的安全 , 避免 弹头与 舱段 、整流 罩发生 碰撞 , 必须对分离过程中弹头 、舱段以及 整流罩的运动特性进行分析 。 推导了整流罩 锁死前和 舱段组成多 体系统的动 力学方 程并设计了整流罩锁死后舱段 和弹头的碰撞判断条件 。 通过计算机仿真 , 验 证了所建模 型的有效 性 , 得出 了分离过程 中整流 罩和舱段每一时刻的 运动参数以及铰链所受的作用力 , 并对计算结果进行 了分析 , 最 后验证采 用垂直分离 这种方案可 以安全 进行分离 。 关键词 导弹分离 多体系统 动力学建模 中图法分类号 V412.1; 文献标志码 A
基于Adams的某武器输弹机构动力学仿真
０ 引 言
射速 较 高和火 力持 续性 较强 的 自动武器 常采 用 弹 链输 弹机 构供 弹 ． 弹 链 输送 过 程 产 生 的 阻力 通 过 输 弹 机构作 用 于 自动 机 的基 础 构 件 ， 从 而 影 响 自动 机 的运动 ． 许 多文献 研究 输弹 机构脱 链 过程 ， 如用悬 臂 梁模 型来描 述脱 弹过 程 ¨ ， 对 弹链运 动进 行 系统
的研究 以及对 弹链 装 弹一 脱 弹过 程 中 的变形 规 律
力学 仿真 分析 ， 采 用 柔 性 体模 型来 描 述 弹 链 的 弹性
变形 ， 分 析该输 弹机 构 高 速转 动 时 的动 力 学 性 能 及
其对 自动 机运 动 的影 响 ．
１ 系统建 模
此输 弹机构 在 高 速转 动 状 态 下 连续 输 送 枪 弹 ，
ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｂｕ ｉ ｌ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉｇ ｉ ｄ — ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｎ Ａｄ ａ ｍｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ
ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａｄ ａ ｍｓ
ＫＡＮ Ｙｕ ｈ ｏ ｎ ｇ，ＨＡＮ Ｒｕ ｉ ｇ ｕ ｏ，ＹＵＡＮ Ｄａ ｗｅ ｉ
导弹六自由度建模与仿真实验
制导与控制导弹六自由度建模与仿真实验制导与控制实验报告一、实验目的通过典型导弹制导控制系统的特性分析与创新设计，培养对制导武器控制系统的概念理解、分析设计、试验验证的能力。
具体包括：培养使用MA TLAB Simulink软件建模的能力；掌握制导控制系统设计的方法和技术；掌握分析制导控制系统性能的试验方法。
二、实验器材计算机MATLAB Simulink仿真软件三、实验内容与要求（一）实验内容以典型导弹为对象，进行弹体运动特性分析，设计制导律和控制回路，利用MATLAB Simulink软件进行分析验证。
实验1：导弹弹体的建模与仿真根据典型导弹动力学、运动学方程，进行弹体运动特性分析，编写弹体仿真模型，并进行无控弹道仿真；实验2：制导律和控制律设计根据导弹的运动学模型，设计制导律；推导弹体运动的传递函数，进行导弹控制回路设计；实验3：导弹系统闭环仿真基于所设计的制导控制律和弹体模型，采用MATLAB Simulink软件进行制导控制系统闭环数学仿真。
（二）实验要求进行弹体运动特性分析，给出弹体运动特性分析结果；编写弹体仿真模型并进行仿真，绘制无控弹道飞行数据曲线；应用比例导引法设计制导律，给出制导律的设计思路、设计过程，列写设计结果——制导方程；应用经典控制理论进行导弹控制回路设计，给出控制律的设计思路、设计过程，列写设计结果——控制方程；编写制导控制律的仿真模型将无控弹体的仿真模型和制导控制律的仿真模型结合起来，进行闭环数学仿真，分析所设计的制导控制律的性能，给出对制导控制律性能的分析结果，绘制制导弹道飞行数据曲线。
四、实验原理（一）坐标系的定义1)发射坐标系o xyz发射坐标系的原点选择在投弹点地心矢径与地球表面的交点o，ox轴在过o点的水平面内，指向发射瞄准方向，oy轴垂直于过o点的水平面指向上方，oz轴与xoy平面相垂直并构成右手坐标系，xoy 平面称为射击平面。
2) 弹体坐标系1111o x y z -弹体坐标系的原点1o 为炸弹质心。
基于Ariel三维解析系统对于链球投掷技术分析的基本方法
