火炮摇架设计

中北大学2009届毕业设计说明书目 录1引言12摇架设计的基本知识32.1摇架的分类32.2摇架设计的一般步骤42.2.1摇架结构设计42.2.2摇架受力分析42.2.3摇架的强度验算42.2.4绘制摇架工程图纸。43 122MM榴弹炮摇架方案设计53.1摇架结构设计53.1.1摇架结构的选择53.1.2摇架基本尺寸的确定53.2摇架受力分析73.2.1作用在滑轨上的力73.2.2作用在高低齿弧上的力113.2.3作用在耳轴上的力143.3摇架强度验算183.3.1摇架本体强度验算183.3.2耳轴托箍强度验算243.3.3耳轴强度验算283.3.4高低齿弧连接强度计算304 总结34参考文献35致谢36第 I 页 共 I 页1引言榴弹炮是一种身管较短，弹道比较弯曲，适合于打击隐蔽目标和面目标，歼灭、压制暴露的和隐蔽的（遮蔽物后面的）有生力量和技术兵器，破坏工程设施、桥梁、交通枢纽等，是地面炮兵的主要炮种之一。其口径较大，杀伤力威猛，主要由炮身、炮架和瞄准装置组成。按其机动方式，可分为牵引式和自行式榴弹炮两种。其具备以下特点，1射程远。美国M110系列火炮其身管长为37倍口径，最大射程为29.1公里（发射火箭增程弹）。2射速快。在同一时间内落弹较多，亦即火力密度大，毁伤能力高。美国M110火炮最大射速为1.5发/分，持续射速0.5发/分，而国产203榴弹炮的最大射速为2发/分，持续射速为1发/分。3弹药威力大。与目前国际上所有同口径火炮相比，我国炮弹威力处于领先地位。 4寿命长。我国203毫米榴弹炮配用的是全可燃药筒，全部药筒都可以在药室中燃烧殆尽。配合大药室、大装药量、长身管、低膛压的设计，减缓了炮膛的烧蚀，大幅度提高了火炮身管寿命。因此，研究和开发新型榴弹炮是世界各国军方的重点。20世纪60年代至今，榴弹炮已发展到炮身长为口径的3044倍，初速达827米秒，最大射角达75， 发射制式榴弹，最大射程达24500米，发射火箭增程弹最大射程达30000米，是进行地面火力突击的主要火炮。由于榴弹炮的性能有了显著提高，能遂行同口径加农炮的任务，因而有些国家已用榴弹炮代替加农炮。随着科学技术的发展，火箭弹导弹等新型弹丸的出现使各类火炮一度有被取代之势。然而一些近代的局部战争，如海湾战争表明在未来的高科技战争中火炮仍然是贯穿战争始末和杀伤敌人保存自己的重要手段，装甲与反装甲，野战防空和猛烈压制敌兵表明火炮仍是现代战场地面火力的骨干力量。其作用和地位是其他尖端武器所不能取代的。我国火炮武器在新时期虽然有了长足的发展，但与先进国家相比，差距还是很明显。综合国情，现代战争的作战特点要求我国兵器必须具有精确打击能力 、远程攻击能力、高效毁伤能力、全天候作战能力、良好的隐身机动和保护能力。这促使火炮领域发生深刻的变化。作为常规武器的火炮，其火力运用将更加频繁，机动灵活的火炮将不仅是战斗行动的保障，而且也是贯穿战斗全过程的骨干力量。所以，火炮向着威力越来越大、机动性越来越强、寿命越来越长、反应能力越来越迅速、战场生存能力越来越强的方向发展。122mm 榴弹炮的研制因此而成为必须。由于我国地域辽阔，边界线长，北方多山等地理特征决定了我军必须制定机动灵活的战略战术，对于火炮不仅强调有足够的威力，而且要求良好的机动性。反应迅速，快速机动，火力迅猛，支援有力，应变各类突发事件游刃有余。这就要求武器工业，尤其是我们火炮人，要有相应的发展规划，使高新技术成果在火炮武器工业的花园里开出绚丽之花。本篇论文将首先介绍122mm榴弹炮摇架的基本知识，然后进行摇架结构设计和尺寸设计，再对此摇架进行受力分析和强度验算，最后完成摇架结构简图，最终完成对122mm榴弹炮摇架方案设计。2摇架设计的基本知识 现代牵引榴弹炮的摇架属于炮架结构中4架（摇架，上架，下架，大架，）之一，其作用是支撑后坐部分并为炮身的后坐和复进运动提供导轨，为炮身的俯仰提供枢轴，与某些部件连接提供支点和连接点，射击时将载荷传给其他架体。摇架是起落部分的主体，它与炮身反后坐装置和其他有关机构组成火炮的起落部分或俯仰部分。它与高低机和瞄具配合赋予炮身高低角。摇架上还安装有瞄具.半自动炮栓的开栓装置或自动机构，并连接有平衡机.