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第1篇 自动武器动力学 1

1.1 自动武器凸轮传动分析的机构单元法 1

1.1.1 凸轮的理论轮廓曲线 1

1.1.2 机构单元的位移函数、传递比和传动效率 2

1.1.3 机构的运动微分方程 5

1.2 导气装置的气体动力学 6

1.2.1 气室中的气流方程 6

1.2.2 气室中的准定常气流方程 11

1.3 弹带运动及输弹阻力 12

1.3.1 概述 12

1.3.2 集中质量--拉伸弹簧模型 13

1.3.3 弹性带模型 15

1.4 二自由度武器机构动力学 19

1.4.1 武器机构及体部运动微分方程的动力耦合 19

1.4.2 影响系数αv、βv及γv的确定 23

1.4.3 求影响系数αv、βv及γv的示例 24

1.4.4 体部运动方程的另一形式 28

1.5 二自由度武器机构的撞击 29

1.5.1 简单机构的撞击 29

1.5.2 二自由度多构件的撞击 32

1.5.3 考虑构件有离散的撞击 35

1.6 平面运动机构的动力分析 37

1.6.1 包含有平面运动构件的微分方程 37

1.6.2 方程中系数的计算方法 38

1.6.3 二自由度系数中平面运动构件的运动方程 42

1.7 二自由度机构动反力及其动力设计 44

1.7.1 简单机构的动力反作用力 44

1.7.2 多构件机构的动力反作用力 45

1.7.3 机构的动力设计 46

1.8 凯恩方程在武器机构动力学中的应用 53

1.8.1 凯恩方程 53

1.8.2 平动机构的分析 55

1.8.3 定轴转动机构的分析 58

1.8.4 平面运动机构的分析 62

第2篇 转管与链式自动机的原理及动力分析 65

2.1 转管炮的结构原理 65

2.1.1 转管炮的发展概况 65

2.1.2 转管炮的结构和动作原理 66

2.2 自身能源转管武器原理 70

2.2.1 自身能源转管武器工作原理 70

2.2.2 首发起动 71

2.2.3 点射间的能量储存 73

2.2.4 全炮协同动作 74

2.3 链式自动炮原理 76

2.3.1 链传动装置和机心组 77

2.3.2 双路供弹系统 79

2.4.1 梯形加速度凸轮的设计 81

2.4 转管炮机心凸轮设计及动力分析 81

2.3.3 缓冲装置 81

2.4.2 正弦形加速度凸轮的设计 86

2.4.3 机心组的动力分析 91

2.5 外能源转管自动机动力学 92

2.5.1 主要机构的结构参量 92

2.5.2 自动机运动微分方程 94

2.5.3 自动机的数学模拟 96

2.6 自身能源转管自动机动力学 96

2.6.1 导气式转管自动机结构原理 97

2.6.2 旋转驱动部分的结构参量 100

2.6.3 自动机的动力学模型 101

2.6.4 导气式转管自动机设计若干问题 104

2.7 转管自动机炮箱抛物线凸轮的设计 104

2.7.1 抛物线凸轮结构参数的稳定 104

2.7.2 曲线段设计方案的优选 107

2.8.1 转管炮的外弹道特性 109

2.8 转管炮外弹道的若干问题 109

2.8.2 炮管旋转对初速的影响 111

2.8.3 弹轴运动的起始条件及其影响 111

2.8.4 炮管偏离旋转轴线的影响 113

2.8.5 转管排列锥角与射击位置的确定 113

2.8.6 左右射向的修正 113

2.8.7 算例 114

第3篇 自动武器结构动力学 116

3.1 自动武器结构动力学概论 116

3.1.1 结构动力学模型概述 116

3.1.2 模态分析方法 117

3.1.3 结构动态优化设计 121

3.1.4 武器振动与射击精度 122

3.2 自动武器结构动力学分析方法 123

3.2.1 模型建立的基本方法 123

3.2.2 动力学模型 124

3.2.3 自动武器结构特征值问题 125

3.2.4 自动武器的结构响应 128

3.3 机枪结构动力学分析 129