!""#年$月第!%卷!第%期湖!北!体!育!科!技!"#$%&’"()#*+,-."$/0-1,+%1+-+.2!""#3"’2!%!4"2%"运动人体科学基于6$,+’三维解析系统对于链球投掷技术分析的基本方法沈洪钧&!宏!敏!!柏开祥(!&2襄樊学院体育系"湖北襄樊!’’&"%(#!2襄樊四中"湖北襄樊!’’&’""#(2武汉体育学院运动人体科学系"湖北武汉!’("")$$摘!要!运用三维影像解析的方法对于动作技术进行生物力学分析的关键在于!充分熟悉与掌握三维影像解析系统的操作"动作技术诊断指标的提取!以及动作技术评价的方法#文章以链球投掷技术分析为范例!介绍了6$,+’三维解析系统分析动作技术的方法#关键词!6$,+’三维解析系统$链球$投掷技术中图分类号!5*"’2#!!文献标识码!6!!文章编号!&""(7$*(8"!""##"%7"%(&7"(<$%;/1/(?%#$+9+*5"/(81’1+*N%’>$#<$,+3;/1’">+"5,’%((C?+#’+"K./>%4%1+F%&81#%.-)<4)"%:7I#%&!)O45N,%!!J6@_&,7[,&%:(%&28,&%:(&%@%0/,/#/+!8,&%:(&%!’’&"%(!C?,%&$!2E?+Q"$/?N,B B’+-1?""’"(8,&%:(&%!8,&%:(&%!’’&’""!C?,%&$(2>#?&%@%0/,/#/+"(A?=0,1&’<B#1&/,"%!>#?&%!’("")$!C?,%&&561#,/)#’E?+H+="(&%&’=U,%:/?+&1//+1?%"’":=*=#0,%:/?+G+/?"B"((^,G&:+&%&’=0,0,0/"&%BG&0/+$/?+ "./,"%/"/?+0=0/+G"((^,G&:+&%&’=0,0!&%B1"’’+1/,%:/"B,&:%"0+,%B+[&%B+T&’#&/,%:G+/?"B"(&1//+1?%"’"7 :=2E?+.&.+$,%/$"B#1+0/?+G+/?"B"(/?+F+,:?//?$"F,%:/+1?%"’":=&%&’=0,0*=#0,%:/?+0=0/+G"((^,G&:+ &%&’=0,027%83+,91’(^,G&:+&%&’=0,0"(6$,+’$F+,:?//?$"F$0?""/,%:/+1?%"’":=!!链球是一项动作技术结构十分复杂的运动项目!!"世纪*"年代初期我国男子链球水平上升较快!基本确立了亚洲的霸主地位!毕忠等运动员也分别投出了))2"%G的好成绩#然而!近十几年我国男子链球水平出现了明显滑坡!在亚洲也失去了优势!与世界该项目的成绩差距越来越大!境况十分令人担忧#加强对于链球投掷动作技术的科技攻关!尽快提升该项目的运动成绩!是一件迫在眉睫的事情#本文从6$,+’三维解析系统主要模块"6$,+’三维解析系统对于链球投掷动作技术分析的基本模式"链球投掷动作时相的划分与技术诊断指标的构建"链球投掷动作的技术分析与评价"6$,+’三维解析系统的基本操作过程%个方面详细介绍了基于6$,+’三维解析系统对于链球投掷技术分析的基本方法!不仅为链球投掷动作技术的分析提供一种较好的运作模式!也为运用6$,+’三维解析系统分析其他的项目的动作提供了一定的借鉴作用#&!6$,+’三维解析系统对于链球投掷动作技术分析的基本模式链球投掷动作的关键在于建立一套技术分析的基本模式!这种模式的基本结构如图&所示#!!6$,+’三维解析系统主要模块美国6$,+’三维解析系统是运动生物力学最常用"最重要的运动学测试手段!系统结构复杂"功能强大"性能稳定!下面我们以框图的形式介绍该系统的几大功能模块!如图!所示#了解链球投掷动作技术的结构"特征"关键技术$确定链球投掷动作的基本要素"分析各要素影响程度"筛选技术诊断指标$拍摄运动技术图像"解析动作技术参数$查阅资料获取中外优秀运动员链球动作技术参数$链球投掷动作的技术分析与评价图&!链球投掷动作技术分析的基本模式6$,+’三维解析系统#&"C&.^3图像采集!"E$,G G+$剪辑图像("^,:,/’U+数字化’"E$&%0("$G三维合成%"Q,’/+$平滑#"^,0.’&=数据显示)"6A6-T,+F结果分析*"6%&’":模拟信号分析$"3+1/"$0测力台相量&""^+’/&举重专用模块&&"_,%+/,10%&动力学分析图!!美国6$,+’三维解析系统功能模块收稿日期!!""