高低齿弧和活动防盾等部件。.摇架主要由以下部分组成：供炮身作直线运动的导向部分；供炮身作俯仰的回转轴，一般称其为炮耳轴；赋予炮身俯仰运动的传动机构，如高低齿弧等。 摇架设计主要包括摇架结构设计，受力分析，强度验算和绘制摇架图纸。2.1摇架的分类 根据摇架本体剖面的概略形状，摇架一般分为3类。1槽形摇架（U-type cradle）槽形摇架的本体剖面U形。主要由槽形本体框.两条相互平行的长导轨.耳轴托箍.前托箍.高低齿弧等组成。两条长导轨与装在炮身上的滑轨配合，以约束炮身后坐.复进运动方向，并承受因弹丸回转力矩引起的扭距。一般的槽形摇架其槽口向上（U），有的火炮为降低火线而槽口下置，如原苏联D-30式122榴弹炮 76mm加农炮 130mm加农炮。2 筒形摇架（O-tyoe cradle）本体剖面为圆筒形的摇架。主要由长筒形本体.前后铜衬瓦.反后坐装置支坐.耳轴.护筒.定向栓室与各种支臂组成。如85mm加农炮 122mm加农炮。3 混合型摇架（composite cradle）.又称组合式摇架它兼有槽形和筒型的结构特点。一般由槽形摇架部分组成前部，套箍的构成筒形组成后部或同时组成后部，反后坐装置外筒做连接件和槽形框构成中部的组合式结构。优点是质量比槽形和筒形的小。缺点是各部件组合不当，会造成刚性不足和产生热变形。如122mm榴弹炮 152mm榴弹炮.根据制造摇架本体所用的毛坯不同。又可分为铸造造摇架、冲压铆接摇架和冲压焊接摇架三种。1 铸造摇架的优点是摇架上各种复杂型面都能在毛坯上铸造出来，但要求壁厚不能过薄。否则铸造将很困难。 因此这种摇架的重量较重。2 冲压铆接摇架。如果将薄壁部分改用薄板冲压，然后与摇架其余部分铆接在一起，这就是冲压铆接摇架，它克服了铸造摇架的缺点，减轻了摇架的重量。而且能满足较复杂的结构形状的要求。3冲压焊接摇架。随着焊接技术的不断发展，铆接逐渐被焊接代替，这不仅提高了劳动生产率，而且进一步减轻了摇架的重量。对于铸造摇架，也可将其分成几部分单独铸出而后铆接在一起，从而改善铸造工艺性。当然，冲压焊接摇架并不是所有部位均须用薄板冲压，对于一些形状较为复杂，刚度及强度要求较高的部位（如各种支座和耳轴座箍等），一般是采用铸件，而后与薄壁本体焊接在一起。2.2摇架设计的一般步骤2.2.1摇架结构设计1.摇架结构分析。按照摇架的结构特点、制造本体的毛坯、刚度、散热观点、工艺观点等方面，分析优缺点，权衡摇架与其他部件配合关系具体分析得出结果。 2确定摇架的基本尺寸。由于确定摇架结构尺寸牵连问题很多，仅分析一些主要问题。研究摇架与炮身的配合、反后坐装置的类型和布置同时也考虑摇架本体上须伸出一些支臂与其他部件连接等。根据火炮总体布置的要求，结合强度计算反复确定摇架的基本尺寸。3.对摇架的主要技术要求。保证炮身后坐和复进时准确定向和顺利滑行；保证耳轴安装的准确性；保证齿弧安装的准确性。 2.2.2摇架受力分析包括1作用在滑板上的力。2作用在高低齿弧与耳轴上的力。2.2.3摇架的强度验算1摇架本体强度验算。2铜滑板强度验算 3耳轴强度验算4高低齿弧与摇架连接部分的强度。2.2.4绘制摇架工程图纸。3 122mm榴弹炮摇架方案设计 原始数据火炮口径：d=121.92mm最大后坐长：=1.1m83式122榴弹炮身管理论外形83式122榴弹炮有关数据3.1摇架结构设计3.1.1摇架结构的选择 此122mm榴弹炮摇架方案，采用混合型摇架，又称“用反后坐装置加强的摇架”。混合型摇架可部分省去本体，外廓紧凑，质量较小，复进筒能承载力，改善本体受力，可抗回转力距，可部分容纳反后坐装置，炮身散热较快，维护保养容易，更可以省去或部分省去摇架本体，对减轻摇架重量很有利。其中，摇架本体的后部为槽型结构，导轨和炮尾配合滑动，前部有前托箍，它与炮身上的圆柱部配合并归正炮身滑行方向。由于射击时制退机发热膨胀，使摇架结构发生变形，为此特用槽形摇架框作为连接体将前后托箍连在一起。 图1.1 摇架结构简图3.1.2摇架基本尺寸的确定摇架与许多部件及一些机构有着密切的关系，考虑到摇架与炮身的配合、摇架与反后坐装置的连接和配合、高低机齿弧安置的位置、耳轴的位置、平衡机与摇架连接关系、变后坐机构的布置、半自动机或自动机的布置、润滑装置的布置以及后坐标尺的位置等问题。