節(jié)制桿式制退機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：學(xué)院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院動(dòng)力機(jī)械系 專 業(yè)： 武器系統(tǒng)與發(fā)射工程 題 目： 節(jié)制桿式制退機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 年 月 日后坐正面問(wèn)題計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1自由后坐運(yùn)動(dòng)計(jì)算1.1彈丸在膛內(nèi)時(shí)期時(shí)（0<t<tg）根據(jù)已經(jīng)給定參數(shù),查找所要的參數(shù)如表所示：口徑：d=23mm 最大射角：彈丸質(zhì)量：m=0.2kg 裝藥質(zhì)量：炮膛橫截面積： 后座部分質(zhì)量：炮口制退器效率： 火藥氣體作用系數(shù)：后座長(zhǎng)度：某瞬時(shí)后坐部分的絕對(duì)速度和后坐位移分別為W和L,彈丸的速度和位移分別為v和l，則有：,根據(jù)已給的初值計(jì)算得：序號(hào)t(ms)v(m/s)W(m/s)l(m)L(m)0

2、0000010.613.650.15170.00080.0000021.0131.41.46000.025390.000331.2227.12.52330.061160.000741.6291.83.24220.187040.002152.0499.45.54890.366810.004162.2538.95.98780.470770.005272.39572.16.35670.581970.006582.59599.56.66110.699240.007892.79621.56.91000.821450.0091102.99640.67.11780.947750.0105113.19663.

3、67.37331.077500.0120123.59682.37.58111.345500.0150133.62684.07.60001.36600.0152彈丸脫離炮口時(shí)膛內(nèi)的平均壓力為Pg=29.5MPa,一般取僅考慮彈丸旋轉(zhuǎn)和摩擦兩種次要功的計(jì)算系數(shù),次要功系數(shù)為1.2 有炮口制退器時(shí)火藥氣體后效期（tg<ttk）某瞬時(shí)后坐部分的速度和位移分別為W，L時(shí)間常數(shù)=0.0032s后效期作用時(shí)間=0.02012s炮口制退器沖量特征量火藥氣體后效時(shí)期數(shù)據(jù)計(jì)算如在后面的表中。 火藥氣體后效時(shí)期數(shù)據(jù)計(jì)算（自由后坐） 序號(hào) 時(shí)間(s) W(m/s) L (m)10.003627.60.01517

4、777820.0037832267.6392769480.0164215330.0039464537.6766383370.01767153640.0041096797.7121775890.01892748950.0042729057.7459835720.02018910260.0044361327.7781408170.02145609670.0045993587.8087297350.02272821180.0047625847.8378268140.02400519590.004925817.8655048120.025286813100.0050890377.8918329380.

5、026572837110.0052522637.9168770260.027863052120.0054154897.9406996990.029157255130.0055787167.9633605270.030455251140.0057419427.9849161730.031756855150.0059051688.0054205380.033061891160.0060683958.0249248930.034370191170.0062316218.043478010.035681597180.0063948478.061126280.036995957190.006558074

6、8.0779138340.038313126200.00672138.093882650.039632968210.0068845268.1090726570.040955353220.0070477528.1235218390.042280156230.0072109798.1372663260.043607259240.0073742058.1503404860.044936551250.0075374318.1627770120.046267925260.0077006588.1746070010.047601278270.0078638848.1858600350.0489365152

7、80.008027118.1965642530.050273544290.0081903378.2067464190.051612277300.0083535638.2164319950.052952631310.0085167898.22564520.054294527320.0086800168.2344090720.055637889330.0088432428.2427455240.056982648340.0090064688.2506754040.058328733350.0091696948.2582185380.059676081360.0093329218.265393789

8、0.06102463370.0094961478.2722190990.062374322380.0096593738.2787115350.0637251390.00982268.2848873310.065076911400.0099858268.290761930.066429706410.0101490528.2963500210.067783437420.0103122798.3016655780.069138057430.0104755058.3067218930.070493523440.0106387318.3115316070.071849794450.0108019588.

