基于RecurDyn的鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)仿真研究

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

引言

鏈?zhǔn)阶詣?dòng)武器，是一種新型的外能源自動(dòng)武器，可作為多種作戰(zhàn)平臺(tái)上常用的武器裝備。鏈?zhǔn)綑C(jī)槍既可替代傳統(tǒng)的大口徑機(jī)槍使用，在鏈?zhǔn)綑C(jī)槍變射頻的情況下亦實(shí)現(xiàn)單發(fā)射擊，即可作為狙擊武器使用，可見，鏈?zhǔn)皆碛行岣吡宋淦鞯膽?yīng)用性能，擴(kuò)展了武器的使用范圍。本文通過仿真鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)部件動(dòng)力學(xué)特性為鏈?zhǔn)皆碓谧詣?dòng)武器應(yīng)用方面提供一定的理論參考。

1 鏈?zhǔn)綑C(jī)槍虛擬樣機(jī)模型的建立

1.1 三維實(shí)體建模

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

圖1 鏈?zhǔn)綑C(jī)槍全槍模型

1.2 基本假設(shè)

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

（1）忽略鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的變形以及構(gòu)件之間的裝配誤差，認(rèn)為鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)各構(gòu)件均為剛性。

（2）內(nèi)彈道計(jì)算過程符合火藥燃燒理論的基本假設(shè)。

1.3 鏈?zhǔn)綑C(jī)槍虛擬樣機(jī)模型

將UG軟件中建立并裝配好三維實(shí)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?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)的虛擬樣機(jī)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(jìn)而對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)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(jī)模型如圖2所示。

圖2 鏈?zhǔn)綑C(jī)槍虛擬樣機(jī)模型

本模型主要考慮的約束如下：

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

（2）平移副主要為槍機(jī)框與底座等。

（3）回轉(zhuǎn)副主要為槍機(jī)與槍機(jī)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?zhǔn)綑C(jī)槍虛擬樣機(jī)模型的驅(qū)動(dòng)施加

利用RecurDyn中特有的chain工具包，建立鏈傳動(dòng)裝置，并對(duì)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(dāng)鏈?zhǔn)綑C(jī)槍的射頻為600發(fā)/min時(shí)，自動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)過程周期為0.1s，再轉(zhuǎn)換為鏈傳動(dòng)裝置中的鏈輪的角速度即為36000d/s。

3 鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)射頻為 600發(fā)/min時(shí)的仿真結(jié)果

圖3 槍機(jī)框位移隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)特性曲線

圖4 槍機(jī)框速度隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)特性曲線

從圖3可以看出槍機(jī)框在一個(gè)循環(huán)周期0.1s內(nèi)的位移變化規(guī)律，槍機(jī)框運(yùn)動(dòng)的理論距離為218mm，但是在實(shí)際情況中，當(dāng)槍機(jī)框運(yùn)行到鏈條的前后兩個(gè)直線段的極限位置時(shí)，由于鏈傳動(dòng)中，鏈條運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有一些晃動(dòng)，造成滑塊在該位置也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，從圖中可以觀察到槍機(jī)框運(yùn)行的最大位移處為220mm左右，與鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)工作循環(huán)行程基本一致。從圖4中得出槍機(jī)框的運(yùn)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?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)的虛擬樣機(jī)仿真模型，仿真分析得到該鏈?zhǔn)綑C(jī)槍自動(dòng)機(jī)構(gòu)件的動(dòng)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(yàn)的時(shí)間和費(fèi)用，從而對(duì)于鏈?zhǔn)皆碓谧詣?dòng)武器上的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

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