首先研究摇架与炮身的配合。摇架与炮身如何配合取决于摇架的结构形式；此摇架后部利用导轨及滑板与炮身连接；摇架前部利用衬板与炮身的圆柱面配合。前后滑板之间的距离不但决定着摇架的长度，而且与射击密集度有关。为保证炮身可以在摇架上自由滑动，滑板与导轨之间留有一定的间隙。这些间隙是造成炮身转动的原因，当间隙相同时，前后滑板之间的距离愈大，炮身转动的角度就愈小。因此，为了提高射击密集度，不但要设法减小间隙，而且不允许将前后滑板之间的距离过分缩小。这一距离还与受力有关，距离愈小，在发射时滑板和铜衬瓦上受的压力就愈大，磨损就越严重。为了防止磨损过快，滑板与铜衬瓦偏要有一定的接触面积。初步设计时可先取滑板长度为2 . 5 倍口径左右，前后滑板之间距离保持在10 倍口径左右，出此大致决定摇架的长度。 图1.2 摇架主要结构尺寸简图 其中， 火炮口径 d=121.92mm前后滑板距离滑板长度 2.5d=304.8mm最大后坐长 =1100mm为减短槽形摇架伸出炮尾后方的长度，特多设一对滑板，最后一对滑板可在后坐时滑出摇架导轨，只由前面两对滑板支撑。由于此时弹丸早已飞出炮口，故对射击密集度不会有影响。并将滑板和导轨的位置对调一下，滑板设在摇架上，导轨设在炮身上（图11）使得摇架长度缩短，炮身上带有被筒，将导轨设在被筒上。对于混合形摇架，反后坐装置本身即为摇架的一部分。外筒即相当于摇架的本体。采用套在炮身外面的同心式反后坐装置，反后坐装置摇架本体上还要伸出一些支臂与其他部件连接，臂，平衡机支臂等，有时还装有变后坐机构等。例如，瞄准具支臂，半自动开闩板支臂等。确定该摇架的结构尺寸，是根据该榴弹炮总体布置的要求，结合强度计算反复进行而得的。3.2摇架受力分析3.2.1作用在滑轨上的力 发射弹药时，炮身在火药气体压力作用下向后运动，反后坐装置阻止其后坐，产生后坐阻力，按照达朗贝尔原理，引入惯性力，则可以认为炮身是在火药气体压力、后坐阻力与惯性力共同作用下处于平衡状态。如果上述各力并不作用在同一直线上，就会产生回转力矩，这一力矩以及后坐部分的重量使摇架的滑轨上受有力，和 。取后坐部分为自由体，求反作用力 。对发射时的后坐部分受力分析， 图1.3 摇架后坐部分受力分析忽略弹丸回转力矩的作用，则所有外力和反作用力均作用在射面内，故它是一个平而力系问题。取后坐部分重心为坐标原点、后坐方向为X轴正方向、与X 轴垂直并向上的方向为Y 轴正方向、可以建立平衡方程如下 - (1.1) (1.2) (1.3) 由上得， 又=精确计算滑轨摩擦阻力其中，后坐部分重量后坐部分惯性力炮膛合力射角前后托箍中间点的距离，又称导向基线长 前后托箍中间点到后坐部分重心的距离制退机总阻力 液压阻力 S炮膛工作面积制退机紧塞装置摩擦力复进机总阻力 滑动摩擦系数 1.1 122mm榴弹炮设计诸元1名称 e数值93.726.70.05150.5712.5112.7926.0222.93由于和Q在后坐过程中是变化的，故随后坐行程而变化，且与射角有关，的最大值在9种情况时的最大值。又因为，122mm榴弹炮是不变后坐火炮，最大反力出现在时的瞬间， 表1.2 122mm榴弹炮设计诸元2射角 计算特征点 1 2 3后坐行程X（m）0.00870.0841.1制退机阻力（N）1705002700复进机阻力（N）4220040420101200膛内火药气体压力P（Ncm）235006620后坐部分重量（N）12300（N）3538395996773.4则，X=0.0087m = =70864.78 (N)=12300+7231.1=19531.2(N)=0.167231.1=1156.9(N)=0.1619531.2=3125(N)，X=0.084m = 32341.9(N) =1230032341.9= 20041.9(N)=0.1632341.9= 5174.7(N)=0.1620041.9= 3206.7(N)，X=1.1m = =16734.3(N) =12300+16734.3=29034.3(N)=0.1616734.3=2677.5(N)=0.1629034.3=4645.5(N)将上述结果列表 1-3 如下，负号表示力的作用方向与图1-3所示方向相反 表 1.3 导向部支反力计算结果表计算特征点点7231.119531.21156.93125点32341.9-5174.720041.93206.7 点16734.32677.529034.34645.5若中心线不在射面内，产生回转力矩，使滑板的侧壁产生反力，受力图如下， 图1.4 摇架滑板受力分析图3.2.2作用在高低齿弧上的力取起落部分为示力对象，外力距使起落部分向后回转（炮口抬高）受力如图1-5高低齿弧受力U的作用线沿着高低齿弧和齿轮啮合点的公法线方向，当外力距使起落部分向后回转（炮口抬高），此时高低齿弧前齿面与高低齿弧后齿面接触，U向后。当外力距使起落部分向前回转（炮口压低），此时高低齿弧后齿面与高低齿弧前齿面接触，U向前 时X (m)0.00870.0841 .1R (N)4109018445093070(N)3538395996773.4（N) 12300e (m) 0.0005d (m) 0.0075 (m) 0.432图1.5 起落部分受力分析图 表1.4 时，高低齿弧计算诸元射面内以耳轴为原点取XOY坐标，得平衡方程 （1.4） （1.5） （1.6）解1-4至1-5得 考虑到作用时间短，U值小于上式，取 R后坐阻力后坐部分重量 起落部分重量 K平衡机力 U作用于高低齿弧上的反作用力 S作用在耳轴上的反作用力 炮膛合力 e动力偶臂 d力R的作用线至炮耳轴的距离 X后坐行程高低齿弧的节圆半经则有，X=0.0087m =329.8(N)，X=0.084m =5978.5(N)，X=1.1m =32935.2(N)计算结果列表， 表1.5 高低齿弧受力结果表 X（m）0.00870.0841.1U（N） 329.8 5978.5 32935.23.2.3作用在耳轴上的力射面内各力对耳轴的作用力，受力分析如，图1-5由公式1-4，1-5得， 耳轴合力 S=每一个耳轴上的力 =S/2 与水平夹角 表1.6 S力计算已知数据 X (m)0.00870.0841 .1R (N)4109018445093070U (N)329.85978.532935.2（度) 48 (N) 15770（度） 34 K(N) 648901.7 耳轴受力S计算结果表 Rcos（N）4109018445093070Ucos（N）273.14950.227270Ksin（N）484704847048470T（N）-89833.1-237870.2-168810Rsin（N）000Usin（N）184333618377.8Kcos（N）428904289042890N（N）26936237848742.2S（N）93784.5239055.7169036.2（N）46892.2119527.884518.1X(m)0.00870.0841.1弹丸回转力矩对耳轴的附加作用力，弹丸回转力矩 其中，=0.57炮膛平均半径 61.71mm缠角弹底合力 最大膛压 0（N/cm）炮膛工作面积 S=119.58cm回转力矩最大值 =0.572350119.580.12576.171 =124248.77(Ncm)耳轴上附加最大作用力 =24362.5(N)l=510mm摇架耳轴之间的距离附加力矩作用的炮膛轴线垂直的平面，在不同射角下，有不同的水平分力和垂直分力。左耳轴， 右耳轴， 计算结果列表 垂直分力 水平分力 左耳轴 -24362.5 0 右耳轴 24362.5 0 表1.8 附加力计算结果表 （负号表示力作用方向与图1-5所示相反。）综合，射面内耳轴受力S与附加受力合成垂直分力： （左） （右）水平分力： （左） （右）向量和作用方向 （左耳轴与右耳轴相等）由表1.5与1.6得下表，表1.9 X=0.0087时耳轴受力表 左耳轴右耳轴 -10894.5 37830.5 -44916.6 -44916.6 13468 13468-44916.6 -44916.6 46218.9 58725.2表1.10 时耳轴合力数值表 X 0.0087 0.084 1.1 左耳轴46218.9 右耳轴58725.2 119527.8左耳轴=右耳轴84518.1左耳轴=右耳轴3.3摇架强度验算3.3.1摇架本体强度验算1）取危险断面a-a，计算强度。