第五章火炮炮架設(shè)計1炮架（1）炮架支撐炮身，賦予火炮不同使用狀態(tài)的各種機(jī)構(gòu)的總稱。（2）炮身的作用支撐炮身、賦予火炮一定射向，承受火炮發(fā)射時的作用力，保證火炮的靜止性和穩(wěn)定性，作為火炮射擊和運(yùn)動時的支架。（3）炮架的結(jié)構(gòu)與組成現(xiàn)代牽引炮現(xiàn)代自行炮（4）炮架的分類剛性炮架與彈性炮架運(yùn)動式炮架與固定式炮架§5.1概述2炮架設(shè)計2.1炮架設(shè)計的主要內(nèi)容炮架的結(jié)構(gòu)設(shè)計炮架的受力分析炮架的強(qiáng)度分析等。2.2炮架結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）炮架結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容確定架體結(jié)構(gòu)類型；確定結(jié)構(gòu)尺寸；繪制部件草圖和重要零件工作圖；編制設(shè)計、計算說明書等。（2）炮架結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

1）火炮系統(tǒng)應(yīng)具有的功能要求。

2）操作使用條件要求。

3）生產(chǎn)條件要求。

4）創(chuàng)新要求?！?.1概述（3）炮架結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要步驟

1）明確任務(wù)；

2）確定主要尺寸；

3）多方案比較；

4）繪制結(jié)構(gòu)方案草圖；

5）選擇材料；

6）繪制零件草圖和工作圖；

7）繪制裝配圖和編制零件表?！?.1概述2.3炮架受力分析

火炮在射擊、行軍時受到多種外力。外力使炮架各連接部分產(chǎn)生反力。在炮架各構(gòu)件內(nèi)部引起應(yīng)力。應(yīng)力是使炮架結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。

（1）傳統(tǒng)架體受力分析（2）現(xiàn)代架體受力分析動力學(xué)分析方法：動靜法、拉格朗日方程和Kane方程等。動力學(xué)分析的思路：建立火炮射擊時的物理模型；建立火炮射擊時的數(shù)學(xué)模型（運(yùn)動微分方程組）；數(shù)學(xué)模型的簡化；計算機(jī)仿真程序及仿真；仿真結(jié)果分析；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

§5.1概述2.4炮架強(qiáng)度分析（1）載荷分類集中載荷與分布載荷軸向力、彎矩、扭矩靜載荷、動載荷、沖擊載荷和循環(huán)載荷（2）靜強(qiáng)度設(shè)計

1）載荷分析；

2）材料選擇；

3）強(qiáng)度理論。（3）有限元法結(jié)構(gòu)模型；網(wǎng)格化；約束條件；載荷情況；有限元法計算；結(jié)果分析?！?.1概述架體搖架及其作用支撐后坐部分并約束其后坐及復(fù)進(jìn)運(yùn)動方向，賦予火炮高低射向，將涉及載荷傳給其他架體。上架及其作用支撐起落部分,

賦予火炮方位角,

將涉及載荷傳給其他架體。

下架及其作用支撐回轉(zhuǎn)部分,

將涉及載荷傳給其他架體。大架及其作用支撐火炮；保證火炮的靜止性和穩(wěn)定性；將載荷傳給大地。架體設(shè)計架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計架體的受力分析架體的強(qiáng)度分析等?！?.2架體設(shè)計

1.1搖架結(jié)構(gòu)設(shè)計確定搖架的結(jié)構(gòu)形式；初步確定搖架的外形尺寸；確定耳軸及高低齒弧的位置；確定炮身、反后坐裝置的布置等。

（1）搖架的結(jié)構(gòu)形式槽型搖架筒型搖架組合型搖架§5.2架體設(shè)計

（2）搖架的主要技術(shù)要求

1）保證炮身后坐和復(fù)進(jìn)時準(zhǔn)確定向和順利滑行。

2）保證耳軸安裝的準(zhǔn)確性。

3）保證高低齒弧安裝的準(zhǔn)確性。（3）搖架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求及火炮總體方案要求；