%7&&7!(基金项目!湖北省教育厅重点科技攻关课题资助!人体运动图像三维解析多媒体演示系统的研制$!""’8"!*%&湖北体育科技第!%卷(!链球投掷动作时相的划分与技术诊断指标的构建在链球投掷时相划分上!研究人员根据投掷圈数不同!一般将从开始动作到链球出手!0多!为了便于分析!将完整的旋转技术分为$个时相"/""旋转前链球至最低点#/&"右脚第&次离地前瞬间#/!"右脚进入旋转后首次触地瞬间#/("右脚第!次离地前瞬间#/’"右脚第!次触地瞬间#/%"右脚第(次离地前瞬间#/#"右脚第(次触地瞬间#/)"右脚第’次离地前瞬间#/*"右脚第’次触地瞬间$对于动作技术诊断指标选取上!作为链球运动技术的三维解析!选用的技术诊断指标主要有"时间参量"单%双支撑阶段时间及比率#时间参数的获取是通过清点各动作阶段的图像帧数!并将图像帧数与拍摄每张图像的时间相乘!其乘积即为动作时间$拍摄每张图像的时间为摄像拍摄频率的倒数$最后出手参量"出手速度%角度%高度#通过对于链球的出手时刻的三维解析得到链球的出手速度%角度%高度$旋转技术参量"旋转中链球各圈的速度增量%链球的加速路线和方位角%链球运动的斜面#通过解析链球点运动中各个时刻的三维空间坐标!计算出其他各项运动学参数!在确定链球在各个不同阶段高度位置之后即可确定轨迹面倾斜度$投掷者身体运动参数"肩髋角%肩链角%足髋角%膝角和躯干角%身体重心的位移#通过三维摄影和对于各张图片人体身体环境参数的解析即可获得人体各关节点的三维坐标以及人体重心点的三维坐标!依此可进一步获得肩髋角%肩链角%足髋角%膝角和躯干角%身体重心的位移$’!链球投掷动作的技术分析与评价由三维解析系统计算得到数据结果以后!接下来就是对于数据结果的分析与动作技术的生物力学评定!评定最终的结果是揭示动作的基本规律和评定动作技术的优劣$因此评定通常从(个方面进行"将研究对象测试结果与优秀运动员的动作技术参数对比分析!找出技术上存在的差距!并进一步分析产生差距的主要原因!在运动实践中加以解决$对于测试结果运用统计学方法进行统计学计算!得出技术的特征%规律与技术标准$运用运动生物力学的有关原理结合动作的具体形式和运动学参数!说明动作的合理性与实效性$%!动作技术三维解析系统的基本操作过程%2&!拍摄摄!其基本过程为"摄影框架连接与架设&&&摄像机’两台(的架设&&&调节摄像机&&&同步拍摄摄影框架&&&同步拍摄人体运动技术图像$%2&2&!摄影框架的连接与架设摄影框架主要是用于标定空间点的三维坐标的!它是二维坐标向三维坐标转化的重要工具!国内三维解析系统所运用的摄影框架绝大多数是仿A<6_框架!呈发射状$每一根竿件由两段组成!中间是螺旋连接$摄影框架首先需要按照每根竿件上面的标号装配起来!并与中间大球相连接$装配完毕后!按照框架放置示意图将框架移动到运动场地$待拍摄后再移走!卸下装入木箱中$%2&2!!摄像机机位的架设与调节拍摄前应架设摄像机%固定机身!由于三维影像解析由两台摄像机同步拍摄!两台摄像机架设的位置布置十分重要$一般来说!两台摄像机的架设应该是"一台架设在投掷方向的后方!另一台架设在投掷方向的左侧!两台摄影机的拍摄主光轴呈$"c$这样!解析比较方便!也可以仅仅进行二维解析!减少解析的工作量$但由于链球运动中运动员的旋转是在一个铁丝网罩中进行的!限于网罩的障碍!只能如图(的方式架设$图(!摄像机机位的架设示意图摄像机的机身高度一般为&2!"G!两台摄像机到投掷圈中心的间距为&%G$三维影像解析中两台摄像机拍摄的同步识别是一个十分重要的问题!一般处理同步问题有两种方式!一是将两台摄像机连接到一个同步信号发生器装置上!另一种是外识别同步装置’例如在运动场中放置一个高强亮度的灯炮以灯亮作为同步标志($摄像实际拍摄效率一般通过内时标计算出来!尽可能使用高拍摄频率的摄像机!曝光时间一般设置为&)!%"0!拍摄动作为预摆开始到出手的全部过程$为保持解析的可靠性!一般进行多人次投掷动作的拍摄!以便于合理地取舍$%2!!6$,+’解析系统的要求与步骤将6$,+’三维解析系统装入计算机后!&.&0系统的快捷图标出现在桌面上!打开&.&0系统!分别点击各功能图标!执行系统各项功能操作$%2!2&!C&.^3图像采集图像采集即完成将记录在磁带上的摄影框架与人体运动技术图像采集到计算机中$采集的图像包括’部分"左%右机的拍摄的框架图像#左%右机拍摄的人体运动技术图像$采集到电脑里的图像6A6-系统会自动将一幅拆成两场!