山西中北大學機電工程學院　　魏松波　王剛　張小石

基于虛擬樣機技術對手槍新型自動機的研究

山西中北大學機電工程學院魏松波王剛張小石

通過三維軟件和虛擬樣機技術對設計的新型自動機進行分析研究，驗證自動機的可行性和能達到的效果，為進一步降低手槍后坐力提供理論依據(jù)。

自動機；后坐力；虛擬樣機技術

引言

由于手槍經常是單手快速舉槍射擊，槍手在射擊時，手槍套筒后坐的過程中，由于槍機的后坐力方向與手槍的質心不在同一條軸線上，這樣套筒就會產生一個繞虎口握把點的翻轉力矩，迫使槍口上跳，因為手槍的握把虎口處總是處于槍管軸線下，這是手槍設計過程中的一個問題，從原理上來說，這個原因造成的槍口上跳是不能避免的。同時槍機后坐到位時撞擊套筒座，也會使手槍發(fā)生抖動，造成手槍的位置變動，影響了手槍的射擊精度，降低了手槍的作戰(zhàn)效能。而新型自動機可以減低槍機在后坐時的后坐力，減小對套筒座的撞擊力，提高射擊精度。本文通過對設計的新型自動機進行仿真，為在自動武器研究方面提供一定的理論參考。件進行建模，然后在相應的約束關系裝配在一起形成某手槍自動機的三維實體模型，如圖2所示。

圖2　裝配自動機的手槍整體模型

1　原理介紹

新型自動機采用的是能量遷移式原理，根據(jù)結構可以看出，當彈殼底火被擊發(fā)后，彈殼開始向后運動，當彈殼與槍機發(fā)生碰撞后，和槍機一起后坐，與槍機相連接的連桿通過凸起的凸輪，拉動槍管繞其軸線開始回轉，同時與連桿配合的偏移塊開始向下方繞著固定銷開始旋轉。這樣，新型自動機就把其后坐沖量一部分通過槍管回轉內耗掉，一部分通過連桿向槍管下方遷移。這樣，使槍機的轉換質量增大，槍機速度減小。

圖1　新型自動機各部件示意圖

2.2仿真時采用的基本假設

如果考慮所有因素的影響，會使仿真過程變得異常繁瑣，而且工作量會非常大，為了使仿真盡量接近實際情況，本文忽略一些次要因素的影響，對仿真做了一些假設：

（1）忽略活動構件在實際運動過程中產生的變形；

（2）假設所有的接觸面摩擦系數(shù)一致；

（3）假設活動構件均為剛性連接；

（4）內彈道計算過程符合火藥燃燒理論的基本假設。

2.3新型自動機虛擬樣機模型的建立

將在UG軟件中裝配好的模型通過文件的導出命令導出成為Parasolid格式的文件，通過ADAMS軟件的導入命令，將在UG中導出的文件導入在ADAMS軟件中。導入后在ADAMS/View界面模型如圖3所示。

2　自動機虛擬樣機模型的建立

圖3　新型自動機虛擬樣機模型

2.1新型自動機構件模型的建立

利用三維建模UG分別自動機各構

在虛擬樣機中模型參數(shù)的修改，各構件的命名，各構件材料屬性的定義，要考慮各構件之間的配合約束關系。

在本模型中，套筒座與地面為固定副，套筒座與偏移塊殼為固定副，套筒與套筒座為固定副，拉機炳與槍機為固定副，連桿與槍機為固定副，銷與偏移塊殼為固定副，槍管座與套筒座為固定副，槍機與套筒為平移副，偏移塊與銷為旋轉副，槍管與槍管座之間為旋轉副，拉殼鉤與槍機為旋轉副，套筒座與連桿由復進簧連接。槍管與連桿之間為接觸副，連桿與偏移塊之間為接觸副，偏移塊與偏移塊殼之間為接觸副，彈殼與槍管座、槍機、套筒之間為接觸副。

2.4內彈道力

由于槍機的后坐力是與彈殼之間的碰撞獲得的，要仿真槍機的運動形式，就必須算出手槍彈壓力，該槍采用的是9mm巴拉貝魯姆手槍彈，用MATLAB軟件算出彈殼內的時間膛壓曲線，如圖4所示。

圖4　 9mm巴拉貝魯姆手槍彈時間膛壓曲線

圖中橫坐標為時間，單位為ms，縱坐標為膛壓，單位為MPa。

將通過MATLAB軟件算出的手槍彈時間膛壓曲線另存為TXT格式的文本文件，并將這些離散的數(shù)據(jù)點導入ADAMS軟件中，并用ADAMS軟件中的AKISPL函數(shù)擬合出時間膛壓曲線，將算出膛壓力加載到彈殼上。

3　仿真結果分析

由圖5可知，槍機后坐的最大速度為7.67m/s，這種新型的自動機可以有效地降低槍機的后坐速度，理論上是可行的。

圖5槍機速度隨時間變化的

運動特性曲線圖

4　總結

為了降低手槍的后坐力，提高射擊精準度，本文對新型手槍自動機進行原理上的分析，并在UG軟件中建出實體模型，通過在ADAMS軟件中進行仿真分析，該原理可用有效，為手槍降低后坐力提供了一種新型的設計理念。

［1］袁點.微后坐沖鋒槍遷移式自動機參數(shù)匹配技術研究 ［D］.中北大學，2014：25-26.

［2］王瑞林，李永建，張軍挪.基于虛擬樣機的輕武器建模技術及應用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2014.1.

［3］105教研室.槍械設計原理［M］.南京：華東工程學院，1979.

魏松波，1987年出生，河南周口人，在讀研究生，研究方向：武器動力學仿真。