分隔为14个小分断面，计算断面的几何特性，设断面中性轴X-X，O-O轴与导轨上平面重合。如图， 图1.6 a-a断面几何特征图中铆钉孔的直径13mm,摇架本体璧厚6mm，表1.11 a-a断面几何特性各小断面代号面积计算公式面积值重心与0-O轴之距静距 B*hFcm Y cmS=FYcm1241.5120.759221.7310.2330.63-21.71.3-4.423.2-14.1440.710.87.5516.7126.095-0.61.3-0.7816.8-13.1063.1412.70.615.9527430.657-0.61.3-0.7823.3-18.178-20.61.3-1.5627.7-43.219-0.61.3-0.7829.2-22.78100.414.29.9515149.2511-0.61.3-0.7810.9-8.512-0.61.3-0.7816.9-13.18130.63.42.046.713.67续表1.11 a-a断面几何特性140.437.415575总和=62.81cm701.18cm中性轴 Yo=cm（至0-0轴的距离）则各分断面对中性轴的惯性距 其中，分断面对本身形心轴的惯性距 分断面形心至中性轴距离的平方与本身面积乘积计算列表1.12表1.12 惯性矩计算断面号分断面对中性轴的惯性距惯性距数值cm12+1210.45 1312.252 3 4074 5277.16 7 8 9 327310 11 12 285.213 43.2614576.2a-a断面 6174a-a面抗弯断面系数，危险点为距中性轴最远的A，B点抗弯断面系数A点=550厘米B点=337厘米2）计算a-a断面对中性轴X-X的弯曲力矩 摇架本体受力分析，对应计算三种情况其受力和如图， 图1.7 射角=0时，摇架对炮身反作用力图计算射角=0时的弯曲力矩， 已知数距，列表1.13 表1.13 计算已知数据 射角 计算特征点 1 2 3制退机阻力（N）1705002700复进机阻力（N）4220040420101200导轨处正压力7231.1-32341.916734.3导轨处摩擦力19531.2-5174.72677.5对a-a断面的力臂X185.479.1对中性轴的力臂 44.7对中性轴的力臂 5.3对中性轴的力臂 11.2，X=0.0087m=7231.185.4+0-4220044.7-19531.211.2= 1487550(N.cm)，X=0.084m= -32341.979.1+1705005.3-4042044.7-（-5174.7）11.2= 3403410(N.cm)-，X=1.1m=016734.3+27005.3-10120044.7-2677.511.2= 4539310(N.cm)弯曲力矩为负时，表明断面中性轴上部压缩，下部拉伸。3）计算a-a 断面的垂直作用载荷， ，X=0.0087m 42200-19531.2= 61731.2（N），X=0.084m 170500-40420+5174.7= 205745.3(N)，X=1.1m 2700-101200-2677.5= 106577.5(N) 载荷为负，表明a-a断面受压缩。4）计算a-a断面应力A点： B点： 表1.14应力计算结果列表1 射角 2 计算条件3a-a断面上弯曲力矩（Ncm）-1487550-3403410-45393104a-a断面上垂直载荷（N）-61731.2-205745.3-106577.55A点弯曲应力（N/cm）-2704.6-6188-8253.36B点弯曲应力（N/cm）4414.110099.113469.87断面垂直应力（N/cm）-9828-32757-169688A合成应力（N/cm）-3687.4-9463.7-18203.49B合成应力（N/cm）3431.36823.411773 正表示拉伸，负表示压缩。