即常速*ZaX*第%期沈洪钧!宏!敏等!基于6$,+’三维解析系统对于链球投掷技术分析的基本方法运动图像的采集需要借助于视频采集卡!视频采集卡安装于主板上!采集时先须用信号线将摄像机的视频输出连接到采集卡的视频输入插口"基本步骤#启动&.&0系统$双击1&.B T图标$打开1&.B T 窗体$进行摄像机设置%0+/#.&$选择1&./#$+菜单$依次采集左’右动作和左’右框架$在对话窗口中指定路径和文件名$每建立一个点击O_"当然也可以用其他的软件!例如视频头的启动程序等等"%2!2!!E$,G G+$剪辑图像E$,G G+$即剪辑左右动作图像和左右框架图像"对于左右框架图像来说只需各保留一幅清晰图像即可(对于人体动作图像关键在选定同步点!应保证两台摄像机的图像同名相对!判断的标准是根据同步信号!另外选定需要分析的图像帧数!左右图像对齐!后面多余的部分剪掉"基本步骤#关闭1&.B T窗体$双击E$,G G+$图标$选择)文件*的下拉菜单)".+%63@*$选定’2&T,文件%左’右动作!左’右框架文件&$找到左’右动作同步点后点击小太阳图标做同步标志$将左’右动作同步前后的图像剪掉$关闭"%2!2(!^,:,/’U+数字化^,:,/’U+即采集框架节点坐标与人体关节点坐标"首先打点输入左’右框架点坐标!打框架点的时候最好把安装框架的立方体放在眼前参考框架点的顺序"万一有的点有遮挡!宁可忽略!只要有不在同一平面的*个点就够用了!然后输入左’右动作图像人体关节点坐标!每一幅图像都要先打固定点!根据左下角提示打点"基本步骤#点击&.&0系统$双击^,:,/’U+图标$在)文件*下拉菜单选择)%+F.$"I+1/*即新建’21(文件$选择单位’输入框架的点数’三维坐标值’人体模型%通常使用系统模型&!被试的身高’体重等资料’选择人体的点数%根据研究的不同!比如研究局部可以少设几个点&$,/B G"B+’0$出现窗口选定两台摄像机$选定’2&T,文件选定左’右动作%带/$,G&与左’右框图$选择菜单栏C O4E R O P下拉菜单)^@5E@9<*$".+%T,B+"$’2&T,文件对话框$点击相应的框架文件$出现左右框架后开始打点%注意先打固定点最后打框架上的点要按顺序打"框架共!%个点!不清楚的可以错过&$打点人体动作图像!!个关节点分别为左右足’踝’膝’髋’左右手’腕’肘’肩’头’顶’耳’)颈椎’胸骨’肚脐’耻骨联合$选择1"%/$"’下的)(,%,0?,%:*菜单"%2!2’!E$&%0("$G三维合成E$&%0("$G即将人体关节点的二维坐标转化为三维坐标!生成一个’2(B文件"(^合成首先是通过框架节点确定左’右机^P E方程中的&&个P系数!再利用左’右动作图像平面坐标通过^P E转换合成三维空间坐标"基本步骤#点击&.&0系统$双击E$&%0("$G图标$".+%’21(文件$’2&/’2!/$依次选择0=%1H和&#/"0=%1H%选择一个最清晰的点同步看&/!/两个动作之间的误差&$选择菜单项"./,"%下的0G""?$选择%"&#/"0G""/?$选择(^$ /$&%0("$G&/,"%$.$&&G+/$+0%参数&"%2!2%!Q,’/+$平滑Q,’/+$即对于曲线进行平滑!由于拍摄与解析的过程中不可避免地会有干扰信号影响而使曲线呈现毛刺现象!因此平滑即将毛刺滤掉!得到一个光滑曲线!从理论上讲!由于人体运动的加速度比较小!速度变化比较平缓!真实信号应该是平滑的"一般三维解析系统平滑的方法有#五点三次’七点五次’傅立叶级数与低通滤波等"基本步骤#点击&.&0系统$双击Q,’/+$图标$".+%’2(B 文件$选择B,:,/&’(,’/+$$打开&/!/$选择"./,"%下的&#/"07 G""/?$点击按钮T&’#+0!设置[=U分别为!22!22!$确定(B" %2!2#!^,0.’&=数据显示^,0.’&=是数据结果显示!主要包括#%&&P,%+&$线性参量#环节点;&F A"0,/,"%原始坐标’^,0.’&1+G+%位移’3+’"1,/=速度’611+’+$&/,"%加速度( %!&6%:’+角量#-+:6%:’+环节角’!",%/6%:’+关节角(基本步骤#点击&.&0系统$双击^,0.’&=图标$".+%’2 (B$在对话窗中选定需要的参数$/&*’+$播放$退出存为’2B,0文件"%2!2)!6A6-T,+F结果图形显示6A6-T,+F是结果图形显示!