2）考慮起落部分的布置；

3）考慮與許多部件及一些機(jī)構(gòu)的配合和位置與炮身的配合與反后坐裝置的連接和配合高低機(jī)齒弧的位置耳軸的位置與平衡機(jī)的連接等。

4）在繼承德基礎(chǔ)上創(chuàng)新?！?.2架體設(shè)計

1炮架的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.2上架結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）上架的結(jié)構(gòu)形式簡單的長立軸上架帶拐脖的上架帶滾輪的上架帶防撬板的上架§5.2架體設(shè)計

（2）上架的主要技術(shù)要求

1）要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；

2）要保證一定的射擊精度；

3）重量輕，尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好；

4）要保證火炮瞄準(zhǔn)簡單、靈活、輕便，要有足夠的俯仰和回轉(zhuǎn)范圍，保證裝填方便。

5）使用、維護(hù)和修理簡單方便。（3）上架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）上架的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足和適應(yīng)火炮總體布置的需求；火線高高低射界方向射界

2）上架結(jié)構(gòu)和尺寸必須與各部件相適應(yīng)；等耳軸室的位置耳軸中心至立軸中心間的距離反后坐裝置布置的方式搖架的結(jié)構(gòu)高低齒弧的位置等。

3）耳軸室尺寸和公差的嚴(yán)格保證?！?.2架體設(shè)計

1.3大架與下架結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）大架的結(jié)構(gòu)形式單腳式開腳式架頭、本體和架尾架尾本體、駐鋤板和架尾板放入式駐鋤和打入式駐鋤多腳式（2）下架的結(jié)構(gòu)形式碟形下架箱形下架扁平箱體下架§5.2架體設(shè)計

1.3大架與下架結(jié)構(gòu)設(shè)計

（3）大架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）大架的長度根據(jù)火炮穩(wěn)定性要求來確定，

2）大架的斷面尺寸根據(jù)強(qiáng)度來決定；

3）駐鋤板的面積應(yīng)由射擊靜止性及地面所能承受的比壓來決定。（4）下架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)下架與其它部件的相互關(guān)系確定下架主要尺寸：下架斷面尺寸立軸室與下架斷面中心的距離下架長度架頭軸室位置等。（5）調(diào)平裝置

1）調(diào)平裝置的作用使火炮的支點(diǎn)在射擊時能夠很好地與地面接觸，致使下架平面保持水平。

2）調(diào)平裝置方法三點(diǎn)法調(diào)平（車輪調(diào)平、架尾調(diào)平、座盤調(diào)平等）插栓式調(diào)平裝置、齒輪式調(diào)平裝置和球軸式調(diào)平裝置等。螺桿法調(diào)平普通杠起螺桿滾珠絲杠杠起螺桿§5.2架體設(shè)計

§5.2架體設(shè)計

2.1搖架受力分析2架體的受力分析

射擊時的炮膛合力→炮身→反后坐裝置→搖架→耳軸和高低齒弧受力分析計算：找出搖架上載荷的最大值。搖架的受力是射角和后坐行程的函數(shù)。

搖架導(dǎo)軌的最大支反力可能出現(xiàn)在三種射角（即0、φc、φmax）和三種后坐長度（即Xm、XRm、λ）所組合的九種情況中的一種。在一般情況下，通常只計算射角為0和φmax對應(yīng)之Xm、XRm、λ組合成的六種情況，而后以其最大值驗(yàn)算強(qiáng)度。對于不變后坐的火炮，一般只計算射角為0的三種情況。

對于耳軸和高低齒弧的受力，如欲精確計算，則射角應(yīng)每隔5°～10°取一點(diǎn)，對應(yīng)三種后坐長度進(jìn)行計算，以找出其最大值。搖架受力分析的一般步驟：（1）合理選擇示力對象；（2）正確分析作用在示力對象上的力；（3）建立平衡方程式；（4）求解未知力。§5.2架體設(shè)計

2.2上架受力分析

分析方法:1）分清對象的實(shí)際情況，

2）進(jìn)行簡化假設(shè)；

3）分析計算；

4）結(jié)果分析；

5）驗(yàn)證與修正。受力分析的一般步驟：

1）選擇受力對象，加上約束反力。

2）確定計算條件。

3）基本假設(shè)，簡化處理。

4）建立平衡方程。

5）求解約束反力。

6）分析外力對結(jié)構(gòu)的影響。

上架所受的力:

平衡機(jī)力Fp；高低齒弧力Fu；耳軸力Fs?；剞D(zhuǎn)部分作為示力體時作用力：后坐力FR；動力偶矩FptLe；回轉(zhuǎn)部分的重力FQ。例如，對簡單上架，取回轉(zhuǎn)部分為示力體，射擊前:§5.2架體設(shè)計

射擊時:由此解得：§5.2架體設(shè)計

一般FRlh

+Fptle比FQlQ大，約束反力FN1和FN2在射擊前后將變向。

lQ是隨高低射角變化的，在射角最大時，lQ最小，而在射角最小時，lQ

最大或接近最大。如果保證射擊前后約束反力FN1和FN2不變向，就必須在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施，如加滾輪、防撬板等。2.3大架受力分析

大架受力分析的中心問題是解出射擊時基礎(chǔ)對火炮的反作用力。應(yīng)進(jìn)行火炮動力學(xué)分析。但一般是在靜力學(xué)條件下將實(shí)際問題簡化后解出。取全炮為示力體求解基礎(chǔ)對大架的反力最方便。射擊時作用于火炮上的力：后坐力FR；動力偶矩Fptle；火炮重力FQz；彈丸回轉(zhuǎn)力矩Mt。取火炮對稱面內(nèi)的水平線為x軸，垂直線為y軸，此面之法線為z軸，坐標(biāo)原點(diǎn)與后坐部分質(zhì)心重合，在任意高低射角和任意方向射角時，可得FR沿各軸的分力，F(xiàn)ptle和Mt沿各軸的分力矩。§5.2架體設(shè)計

根據(jù)空間力系的平衡條件可得：對右大架的架尾支承點(diǎn)c2取矩得：

由于基礎(chǔ)對火炮的反力有八個，而靜力平衡方程只有六個，所以要求解基礎(chǔ)對火炮的反力，尚需設(shè)法建立兩個補(bǔ)充方程?！?.2架體設(shè)計

第一個補(bǔ)充方程與調(diào)平裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。車輪調(diào)平者，其左、右車輪的受力可自行調(diào)正，其作用于車輪上的力對中央插栓或中央傘齒輪的力矩總和等于零，故有：

架尾調(diào)平者，左、右架尾可以自行調(diào)節(jié)受力，左、右架尾對左、右架頭軸的力矩和應(yīng)相等，故有：

第二個補(bǔ)充方程要根據(jù)不同的假設(shè)條件來建立。（1）第一種假設(shè)認(rèn)為：右大架可繞架頭軸有微小的轉(zhuǎn)動。由于通常均按左大架所受的載荷驗(yàn)算大架強(qiáng)度，故假設(shè)右大架可以有微小的轉(zhuǎn)動比假設(shè)左大架有此轉(zhuǎn)動更合理些。據(jù)此假設(shè)可得關(guān)系式：（2）第二種假設(shè)為：這樣就建立了八個方程，解題條件已足?！?.2架體設(shè)計

3.1搖架的強(qiáng)度分析3架體的強(qiáng)度分析搖架強(qiáng)度計算：搖架本體的強(qiáng)度；耳軸強(qiáng)度；耳軸座箍的強(qiáng)度；耳軸座箍與本體的連接強(qiáng)度；搖架滑軌(或襯瓦)的強(qiáng)度；高低齒弧與搖架的連接強(qiáng)度等。

§5.2架體設(shè)計

在危險斷面上應(yīng)當(dāng)校核的有以下應(yīng)力：彎曲及法向正應(yīng)力為：剪切應(yīng)力為：合成應(yīng)力為：許用應(yīng)力為：§5.2架體設(shè)計

搖架強(qiáng)度分析的一般步驟：（1）解出作用在搖架各零部件上的受力；（2）簡化搖架各零部件結(jié)構(gòu)模型；（3）分析危險斷面；（4）計算危險斷面上的應(yīng)力：

1）計算斷面的幾何特性數(shù)中（性軸的位置、慣性矩等）；

2）計算危險斷面上的應(yīng)力。（5）校核危險斷面強(qiáng)度§5.2架體設(shè)計

一般火炮搖架本體采用鑄鋼件或由鋼板焊接而成。鑄造搖架常用材料為ZG35，材料的屈服極限350MPa～400MPa