火炮反后坐装置优化设计

火炮反后坐装置优化设计

1. 任务要求

对现有的反后坐装置进行受力分析，建立动力学模型，运用相关软件实现模型的界面化，最终实现对现有反后坐装置的优化，通过计算观察后坐和复进过程中复进机力，液压阻力随时间和位移的变化过程，总结出变化的趋势，解释曲线变化的原因，建立对反后坐装置优化的基础。

2. 设计过程

（1）炮膛合力的计算模块

Simulink是一个针对动力学系统建模、仿真和分析的软件包，可以与matlab 实现无缝结合，能调用matlab的强大的函数库。

图1 炮膛合力计算

得炮膛合力与时间的曲线：

图2 炮膛合力曲线

（2）液流孔面积的计算

液流孔面积和节制杆直径有着直接的关系，有相关资料可以知道

()2

24x p x a d d π=- （1）

其中d p ——节制环内径；

d x ——节制杆直径。

对于d x 的计算，simulink 提供了一个很好的办法，通过插值函数，进行插

值就可以得到，其在仿真中的作用很大。

图3 插值过程

其插值函数如下图：

图4 插值函数

（3）后坐仿真过程

力与位移之间的关系以及相关过程的建立过程。

图5 后坐积分反馈过程

图6 驻退机力与时间曲线

驻退机力随位移的变化很平坦，没有很大的变化，一开始由于炮膛合力较大，使得加速度很大，驻退机力与速度有关，所以由于加速度很大，使得驻退机力很短时间内就达到了最大值，然后由于加速的的减小，速度变小，等炮膛合力等于零以后，速度下降，驻退机力也随之下降，最终等于零。

图7 复进机力与时间曲线

复进机力和后坐的位移有关，随着位移的增大，力的大小也在变化，当后坐终了的时候，后坐位移最大，复进机力也就达到最大值。

图8 总阻力与位移曲线

（4）复进仿真过程

复进过程的仿真其实是和后坐过程的仿真是相似的。

图9 复进仿真过程

总位移曲线在很短时间内达到最大，是由于在刚开始的时候，由于复进机力很大，阻力与速度有关系，阻力很小，主动力较大，使得加速度很大，在很短时间内，速度就达到最大，速度变大，阻力增大，最终加速度变负，速度减小，阻力减小，当到了真空消失点的时候，突然变大是由于有了驻退机液压阻力，但最终还是由于速度减小，所以变小，最后到零。

图10 总阻力与位移曲线

图11 复进节制力与位移曲线

图12 驻退机液压阻力与位移曲线

（4）复进仿真过程

下面就对节制杆的尺寸进行重新选取，以达到优化反后坐装置的目的。

图13 节制杆直径

下面是反后坐装置调试后的力与位移曲线：

图14 总阻力曲线(后坐过程) 图15 驻退机液压阻力（后坐过程）

图16 复进机力曲线（后坐过程）图17 总阻力曲线（复进过程）

通过比较调试前和调试后的力的最大值，后坐过程调试前的最大总阻力大小为8.094E+4N，经过调试最终后坐过程的最大总阻力大小为7.88E+4N，可见调试后的最大阻力大小有所减小，说明调试后的整体性能有所改善。通过数据比较可以看出，后坐过程的整体受力有所改善，性能得到了提高。调试后的曲线比调试前的变得平滑，说明调试后的在整体性能上要比调试前的好。同时复进过程到最后的时候，受力效果比先前的好，使得机构的整体性能比调试前的好。

图6.6 驻退机力曲线(复进过程)