3.3.1 结构的离散化处理 129

3.3.2 架设边界条件的处理 133

3.3.3 载荷处理 134

3.3.4 机枪动态特性 136

3.4 应用模态分析技术求高射自动炮的特征值 136

3.4.1 模态分析原理简述 136

3.4.2 实验模态分析方法 141

3.4.3 对双37mm、高炮进行实验的模态分析 144

3.5 应用分枝模态综合法估算机枪低阶模态 150

3.5.1 假设及分枝的确定 150

3.5.2 分枝模态集 151

3.5.3 质量和刚度矩阵 152

3.6.1 固有特性灵敏度分析的直接法 154

3.6 结构灵敏度分析 154

3.6.2 随机激励的响应灵敏度分析 156

3.6.3 灵敏度分析在结构动力修改中的应用 160

3.7 机枪动态选择性优化设计 164

3.7.1 机枪灵敏度分析的目标函数与变量 164

3.7.2 机枪灵敏度分析模型及结果 165

3.7.3 机枪动态特性优化设计 167

3.8 随机扰动对自动武器机械散布的影响 171

3.8.1 机械模型及假设 171

3.8.2 公式推导 172

3.8.3 随机动态选择性 174

3.8.4 计算实例 177

3.9 自动武器的振动与射击密集度 178

3.9.1 射击密集度模型及弹道散步参量 178

3.9.2 半约束期的起始扰动 181

3.9.3 后效时期的起始扰动 184

3.9.4 起始扰动的均值和均方差 186

第4篇 自动武器的动态响应力分析 189

4.1 自紧身管的应力分析 189

4.1.1 自紧身管的应力 189

4.1.2 身管热应力分析 192

4.1.3 内压和温差条件下的自紧身管应力分析 195

4.2 提高身管寿命的措施 196

4.2.1 概述 196

4.2.2 身管镀铬 198

4.2.3 缓蚀添加剂的应用 200

4.3 开挖计算在火炮设计中的应用 201

4.3.1 开挖问题计算 202

4.3.2 厚壁圆筒的开挖计算 202

4.4 膛口制退器效率分析 206

4.4.1 制退器的气动原理 206

4.4.2 制退器效率计算方法 209

4.5.1 有限元方程的建立及求解 211

4.4.3 计算实例 211

4.5 闭锁机构撞击强度分析 211

4.5.2 原始参数的确定 213

4.5.3 计算实例 214

4.6 闭锁机构疲劳寿命分析 215

4.6.1 材料的疲劳寿命与应变的关系 215

4.6.2 疲劳寿命的分析计算 217

4.6.3 计算实例 218

4.7 开式链节脱弹过程分析 220

4.7.1 脱弹过程的力学模型 220

4.7.2 脱弹过程分析 223

4.7.3 计算实例 226

4.8 抽壳力分析 227

4.8.1 基本假设 228

4.8.2 弹壳的自由膨胀 228

4.8.3 弹壳与弹膛的共同膨胀 229

4.8.4 弹壳的弹性恢复 230

4.8.5 抽壳力 231

4.8.6 抽壳特性 232

4.8.7 抽壳力模型的改进 236

4.9 螺旋压缩弹簧的动力分析 236

4.9.1 簧圈振动方程 237

4.9.2 压力波的反射 237

4.9.3 相关线 239

4.9.4 定解条件 241

4.9.5 计算实例 242

4.10 导气管式导气装置分析计算 243

4.10.1 导管中的气流方程 244

4.10.2 初始条件与边界条件的处理 248

4.10.3 计算结果的分析 249

5.1 现代步兵自动武器的结构特征 251

5.1.1 提高使用性能 251

第5篇 自动武器的结构设计 251

5.1.2 完善总体结构 252

5.1.3 增强自动机工作可靠性 253

5.2 现代航空自动武器的结构特征 255

5.2.1 典型自动工作原理 255

5.2.2 典型自动机构 256

5.3 现代高射武器的结构特征 259

5.3.1 提高战术技术性能 259

5.3.2 采用新原理和新结构 260

5.4 混合膛线设计 262