主要包括#图像’曲线’棍图"基本步骤#点击&.&0系统$双击6A6-T,+F图标$B&/&7 T,+F0+/#.$(,’+’2(B文件$选定参数确定$出现曲线图$选择1"%/$"’菜单$播放$保存为’2.$I文件"#!结论%&&确定研究方法’构建研究模式是各项动作技术分析的前提!本文提供了一套基于6$,+’三维解析系统基础上链球投掷动作技术分析的完整模式!为链球投掷动作技术的分析和其他各项动作技术的分析提供了极为有价值的借鉴作用"%!&运用6$,+’三维解析系统对于链球投掷技术的分析!关键在于熟悉与掌握系统的功能与操作!本文详细介绍了6$,+’三维解析系统的系统结构与操作步骤以便于更多的人掌握6$,+’三维解析系统"参考文献!"$,+’三维解析系统说明书$英文%2"!#体育学院通用教材编写组2运动生物力学"N#2北京!人民体育出版社&&$$"2"(#体育学院函授教材编写组2运动生物力学"N#2北京!人民体育出版社&&$$$2"’#陈洁敏2我国部分优秀男子链球运动员旋转技术的运动学分析"!#2西安体育学院学报&!"""&&)$!%2"%#吴延禧2掷链球技术的生物力学分析"!#2中国体育科技&&$$!$&!%!()!(*2"##顾为群2现代链球投掷技术的要素"!#2青少年田径训练&&$$’&&"$’%!!!!!%2+aaX+。
基于柔性铰的弹链系统建模及仿真分析
节距 Ｐ
依据实际需要 ， 合理选用 的链节型号为 ３ Ｂ 整 ２，
尺寸／ ｍ ｍ
分 度 圆 ：＝ ／ｎ ＇Ｚ）３６９ ； ｄｐｓ （ｒ ＝ ５．６ ｉ ｒ ／ 齿 顶 圆 ：ａ ｄ １ Ｐ ｄ， ｄ ：＋ ． － １ ２
ｄ ｒ＝ ＋ １ １ ） ｄ． ａ ｄ （－ ． １ ￣ ６
模型． Ａ Ａ Ｓ环境下 ， 在 ＤＭ 使用宏命 令功能完成虚拟样机 中链 节 、 柔性 铰和接触碰撞的 自动化建 模 ； 合理设置 弹链 系统 的仿 真参数 ， 完成 弹链 的动力学仿 真． 合实 际对 得到 的相关 曲线做简要 分析 ， 出相应 的仿真结论 ， 结 得 验证 了基于柔性 铰弹链 模 型的合理性与正确性 ， 以对 弹链 在运动过程 中的振动 和冲击问题进行很好 的预测 和分析． 可 关键词 ： 弹链 ； 柔性铰 ； 宏命令 ； 动力学仿真
Ａ ｓ ａ ｔＣ ｍｐｅ ｅ ｓ ｅ ｏ ｓ ｅｅ ｉ ｅｌ ｅｒ ｉ ｌｃｍｅｔ ｎ ｎ ｕａ ｉ ｌｃｍｅ ｔ ｆｈ ｉｔ ｂｔ ｅｎ ｂ ｔ ｃ ： ｏ ｒｈ ｎ ｉ ｌ ｃｎ ｉ ｒｄｗｔ ｔ ｎ ａ ｓ ａ ｅ ｎ ｄａ ｇ ｌｒ ｓ ａ ｅ ｎ ｏ ｔｅ ｏｎｓ ｅ ｅ ｒ ｖｙ ｄ ｈｈ ｉ ｄｐ ａ ｄｐ ｊ ｗ
ＨＵＳ ｅｇ ａ， Ｈ ＮＧＸ ａｄ ｎ ， Ｉ ａ ｈ ｎ Ｌ ｉ， Ｉ ｉ ｅ ｈｎ ｈｉ Ｚ Ａ ｉｏｏ ｇ ＬＵＺ ｉ ｕ ， Ｉ ｎ Ｌ ｙ ｃ Ｌ Ｑ ｕ
（ ｏｌｇ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌａ ｄ Ｅ ｅｔ ｃ ｌＥｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｈａｂｎ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｕｎｖ ｒｉ ，Ｈａｂｎ ５ ０ ， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｅ ｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｌｃｒ ａ ｇｎ ｅ ｎ ， ｒ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｉｅｓ ｙ ｅ ｉ ｉ ｎ ｔ ｒｉ １０ ０１ Ｃ ｉａ
某输弹机开式链传动建模及动力学特性分析
某自动武器弹性抛壳过程仿真分析
弹壳质心在各方向的位移- 时间和速度- 时间
图 4 弹壳角速度- 时间、角位移- 时间曲线
如图 3( a) 所示, 在最开始约 2 m s 内, 枪机完成 开锁, 这一时间段内弹壳没有位移. 此时自动机的后 坐速度很大, 开锁完成后会迅速带动枪机后坐, 从而 带动弹壳迅速后退, 弹壳的速度由 0 突然增加到某 一较大值, 随即开始退壳过程.