5）计算a-a面安全系数 摇架导轨材料20CrMnMo屈服点Q60，摇架框材料Q80， A点安全系数 =6000/1820.34=3.3B点安全系数 =8000/1177.3=6.83.3.2耳轴托箍强度验算耳轴托箍承受作用在耳轴上的力S与平衡机力K，如图1-8，耳轴托箍在第一排铆钉处的C-C断面受最大弯曲力矩故为危险断面，A，B为危险点。 图1.8 耳轴托箍受力图 C-C断面以中性轴X-X为对称线，为计算断面几何特性数将其分11断面，如图 图1.9 C-C断面几何特征图1） 计算抗弯断面系数 C-C断面的面积 F=2（212+2.51+4.52+25+4.52+0.525-0.5521.3） =106cm C-C断面对中性轴X-X的惯性矩 =2（5788+950+993+510.8+113+10.2） =16730cmC-C断面对X-X轴的抗弯断面系数，由图1-9有，B点到X-X轴的距离 =23.5cm A点到X-X轴的距离 =20cmA， B两点抗弯断面系数为 =836cm =713cm中性轴y-y到底面O-O的距离1，C-C断面对O-O的静矩 各分断面面积各分断面重心到O-O轴的距离 =2（241+2.53.25+92.25+103.5+92.25+51-6.51） =207.6cm2，y-y轴到O-O轴的距离 =1.95cm FC-C断面的总面积C-C断面相对中性轴y-y的惯性矩 =2（27.4+6.5+15.5+27.34+15.5+6.17） =196.82cmC-C断面相对中性轴y-y的抗弯断面系数 A点： =196.82/2.55=77cm =4.5-1.95A点到y-y的距离B点 =196.82/1.95=100.1cm =1.95B点到y-y的距离2） 计算C-C断面对两个中性轴的弯曲力矩及垂直作用载荷取时计算，由表1-5 单个耳轴最大垂直分力 N= 13468(N) 单个耳轴最大水平分力 T=118935.1(N) 单侧平衡机力 K=32445(N)由图1-5所示， K与垂直线夹角将K分解，= Kcos41=24486.5(N) = Ksin41=21285.8(N)对轴线X-X的弯曲力矩 = 51346.8-412448.65-22.22128.58+18.211893.51 =620787.6(N)对轴线y-y的弯曲力矩 = 8.11346.8+14.52448.65 =245963.5(N)垂直作用载荷P=+=2448.65-1346.8=11018.5(N)3） 计算C-C面上最大应力A点 =62078.76/836+24596.35/77+1101.85/106 =4040.8(N)B点 = 62078.76/713-24596.35/100.1+1101.85/106 = 3224(N) 负号表示压应力4） 计算C-C断面的安全系数 耳轴托箍的材料屈服点Q45 安全系数n=4500/404.08=11.133.3.3耳轴强度验算 假设耳轴所受载荷作用在耳轴工作段的中点，由下图1.10 图1.10 耳轴载荷作用图图中， D=60mm d=27mm L=26mm a=14mm d=32mm1) 弯曲强度计算 危险断面弯曲力矩 如图n-n为危险断面 由表1-7，作用在单个耳轴上的最大负荷 S=119527.8(N) n-n断面的弯曲力矩 119527.81.4=167338.9(Ncm) n-n断面的抗弯断面系数计算 W=20.34cm弯曲应力计算 =16733.89/20.34=8227.1(N/cm)弯曲安全系数 已知耳轴材料屈服点Q45 弯曲安全系数 n=4500/822.71=5.472) 剪切应力计算 Fn-n断面面积 F=22.53cm 故 =11952.78/22.53=530(N/cm)3）危险断面的合成应力计算 1341.81(N/cm)4）耳轴安全系数 n=4500/1341.81=3.353.3.4高低齿弧连接强度计算 高低齿弧用2个=40的螺栓与摇架本体上的后套箍连接， 由表1-5有 ，后坐终了时，齿弧受力最大U=32935.2N 由图1.11，对高低齿弧 