9、316106750.073206832460.0109651848.3204587590.074564597470.011128418.3245985190.075923056480.0112916368.3285363810.077282173490.0114548638.332282190.078641918500.0116180898.3358453150.080002259510.0117813158.3392346640.081363167520.0119445428.3424587120.082724615530.0121077688.3455255210.084086576540

10、.0122709948.3484427610.085449025550.0124342218.3512177250.086811939560.0125974478.3538573520.088175295570.0127606738.3563682440.08953907580.01292398.3587566770.090903246590.0130871268.3610286260.092267802600.0132503528.363189770.093632722 復(fù)進(jìn)機(jī)工作參數(shù)確定復(fù)進(jìn)機(jī)為彈簧式復(fù)進(jìn)。2.1 液體彈簧式復(fù)進(jìn)機(jī)初力的確定要保證在整個(gè)射角范圍內(nèi)保持后坐部分處于待發(fā)位置，并

11、且即使后坐部分有微小位移是，能克服各種摩擦力，將后坐部分推回原位。因此復(fù)進(jìn)機(jī)的初力由下式確定：=245N式中：為一經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。當(dāng)，時(shí)，查表與的關(guān)系有：，g取。2.2 壓縮比Cm確定彈簧式復(fù)進(jìn)機(jī)的壓縮比Cm通常在2左右，故Cm取2.05。2.3 彈簧剛度K的確定： K=17153 后坐制動(dòng)圖參數(shù)計(jì)算根據(jù)所選擇的后坐制動(dòng)圖，需要計(jì)算制動(dòng)圖上各特征點(diǎn)的參數(shù)值，以確定后坐阻力曲線。該設(shè)計(jì)中選用固定火炮第二類后坐制動(dòng)圖，需要確定、。固定火炮第二類制動(dòng)圖計(jì)算得 固定火炮第二類制動(dòng)圖4 制退后坐運(yùn)動(dòng)計(jì)算及運(yùn)動(dòng)參數(shù)曲線制退后坐運(yùn)動(dòng)用轉(zhuǎn)換方程4.1 彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)期（0ttg）計(jì)算結(jié)果列表:膛內(nèi)時(shí)期tvx000

12、0.60.1303866713.56E-0611.41284490.0002634041.22.4597341490.0006498121.63.1387218050.0020153725.3961364870.0039618762.25.8068928520.0050836622.396.1468905590.0062821382.596.4186439880.0075399532.796.6325041730.0088458842.996.8029155580.0101900213.197.0187670340.0115647843.597.1401235870.0143837623.62

13、7.1521539320.0145982084.2 火藥氣體后效期（tgttk）這一時(shí)期后坐阻力為，積分初始條件為：t=tg=0.00362s v R=v R g=7.152m/s x R=x R g=0.0145m對(duì)后坐阻力積分得：代入轉(zhuǎn)換方程計(jì)算數(shù)據(jù)如表所示。 火藥氣體后效期 t v x0.003627.15220.01460.0048114296.936450.0216071430.0060028576.72070.0286142860.0071942866.504950.0356214290.0083857146.28920.0426285710.0095771436.073450.0

14、496357140.0107685715.85770.0566428570.011965.641950.063650.0131514295.42620.0706571430.0143428575.210450.0776642860.0155342864.99470.0846714290.0167257144.778950.0916785710.0179171434.56320.0986857140.0191085714.347450.1056928570.02034.13170.11274.3 慣性后坐時(shí)期（tktt）此時(shí)期后坐阻力的變化規(guī)律為將制退方程改寫(xiě)成為： ，按初始條件：時(shí)，積分得：

15、當(dāng)后座結(jié)束時(shí)，則后坐結(jié)束時(shí)刻為 ： 將慣性時(shí)期內(nèi)的位移分為N段取N=5，則dx=0.0074m計(jì)算數(shù)據(jù)如表所示：慣性后座時(shí)期tvx0.0203323874.1172739510.1129242190.0222264273.6826017750.1203108560.0243762583.1892266890.1276974930.0269263562.6039926870.135084130.0302497071.8413008870.1424707660.0382729885.96E-080.149857403運(yùn)動(dòng)參數(shù)曲線5 制退機(jī)主要結(jié)構(gòu)尺寸確定和節(jié)制桿尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)選用典型的節(jié)制桿式制退機(jī)

16、，制退機(jī)力5.1 節(jié)制桿式制退機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 制退機(jī)工作長(zhǎng)度制退機(jī)工作長(zhǎng)度，式中：為最大后坐長(zhǎng)度；為制退活塞長(zhǎng)度，d=23mm,一般?。籩為考慮裝配誤差及極限射擊條件而保留的余量，一般取e=30mm。 計(jì)算得。2) 制退桿活塞的工作面積A0制退機(jī)活塞工作面積A0應(yīng)從制退機(jī)工作腔最大壓力滿足密封裝置的可靠性要求和制退機(jī)液體溫升滿足火炮射擊發(fā)數(shù)和射速的要求來(lái)確定。計(jì)算得。的選取應(yīng)考慮制退機(jī)密封裝置的可靠性。選用石棉織物填料，取，則A0=0.000285m2。按結(jié)構(gòu)尺寸估算制退機(jī)的液量：計(jì)算得按自由后坐能量估算液量：計(jì)算得，與上式估算液量值相差不大，選取合適。3) 制退筒內(nèi)徑及制退桿外徑由和得： 取