根据各零部件之间的相互关系施加约束, 并施 加火药气体作用力和抽壳阻力[ 5, 6] .
图 3 弹壳的速度- 时间、位移- 时间曲线
3 弹壳运动状态仿真结果分析
建立右手直角坐标系 Ox y z , 如图 2 所示.
图 2 仿真数据参考坐标
以弹壳的质心为坐标系原点, 沿枪管轴线方向为 x 轴, 垂直向上为 y 轴, 机匣外侧向右方向为 z 轴, 平 面 Ox z 在水平面内. 坐标系固定, 不随弹壳运动. 3. 1 弹壳在初始抛壳挺簧力作用下的运动状态
抛壳机构的动作可靠性对武器的可靠性有很大 影响, 如果抛壳无力, 将会发生卡壳, 从而使武器无 法连续射击. 同时, 枪机的后坐速度、抛壳力矩、拉壳 钩齿宽、抛壳挺形状等都对抛壳方向有很大影响, 难 以一次用几何分析方法确定, 一般通过实弹射击方 可最后确定[ 1] . 因此, 对自动武器抛壳过程进行动力 学仿真可得出抛壳过程中弹壳的运动状况( 速度、方 向、转速) , 抽壳后枪机的能量变化, 拉壳钩在抛壳过 程中承受的拉力等, 这些参数对自动武器的设计和 研究具有非常重要的意义[ 2] , 同时也可以很好地分 析弹性抛壳机构的工作性能.
某弹链力学性能计算
即
（） ３
…
：． 箜
１ ２
： ：
： ３ ．１ × １ ｍ ０一
： ４ ×１６ × １ × １６× ５ ４ １ １ 一 －ｏ ｓ ‘ 一 ９ ０ ０ ９ ８ ２× ０ ２ －ｏ ｏ ｓｍ ． ‘ｏ “
弹 链 所 受 的 最 大 拉 力 Ｐ＝４２ ２ ７ 在 刚度 和 截 面 惯 性 矩 ８ ．４Ｎ。
ｂｌ ｈ １ ２
２ ，： ｂｈ
， ２
一
定的情况下 ， 根据《 弹簧手册》 弹链 的变形可用下式计算 ，
６ 了 一ｌ Ｅ
１ ， Ｔ Ｐ
式 中 ： ｌ＝ １ ｌ ６ ６ ０ｌ ｌ ｍ， ２＝ １ ５ ｍ， １＝ １ ５ ｉ ｈ ．５ｍ ｈ ．５ Ｔ ｌ ｍ， ２＝
第３ ２卷
第 ７期
四 川 兵 工 学 报
２１ ０ １年 ７月
【 武器装 备 】
某 弹 链 力 学 性 能 计 算
王 立新 柳 占雄 龙 ， ，
（ ． 疆 职业 大学 ， 鲁木 齐 １新 乌
健 兰 博 ，
４０ ７ ） ０ ０ １
８００ ； ． 庆 望江 工 业 有 限 公 司 ， 庆 ３０ １ ２ 重 重
图 １ 。
１ 弹链的刚度计算
图 ｌ 弹 链 实体 Ｕ 模 型 Ｇ
火 炮 在 射 击 过 程 中 ， 拨 弹 轮拨 动 弹链 时 ， 拨 动 １ ， 当 每 次
转 动距 离 为 ８ ｌ 而 弹 链 的 节 距 为 ７ ｍ。 为 了保 证 链 节 ０Ｉ Ｔ ｍ， ７ｍ
因此 ， 求 弹 链 必 须具 有 足 够 的 刚度 ， 要 以满 足 使 用 要 求 。 从 弹链 结 构 上 来说 ， 刚 度 最 小 的 部 位 必 然 是 链 环 部 位 ， 其 也
开式弹链脱弹过程数理模型的建立与应用
以靠 大半 个 圆弧夹 持炮 弹 ， 剩余 的小 半个 圆弧 开 口用 于炮 弹 能够 从前 方 、 下方 或后 方 三 个 方 向取 出。在 小 口径速 射 武 器
系统 中 ， 为 了减 小 自动机 后 座距 离 ， 缩 短 自动 机 循 环 时 间 ， 达 到提高 火炮射 速 之 目的 ， 弹链一 般设 计为 开式 弹链 ， 并 采 用横
１ ． 自由状 态的链 节 ； ２ ． 抱 弹状 态的链 节 ； ３ ． 炮弹
图 ３ 脱 弹 过 程 中 链 径为 Ｒ， 炮 弹半 径 等于 Ｒ ＋△Ｒ， 故 当链 节 抱 住 炮 弹 之 后 ， 将 产 生 最 大 变 形 。并 作 如 下 几 点
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ； ｏ ｐ ｅ ｎ ｌ ｉ ｎ ｋ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ； ｂ ｕ ｌ ｌ ｅ ｔ ｄ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ； ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｂ ｕ ｌ ｌ ｅ ｔ ｄ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ
出” 等影响 自动炮连 发可靠性 的故障 ， 脱弹力过大又会 造成
装退 弹 困难 、 弹链 装弹 后对药 筒 的损伤 、 全炮 的射速 降低 甚 至 停射 等等 的不利 因素 一 。 因此在 设 计 和实 践 中应综 合 考 虑 到弹 、 炮、 弹链 的匹配 性 。所 以 ， 对开 式 弹 链 脱 弹过 程 及 脱 弹
关 键词 ： 弹性 力学 ； 开 式弹链 ； 脱 弹过 程 ； 脱 弹力 中图分 类号 ： Ｔ Ｊ ３ ９ １ 文献 标识 码 ： Ｂ Ｄ Ｏ Ｉ 编码 ： １ ０ ． １ ４ ０ １ ６ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １ — ９ ２ ２ ７ ． ２ ０ １ ６ ． １ １ ． ２ １ ４
开式弹链脱弹过程建模与分析
开式弹链脱弹过程建模与分析
张本军;王瑞林;李永建;韩超
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】2011(032)012
【摘要】为精确分析开式弹链的脱弹过程,以接触理论的基本公式为出发点,推导了弹链脱弹过程的有限元计算公式,从而为开式弹链脱弹过程的求解提供了一种新的方法.利用该方法,结合相应的有限元模型,计算了某型通用机枪弹链的脱弹过程,与试验结果相比,相对误差仅5.4％,说明该方法能够真实的反映开式弹链脱弹过程中弹链以及弹体的受力.与阶梯形圆弧薄曲杆方法相比,该方法减少了对实际问题的简化,能够得到更精确的结论.该方法可以为弹链式武器弹链以及受弹机构的结构优化提供参考；同时,对于求解过盈配合的应力问题同样具有指导意义.
【总页数】4页(P1531-1534)
【作者】张本军;王瑞林;李永建;韩超
【作者单位】军械工程学院,河北石家庄050003;北京军事代表局驻5413厂代表室,河北石家庄,050035;军械工程学院,河北石家庄050003;军械工程学院,河北石家庄050003;北京卫戍区装备部,北京100009
【正文语种】中文
【中图分类】TJ201
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5.某开式弹链脱弹过程仿真分析及试验研究 [J], 李强;韩晓明;黄岚;陈雷;蔡涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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中 图分类 号 ：Ｔ２ １ Ｊ０ 文献标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ —０ ３ ２ １ ） ２１ ３ — ０ ０ １ ９ （ ０ １ １ —５ １ ４ ０
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（） ３
确 的分 析 。本文 从 接触 理 论 的基 本公 式 出发 ， 导 推 了脱 弹过程 的计 算 公式 ， 得 了一 种计 算 弹链 脱 弹 获 过程 的更 为精确 的方 法 。
式中： ｒ为原 点处 弹 壳外 表 面 半径 ；／ Ｏ 为锥 部 的半 锥 角 ； 为 对 求偏 导 。
兵 工 学 报
圆弧薄 曲杆 的方法 ， 方 法 假设 脱 弹过 程 中链 节 该 的变形 是对 称 的 ， 这样将 半个 链节 简化 为一 端 固定 ， 另一端 支撑 在刚 性 圆柱 上 的 阶梯 形 圆弧 薄 曲杆 ， 然 后 通过 各段 曲杆 的位移 、 内力 和弯 曲应 力方 程 ， 计算 出脱 弹过程 中受 力 。这 种 方 法计 算 原 理 简 单 ， 用 应 比较广 泛 ， 别武 器 的设 计 说 明 书 中 ， 用 的基 特 应 本 上都 是这 种方 法 。然 而 ， 方法 简化 的过 多 ， 该 其计 算 结果 仅可 作为 弹链 初 步 设 计 时 的参 考 ， 想 得 到 要 更 精确 的计算 结 果 ， 就需 要一 种更 精确 的方 法 。 脱 弹 过程从 本质 上讲 是弹链 与 弹体弹 性接触 的
