火炮开闩方向改变时的有关力学问题研究

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1、图书分类号TJ391密级非密注1UDC623硕士学位论文火炮开闩方向改变时的有关力学问题研究TheResearchabouttheRelevantMechanicsProblemsofGunWhentheDirectionofBreechblockOpeningChanged廖辉指导教师（姓名、职称）王刚副教授申请学位级别工学硕士专业名称兵器发射理论与技术论文提交日期2015年4月11日论文答辩日期2015年6月2日学位授予日期________年______月______日论文评阅人狄长春范社卫答辩委员会主席朵英贤2015

2、年5月31日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类火炮开闩方向改变时的有关力学问题研究摘要大多数传统立楔式炮闩采用的是向下开闩的设计，闩体相对于炮尾向下方运动，因此必须预留一定空间供炮闩运动。当把该结构运用到舰炮上时，根据任务要求，由于要在炮尾下方布置自动供输弹系统和俯仰系统，向下运动的炮闩可能会与这些系统产生冲突，不利于实现大仰角、紧凑结构的设计要求。为了满足舰炮系统的结构要求，最简便的方案是将向下开闩的炮尾结构整体翻转，让闩体向上开启，避免对炮尾下方结构产生影响。然而改变开闩方向后，火炮的开闩和抽壳特性会产生一系列未

3、知的改变。本课题研究的目的在于分析大口径火炮开闩方向改变后，与开闩、抽筒过程相关运动规律的改变情况。得到的结果将为火炮设计时选取开闩方向提供一定的参考，也有助于类似结构的设计工作。本研究针对大口径舰炮，从理论计算、多刚动力学仿真、有限元仿真三个角度进行研究。首先利用弹塑性理论和有限元方法计算出火炮的抽筒阻力，再在三维软件Pro/E中建立火炮后坐部分的模型，将建立好的模型导入多刚体动力学软件ADAMS中，通过合理简化、添加运动副、添加接触等方法建立火炮复进过程的虚拟样机，并对比分析不同开闩方向的火炮复进抽筒相关特性，最后利用

4、有限元软件ABAQUS计算两种开闩方向时的炮尾部件（开闩板、凸轮、关闩杠杆、曲臂、抽筒子等）的应力，得到不同开闩方向的火炮构件的力学特性。多刚体动力学的分析结果表明，火炮采用上开闩设计后，相对于下开闩模型的最大抽筒速度下降了约1.4%，最大开闩速度下降了约3.4%，但关闩到位速度却有比较大幅度的提高。利用有限元方法得出火炮的开闩板、凸轮、曲臂、曲臂轴的应力在向上开闩时会比向下开闩有所增加，幅度约在10%到20%之间，而抽筒子、支筒、关闩杠杆构件在采用向上开闩方式时应力则会下降，降幅在10%左右。研究的相关结果表明，改变开闩

5、方向后，火炮力学特性会发生小幅度的变化，但是变化程度都在可接受的范围内。不论采取向上或向下的开闩结构，都可以保证火炮开闩抽筒结构的可靠性。关键词：炮闩，抽筒系统，多刚体动力学，有限元分析TheResearchabouttheRelevantMechanicsProblemsofGunWhentheDirectionofBreechblockOpeningChangedAbstractThedirectiontoopenbreechblockofmosttraditionalgunisdownward,soithastore

6、servesomeroomforthebreechblock’sopening.Whenthisconstructionappliedtonavalgun,itwillhavesomecollidebecausethefeeding-rammingsystemandpitchingsystemunderthebreech.Tomeettherequirementofnavalgun,wecanoverturnthebreech,letthebreechblockmoveup.Nonetheless,thechangesof

7、themechanicsregularofbreechblockanddrawersareunknown.Theaimofthisresearchistostudythechangesofbigcalibergunwhichhasthedirectiontoopenbreechblockchanged.Theresultofthispapercanhelpthedesignerstodecidethedirectionofbreechblockopening,alsocontributetothejobofconverti

8、ngthegroundartilleryintonavalartillery.Therearethreeapproachesinthisresearchtofinishthisstudy,wecanmaketheoreticalcalculations,multi-rigid-bodydynamicss