图1.11高低齿弧受力分析图 齿弧受力分解为， =32935.2cos30=28392.4(N) =32935.2sin30=17603.3(N) 其中， = 1）螺栓上的受力 根据高低齿弧连接特点，可将其近似简化为一个具有悬臂端的双支梁，时其载荷作用于悬臂端，如图 图1.13 螺栓AB受力图列平衡方程，得 2839.24(N) = = 2508.7(N)其中 =32.4cm = 2508.7-1760.33= 42690.3(N)螺栓上的合力，螺栓A A= 42690.3(N)螺栓B B=37887.8(N)2）螺栓强度计算高低齿弧螺栓连接方式如图，1.14图1.14 高低齿弧螺栓连接方式图图中，d=40mm L=55mm K=35mm剪切应力计算 螺栓A = =1699.4(N) 螺栓B =1508.3(N) n=2剪切面数量挤压应力计算 螺栓A =2371.7(N/cm) 螺栓B =2104.9(N/cm)螺栓许用应力计算 螺栓材料的屈服点Q60，螺栓许用挤压应力 18002400(N/cm)螺栓最小安全系数为 =1200/169.94=7.14 总结 该设计方案选用混合式摇架，参考了83式122mm榴弹炮摇架的机构原理，设计经验及方法。该摇架外廓紧凑，质量较小，复进筒能承载力，改善了本体受力，可抗回转力距，可部分容纳反后坐装置。炮身散热较快，维护保养容易，更可以省去或部分省去摇架本体，对减轻摇架重量很有利。其中，摇架本体的后部为槽型结构，导轨和炮尾配合滑动，前部有前托箍，它与炮身上的圆柱部配合并归正炮身滑行方向。由于射击时制退机发热膨胀，使摇架结构发生变形，为此特用槽形摇架框作为连接体将前后托箍连在一起。经过对所设计摇架的滑轨，高低齿弧，耳轴等受力分析，经过强度校核，该摇架满足要求。参考文献1 谈乐斌,张相炎,管红根,陈新,戴劲松,陈常顺.火炮概论M.北京：北京理工大学出版社,2005.198.2 孟金友. 谈世界自行火炮的发展(上) J现代兵器，1989，第9期：810 3 曹红松,张亚.兵器概论M.北京:国防工业出版社,2008.1125.4 张相炎.火炮设计概论M.北京:北京理工大学出版社,2005.3189.5 中国人民解放军后字412部队.火炮设计手册.中国人民解放军炮兵602厂.1975.56 孟慎非.火炮专业与火炮装备的发展.火炮技术与武器装备专题情报研究论文集D.北京,2000.1212.7 罗书林.苏M1974式122毫米自行榴弹炮分析 J. 现代兵器1983，第9期8 华恭,伊玲益.火炮设计M.北京:国防工业出版社,1982.198210 9 金黎. 亚洲国家对自行榴弹炮的需要 J国外坦克，2006，第12期：15.10 孔凡清，将言. 铁甲战神在怒吼 J. 坦克装甲车辆，2006，第7期：7.11 金志明. 枪炮内弹道学 M. 北京：北京理工大学出版社,2004：1-335.12 濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,200613 刘鸿文.材料力学.北京:高等教育出版社,200614 张东妍等.无座力炮设计手册.北京:国防工业出版社,1978（9）15 杨则尼等.无后座炮设计.北京:国防工业出版社,1983(6)致谢 本文从论文的选题，写作、修改到最后的定稿，得到了我的指导老师刘树华教授的悉心指导。特别是他多次细细询问工作进度，并在我陷入瓶颈时及时地指点迷津，使我柳暗花明。难以忘记，微雨的清晨他第一个到炮库，等待绘图犯难的我；难以忘记，在炎热的中午他依然坚守岗位，为我答疑解惑；难以忘记，在我精神懈怠时，他厉声的谆谆教导授人以鱼不如授人以渔。刘教授的耳濡目染，使我更正了思想观念，体会到学术风尚，对我以后的工作影响深远。 此外，还要感谢在这次设计中对我提供帮助的所有良师益友。感谢曹广群老师.薛百文老师在绘图上的点拨。同时,也要感谢在论文写作过程中，帮助过我、并且共同奋斗四年的大学同学们。能够顺利完成此次设计，是因为一路上有你们。再次衷心地感谢所有在我论文写作过程中给予过我帮助的人们，祝你们身体健康，工作顺利，谢谢！第 36 页 共 35 页