新型自动机结构与动态特性分析

摘要

本文以某重点预研项目为研究背景，设计兼容发射榴弹与甲弹的凸轮自动机，主要从凸轮自动机原理与内弹道仿真、零部件设计及分析、自动机动态特性三方面进行研究。
　　首先介绍凸轮自动机的工作原理，以交合凸轮为基础构件实现自动机的运动规律;为进行仿真分析，且该新型自动机具备兼容发射功能，建立榴弹与甲弹的内弹道数学模型，并编程得到内弹道曲线。
　　其次，设计自动机的传动系统，详细分析交合凸轮的设计过程;分析齿形链的瞬时传动比、冲击载荷以及波动量，验证其满足自动机设计要求;介绍间歇机构原理，并对闩体进行理论强度校核。该新型自动机采用FORC缓冲器，详细设计缓冲器参数，尤其是前缓冲的碟形弹簧。
　　最后，运用动力学软件，对自动机进行动态特性分析，包括发射榴弹与甲弹时自动机的后坐位移、后坐速度和后坐力等;为进一步分析影响后坐特性的因素，分别研究后坐质量、气腔初压以及射角对后坐特性的影响。此外，运用有限元校核闩体、炮箱、凸轮滚销和拨弹轮的强度，得到各个零部件的应力云图与变形云图，验证设计的零部件满足强度要求。
　　本文研究的新型自动机丰富了我国凸轮自动机的种类，其研究方法、研究内容与结论对该新型自动机的后续改进具有一定参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 研究现状

1．2．1 自动火炮与火炮自动机的发展

1．2．2 减小后坐力技术

1．3 本文的主要研究内容

2 凸轮火炮自动机的原理及内弹道分析

2．1 火炮自动机分类

2．1．1 按自动机驱动的能源分

2．1．2 按结构特征分

2．2 自动机原理

2．2．1 典型自动机原理

2．2．2 凸轮自动机原理

2．3 自动机总体设计与要求

2．4 自动机内弹道模拟分析

2．4．1 基本假设

2．4．2 内弹道方程组

2．4．3 炮膛合力计算

2．4．4 新型自动机内弹道数值模拟

2．5 本章小结

3 关键部件的设计与分析

3．1 凸轮自动机循环图

3．2 传动系统设计

3．3 交合凸轮的设计与建模

3．3．1 交合凸轮曲线

3．3．2 交合凸轮的实体建模

3．4 齿形链设计与分析

3．4．1 齿形链参数设计与建模

3．4．2 齿形链理论数值分析

3．4．3 齿形链仿真分析

3．5 间歇机构设计

3．6 闭锁机构强度校核

3．7 本章小结

4 FORC缓冲器设计与分析

4．1 缓冲器结构总体设计

4．2 缓冲器阻力分析

4．2．1 后坐过程中阻力分析

4．2．2 复进过程中阻力分析

4．2．3 具体参数计算

4．3 碟簧设计

4．3．1 碟簧的类型和结构

4．3．2 碟簧的载荷与变形关系

4．3．3 碟簧参数计算

4．3 本章小结

5 新型自动机动力学仿真分析

5．1 虚拟样机技术与动力学分析软件

5．2 多体系统动力学

5．2．1 多体系统建模理论

5．2．2 多刚体系统运动学方程

5．2．3 多刚体系统动力学方程

5．3 自动机虚拟样机仿真

5．3．1 模型简化与导入

5．3．2 添加约束

5．3．3 旋加载荷

5．4 仿真结果分析

5．4．1 发射榴弹自动机仿真特性分析

5．4．2 发射甲弹自动机仿真特性分析

5．5 后坐特性影响参数分析

5．5．1 后坐质量对后坐特性的影响

5．5．2 气腔初压对后坐特性的影响

5．5．3 射角对后坐特性的影响

5．6 本章小结

6 关键零部件强度校核

6．1 闩体强度校核

6．2 炮箱强度校核

6．3 凸轮滚销强度校核

6．4 拨弹轮强度校核

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献