基于虚拟样机技术,用ADAMS软件建立了某型齿轮系统力学模型,进行了仿真研究,模型中用二维曲线-曲线接触定义齿轮副约束,并计及了摩擦力的作用。仿真结果与理论分析结论一致,证明了在齿轮系统中应用此种方法建立模型的正确性。得到了某一特定传动条件下单对齿轮轮齿法向力及齿间摩擦力的变化规律曲线,从而可以指导齿轮系统的设计和优化。

为了用弹丸初速来辨识火炮装药号,基于MATLAB建立了某型火炮的内弹道计算仿真模型,分析了火炮实际使用过程中变化参量如装药号、药室增长量、药温、弹重对弹丸初速的影响。研究表明,仅通过弹丸初速不能有效地对火炮装药号进行辨识。提出了基于弹丸初速、药温并考虑药室增长量变化阶段的火炮装药号辨识方案,基于仿真数据和人工神经网络建立了辨识模型,仿真试验表明,该模型对火炮装药号的辨识正确率达到100%。

为考查前冲原理直接用于某型带常规反后坐装置的大口径火炮的可行性,基于火炮反后坐装置反面问题模型,借助数值仿真方法,获得了该型火炮正常发射和前冲发射时的动力学特性曲线,对其动力学特性指标的变化原因进行了深入分析,探讨了减小后坐阻力峰值的技术途径。研究表明,带常规反后坐装置的大口径火炮前冲发射时,后坐阻力峰值增大,发射周期变短,后坐部分实际行程变短;通过在复进速度最大时击发或者对后坐制动器简单调整都不能有效降低后坐阻力峰值。

针对目前火炮单筒身管设计忽略轴向应力的问题,提出了身管轴向应力的计算方法,给出了单筒身管强度设计修正公式,并以某火炮身管为例,分析了考虑轴向应力后身管实际强度曲线和身管理论外形的变化.结果标明,考虑轴向应力后,身管各截面实际承压能力增大,从炮□到炮尾趋于更加安全,在炮尾端面,身管实际承压能力提高3 . 5 % ,压坑深度允许量增加6 m m .该研究为火炮身管的精细化设计和使用提供了参考.

温度对火炮后坐装置工作性能影响十分复杂,基于某型火炮的内弹道和反后坐装置后坐反面问题模型,采用数值仿 真方法,系统分析了装药温度、驻退机温度、复进机温度单个变化和同时变化对火炮后坐阻力和后坐长度的影响.研究表明： 装药温度和驻退机温度变化对火炮后坐阻力和后坐长度影响较大;火炮首发射击和连续射击时,后坐阻力峰值和后坐长度 与温度之间并不是单调的增减关系;火炮连续射击可以达到更为苛刻的极限射击条件.

自紧身管是高膛压火炮普遍采用的身管,目前多采用液压和机械自紧方法。自紧弹自紧是一种较新的自紧方法,具有很高的效率,但是只能实现局部自紧。文中采用数值仿真方法,分析了某型火炮自紧弹自紧身管的相关问题,包括身管使用中要承受的最大压强、单筒身管和全长全塑身管的强度、自紧弹自紧身管的强度以及永久胀大比等。研究表明：单筒身管强度不能满足要求,自紧弹自紧后,身管膛底部分强度得到提高,身管各截面安全系数均大于1.2,自紧区域自紧度不超过0.45,膛线起始部永久胀大比不超过0.01%,自紧弹自紧身管能够满足强度要求。

火炮身管压坑允许深度曲线是战场判定受损身管能否继续使用的依据。在分析身管压坑允许深度曲线成因基础上,借助数值仿真方法研究了火炮射击条件变化对压坑允许深度曲线的影响。研究标明:目前使用的火炮身管压坑允许深度曲线存在较大的安全裕度,容易引起战场误判;不同射击条件下身管压坑允许深度曲线是不一样的;装药温度、装药号和药室增长量对身管压坑允许深度曲线有较大影响。

为考察不同强度理论下自紧身管强度的差异,对基于第三强度理论、第四强度理论开端、第四强度理论闭端自紧身管加工时、加工后和射击时身管截面应力分布进行了数值仿真,并计算了不同强度理论下某型火炮局部自紧身管的强度。研究标明:不同强度理论下自紧身管截面上应力分布曲线相似;在自紧度相同情况下,基于第三强度理论、第四强度理论开端、第四强度理论闭端的自紧身管强度依次变大。

单筒身管是目前火炮广泛采用的身管,我国单筒身管基于第二强度理论进行设计,要基于其他强度理论设计单筒身管,必须寻求与强度理论匹配的安全系数,确保不同强度理论设计出来的身管壁厚基本一致。文中通过研究给出了适合我国使用的基于第三和第四强度理论的单筒身管设计方法,数值仿真算例证明了方法的有效性。

枪炮身管设计压力曲线是设计身管壁厚的依据,考虑到目前确定身管设计压力曲线的方法较为复杂,提出用直线代替曲线的简化方法,该方法计算工作量减少一半以上,仍然具有足够的精度。两种典型火炮的数值仿真结果证明了该简化方法的有效性。该研究为枪炮身管快速设计提供了参考。