5.4.1 膛线导转侧力及最佳规律 262

5.4.2 等缠角及变缠角膛线特征 263

5.4.3 弹带初始削光及自由行程 266

5.4.4 混合缠度膛线 266

5.5.2 坡膛与弹头的配合计算 268

5.5.1 坡膛与弹头配合的要求 268

5.5 枪管坡膛设计 268

5.5.3 坡膛设计计算实例 272

5.6 自动机加速机构设计 274

5.6.1 加速机构概述 274

5.6.2 加速机构设计 275

5.6.3 加速机构传动凸轮型面设计示例 276

5.7 平衡机优化设计 278

5.7.1 理论计算公式 279

5.7.2 优化设计的数学模型 280

5.7.3 优化设计方法 282

5.7.4 设计实例 283

5.8 驻退机优化设计 283

5.8.1 理论计算公式 283

5.8.2 驻退机优化设计的数学模型 286

5.8.3 设计实例 287

5.9.2 目标函数的选择 288

5.9.1 设计变量的确定 288

5.9 瞄准机传动方案优化设计 288

5.9.3 约束条件的确定 291

5.9.4 优化方法的选择 292

5.10 弹链输弹机构传动优化设计 292

5.10.1 应用最优控制理论的一般优化设计方法 293

5.10.2 凸轮式弹链输弹机构传动优化设计 294

5.11 弹匣最小体积设计法 300

5.11.1 托弹簧的设计 300

5.11.2 托弹簧负荷的选择 302

5.11.3 设计实例 303

5.12 气体液压式输弹机结构设计 305

5.12.1 输弹机设计的依据 305

5.12.2 输弹机结构尺寸和气体参量的确定 305

5.12.3 输弹机的总体设计 308

5.13.1 弹簧最小装配体积设计 309

5.13 圆柱螺旋压缩弹簧双目标优化设计 309

5.13.2 弹簧最低工作应力设计 312

5.13.3 “2.5法”的验证 313

5.14 多股圆柱螺旋弹簧设计 314

5.14.1 多股簧的特性曲线 314

5.14.2 多股簧的应力分析 316

5.14.3 多股簧的设计计算 320

5.15 平面蜗线弹簧设计 322

5.15.1 平面蜗线弹簧的应力分析 322

5.15.2 平面蜗线弹簧的示性曲线和刚度 325

5.15.3 平面蜗线弹簧的设计 326

5.16 摩擦缓冲器设计 328

5.16.1 枪机在摩擦缓冲器作用下的运动 328

5.16.2 摩擦缓冲器的设计要点 332

5.16.3 设计实例 333

6.1.1 预测中的数学方法 334

6.1 武器系统的综合评估概况 334

第6篇 武器的评估 334

6.1.2 方案的评估及决策 335

6.1.3 模糊数学法在评估中的应用 336

6.2 应用模糊数学评估系统的技术 338

6.2.1 基础知识 338

6.2.2 评估基点 338

6.2.3 评估技术 339

6.3 利用模糊数学对小高炮进行评估 343

6.3.1 确定评判项目 344

6.3.2 综合评估 346

6.4 应用加权和法讨论步枪综合性能--火力突击性 347

6.4.1 步枪的火力突击性 347

6.4.2 步枪火力突击性的演变 350

6.4.3 班用枪族 351

6.4.4 从火力突击性看未来步枪 352

6.5.1 航炮对目标的作用效能 353

6.5 应用综合指标法评价航炮 353

6.5.2 航炮的使用效能 357

6.5.3 航炮的发射效能 359

6.5.4 航炮的非威力指标 359

6.6 高射炮系统的效费分析方法 361

6.6.1 系统效费分析的一般方法 361

6.6.2 高射炮系统综合效能模型及其计算方法 361

6.6.3 计算高射炮系统效能的实例 367

6.6.4 费用计算 369

6.6.5 效费分析实例结果 371

6.7 自动武器可靠性分析与设计 372

6.7.1 可靠性模型的建立 372

6.7.2 可靠性预计 377

6.7.3 可靠性分配 379

参考文献 384