17、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)=2計(jì)算得。計(jì)算得。4) 制退桿內(nèi)腔直徑制退桿內(nèi)腔直徑根據(jù)制退桿拉伸強(qiáng)度和受內(nèi)壓的薄壁圓筒強(qiáng)度來(lái)確定。當(dāng)制退機(jī)為桿后坐時(shí)，有：式中：FI為制退桿的慣性力；Fz為制退桿密封裝置的摩擦力；為制退桿材料的許用拉伸應(yīng)力。制退桿慣性力為：式中：mg為制退桿與活塞的質(zhì)量。假設(shè)制退桿腔室為厚壁圓筒，則有：所以選取制退桿材料的許用應(yīng)力時(shí)，安全系數(shù)取3。制退桿材料一般用40Cr，其s=570MPa，= s/3=190MPa復(fù)進(jìn)節(jié)制器工作面積：計(jì)算得。對(duì)于大多數(shù)火炮，有所以。制退機(jī)力為： 計(jì)算得。在進(jìn)行受內(nèi)壓強(qiáng)度校核時(shí)，可能出現(xiàn)在或處，取其中最值，。初步受內(nèi)壓的薄壁圓筒強(qiáng)度估算時(shí)?。河?jì)算得。受內(nèi)壓的薄壁圓

18、筒強(qiáng)度校核：（取復(fù)進(jìn)節(jié)制器溝槽最大深度為hm=2mm）帶入計(jì)算得，故強(qiáng)度能滿足要求，所以取 。5) 節(jié)制環(huán)直徑節(jié)制環(huán)直徑的擇主要取決于制退桿與節(jié)制桿調(diào)速筒的裝配關(guān)系。對(duì)于<的結(jié)構(gòu)，支流最小截面積A1可能出現(xiàn)在制退桿內(nèi)壁與節(jié)制桿最大直徑的環(huán)形間隙處。為了確保A1，與之間的間隙應(yīng)足夠大，一般取。節(jié)制環(huán)面積計(jì)算得。6) 制退桿外徑制退桿外徑由強(qiáng)度確定，即DT=22mm,P1max=10MPa, = 190MPa計(jì)算得，為了保證必要的剛度，制退筒最薄處壁厚應(yīng)不小于5mm，。5.2 制退機(jī)液壓阻力及流液孔面積計(jì)算1）連續(xù)方程：主流：支流：求得：，。伯努利方程：主流：支流：求得，所以要保證制退桿內(nèi)腔

19、充滿，則>0，由于和是后坐行程的函數(shù)，在（對(duì)應(yīng)后坐速度）時(shí)有最大值，計(jì)算得。液壓阻力方程： 計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果如表3.9所示。節(jié)制桿式制退機(jī)的液壓阻力系數(shù)K1和K2值通常為：K1=（1.21.6），K2=（24）K1，取K1=1.5，K2=3K1=4.5。制退液選用斯切奧爾制退液，其密度為=1168.5kg/m3(150時(shí))。2）計(jì)算流液孔面積計(jì)算數(shù)據(jù)如表3.9所示，理論計(jì)算的變化規(guī)律如圖3.9。曲線5.3 節(jié)制桿理論外形尺寸的計(jì)算流液孔面積確定后，由得：，制退機(jī)液壓阻力、流液孔面積、節(jié)制桿直徑的理論曲線如下圖所示曲線由于節(jié)制桿長(zhǎng)度與直徑之比很大，必須校核其縱向穩(wěn)定性。校合穩(wěn)定性：計(jì)算壓桿穩(wěn)定性的歐拉公式為：式中：為桿件縱向彎曲的臨界載荷；為桿件長(zhǎng)度，節(jié)制桿長(zhǎng)度可??；E為材料的彈性摸量，對(duì)于鋼E=2.06MPa；為節(jié)制桿最小截面的慣性矩；為與壓桿兩端約束情況有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于節(jié)制桿制退機(jī)，通常將節(jié)制桿的約束視為一端固定，一端鉸接，計(jì)算得。為保證壓桿穩(wěn)定性，校核時(shí)安全系數(shù)n不低于5。節(jié)制桿承受最大載荷為復(fù)進(jìn)節(jié)制器的最大液壓阻力故節(jié)制桿的縱向穩(wěn)定性滿足要求。液壓阻力變化如下圖所示：曲線6 節(jié)制桿理論外形的初調(diào)整節(jié)制桿理論外形對(duì)火炮實(shí)際射擊條件的適應(yīng)性差（在后坐開(kāi)始和后坐結(jié)束點(diǎn)處容易出現(xiàn)“液力閉鎖”現(xiàn)象），且加工工藝性差。6.1 起始段調(diào)整節(jié)制