ｍ ｅｎｔ
采用 开式 弹链 供 弹 的 自动 武 器 中 ， 弹链 运 动 直 接 影 响 自动 机 的 可 靠 性 和 射 速 … 。 在 自动 机 工 作
象 ； 输 弹过 程 中 ， 链 的抱 弹 力 的 大 小 会 影 响 在 弹 供 弹 的可 靠 性 ， 小 的 抱 弹 力 会 发 生 窜 弹 的 现 象 。 过
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第 ３ ２卷 第 １ ２期
２０１ １年 ｌ ２月
兵
工
学
报
Ｖ０ ． ２ １ ３ ＮＯ ２ ．１
Ｄｅ ｃ． ２ １ ０１
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲＩ Ｉ
开式弹链脱弹过程 建模 与分析
张 本 军 ，王 瑞 林 ，李 永 建 韩 超 。 ，
（．军 械 工程 学 院 ， １ 河北 石 家 庄 ０ ０ ０ ；．北 京 军 事 代 表 局 驻 ５ １ 代 表 室 ， 北 石 家 庄 ，５０ ５； ５０３２ ４ ３厂 河 ０ ０３ ３ ．北 京 卫 戍 区装 备 部 ， 京 １０ ０ ） 北 ０ ０ ９
摘 要 ：为精 确分 析 开 式弹链 的脱 弹过 程 ， 以接 触理 论 的基本 公 式为 出发 点 ， 导 了弹链脱 弹过 推 程 的有 限元 计算公 式 ， 而为 开 式弹链 脱 弹过程 的求解提 供 了一种 新 的方 法 。利用该 方 法 ， 从 结合 相
应 的有 限元模 型 ， 算 了某 型 通用机 枪 弹链 的脱 弹过 程 ， 计 与试 验 结果 相 比， 对误 差仅 ５ ４ ， 明 相 ．％ 说
非 常必 要 的 。
计 算 弹链脱 弹过 程通 常所使 用 的方法 为 阶梯 形
作 者 简 介 ：张 本 军 （ ９ ４ ） 男 ， 士 研 究 生 。 Ｅ ｍ ｉ：ｂ２０ ＿０ ８ ｓ ａ ｃｒ： １８ 一 ， 博 — ａｌｚｊ０６ ２ ０ ＠ ｉ ．ｏ ｎ ｎ
王 瑞 林 （ ９ ３ ） 男 ， 授 ， 士 生 导 师 。 Ｅｍａｌｒｉｎ ６ ８ ＠ １ ３ ｃｒ １６ 一 ， 教 博 ． ｉ： ｌ ｗ ６ ８ ６ ．ｏ ｕｉ ｎ
时 ， 弹过 程 要消 耗 自动机 能量 ， 加机 构运 动 的阻 脱 增 力， 因此 ， 希望 弹链 的横 向脱 弹 力 越 小 越 好 ， 过 小 但
的横 向 脱 弹 力 会 产 生 弹 从 弹 链 开 口 中 掉 出 的 现
收 稿 日期 ：２ １ ００—１ ０ １— １
因此 ， 弹链 及 自动 机 的设 计 中 ， 弹过程 的计算 是 在 脱
所 以想要 推导完 全符 合实 际脱 弹过程 的计 算公 式是
不可 能 的 ， 因此 ， 如下假 设 ： 做 １ ）弹链 的变形 在弹 性范 围 内 ， 不考 虑 弹链 点 的切 平 面 中取 相 互 垂 直 的单 位 ｓ 向量 Ｐ 和 Ｐ ， 法 向单 位 向量 ， 立 该 点 的局 部 ：取 建 坐 标 系。则依 据接 触 问题法 向不 可穿透 以及 法相 接
该 方法 能够 真 实的反 映开 式弹 链 脱 弹过 程 中弹 链 以及 弹体 的 受力 。 与 阶梯 形 圆弧 薄 曲杆 方 法相 比， 方 法减少 了对 实 际问题 的简 化 ， 该 能够得 到 更精确 的结论 。该 方 法可 以为 弹链 式 武器 弹链 以及
受 弹机构 的结构优 化提 供 参考 ； 同时 ， 对于 求解 过盈 配合 的应 力 问题 同样 具 有指 导意 义。
触 力为 压力 的要求 可 以得到法 向条 件为 ：
ｇ ＝“ ＋ ３ ０ ３ ３ ｇ ， ＞ Ｉ Ｆ ＞０ ， １ （） ４ （） ５
２ ）求解过 程 中 ， 弹体 作为 刚体进 行处 理 ； ３ ）弹链 的变 形 完全 是 由弹链 与 弹体 的过 盈 配 合 引起 的 ， 不考 虑其 他力 引起 的弹链 变形 ； ４ ）认 为脱 弹过 程 中弹体 的对 称 面 与 弹链 的对 称 面始 终重合 ， 不考虑 惯性 力 的影 响 。 且