山西中北大學(xué)機電工程學(xué)院 郭佼瑞 姚養(yǎng)無 柴鋼 孫海濤

引言

鏈式自動武器，是一種新型的外能源自動武器，可作為多種作戰(zhàn)平臺上常用的武器裝備。鏈式機槍既可替代傳統(tǒng)的大口徑機槍使用，在鏈式機槍變射頻的情況下亦實現(xiàn)單發(fā)射擊，即可作為狙擊武器使用，可見，鏈式原理有效提高了武器的應(yīng)用性能，擴展了武器的使用范圍。本文通過仿真鏈式機槍自動機部件動力學(xué)特性為鏈式原理在自動武器應(yīng)用方面提供一定的理論參考。

1 鏈式機槍虛擬樣機模型的建立

1.1 三維實體建模

利用三維繪圖軟件UG建立自動步槍各零件的三維圖，然后裝配到一起形成自動步槍的三維實體模型，如圖1所示。

圖1 鏈式機槍全槍模型

1.2 基本假設(shè)

為了保證盡量接近真實情況且高效地進行仿真計算分析，做出以下一些假設(shè)：

（1）忽略鏈式機槍自動機構(gòu)件運動過程中產(chǎn)生的變形以及構(gòu)件之間的裝配誤差，認為鏈式機槍自動機各構(gòu)件均為剛性。

（2）內(nèi)彈道計算過程符合火藥燃燒理論的基本假設(shè)。

1.3 鏈式機槍虛擬樣機模型

將UG軟件中建立并裝配好三維實體模型，然后轉(zhuǎn)化為Parasolid格式，通過RecurDyn軟件的特定數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入，從而生成鏈式機槍自動機的虛擬樣機模型，成功導(dǎo)入模型構(gòu)件之后，將導(dǎo)入模型與鏈條鏈輪組件裝配，進而對模型進行簡化。更改模型的構(gòu)件名稱，修改材料屬性。

在RecurDyn/View中虛擬樣機模型如圖2所示。

圖2 鏈式機槍虛擬樣機模型

本模型主要考慮的約束如下：

（1）固定副：下機匣與地面；上機匣與下機匣；四個鏈輪軸與下機匣；支撐軸與下機匣；節(jié)套與下機匣；四個凸臺與下機匣；節(jié)套與上機匣；槍管與節(jié)套；膛口制退器與槍管；底座與鏈輪軸；四個鏈輪與鏈輪軸；解脫塊與上機匣；導(dǎo)柱體與槍機框；卡隼銷與槍機框等。

（2）平移副主要為槍機框與底座等。

（3）回轉(zhuǎn)副主要為槍機與槍機框；滑塊與滑塊座；卡隼與卡隼銷等。

（4）鏈條鏈輪裝置中的約束。

2 鏈式機槍虛擬樣機模型的驅(qū)動施加

利用RecurDyn中特有的chain工具包，建立鏈傳動裝置，并對鏈輪與鏈條滾子間以及鏈條鏈節(jié)間添加了相應(yīng)的接觸關(guān)系。當鏈式機槍的射頻為600發(fā)/min時，自動機一個工作循環(huán)過程周期為0.1s，再轉(zhuǎn)換為鏈傳動裝置中的鏈輪的角速度即為36000d/s。

3 鏈式機槍自動機射頻為 600發(fā)/min時的仿真結(jié)果

圖3 槍機框位移隨時間變化的運動特性曲線

圖4 槍機框速度隨時間變化的運動特性曲線

從圖3可以看出槍機框在一個循環(huán)周期0.1s內(nèi)的位移變化規(guī)律，槍機框運動的理論距離為218mm，但是在實際情況中，當槍機框運行到鏈條的前后兩個直線段的極限位置時，由于鏈傳動中，鏈條運動時會有一些晃動，造成滑塊在該位置也會產(chǎn)生波動，從圖中可以觀察到槍機框運行的最大位移處為220mm左右，與鏈式機槍自動機工作循環(huán)行程基本一致。從圖4中得出槍機框的運行速度最大值大約為7m/s，與之前理論分析的鏈條速度結(jié)果一致。

4 結(jié)論

通過建立某鏈式機槍自動機的虛擬樣機仿真模型，仿真分析得到該鏈式機槍自動機構(gòu)件的動力學(xué)參數(shù)，為槍械的研制分析提供了很好的依據(jù)，大大降低了制造試驗的時間和費用，從而對于鏈式原理在自動武器上的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

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