基于RecurDyn的链式机枪自动机仿真研究

山西中北大学机电工程学院 郭佼瑞 姚养无 柴钢 孙海涛

引言

链式自动武器，是一种新型的外能源自动武器，可作为多种作战平台上常用的武器装备。链式机枪既可替代传统的大口径机枪使用，在链式机枪变射频的情况下亦实现单发射击，即可作为狙击武器使用，可见，链式原理有效提高了武器的应用性能，扩展了武器的使用范围。本文通过仿真链式机枪自动机部件动力学特性为链式原理在自动武器应用方面提供一定的理论参考。

1 链式机枪虚拟样机模型的建立

1.1 三维实体建模

利用三维绘图软件UG建立自动步枪各零件的三维图，然后装配到一起形成自动步枪的三维实体模型，如图1所示。

图1 链式机枪全枪模型

1.2 基本假设

为了保证尽量接近真实情况且高效地进行仿真计算分析，做出以下一些假设：

（1）忽略链式机枪自动机构件运动过程中产生的变形以及构件之间的装配误差，认为链式机枪自动机各构件均为刚性。

（2）内弹道计算过程符合火药燃烧理论的基本假设。

1.3 链式机枪虚拟样机模型

将UG软件中建立并装配好三维实体模型，然后转化为Parasolid格式，通过RecurDyn软件的特定数据接口导入，从而生成链式机枪自动机的虚拟样机模型，成功导入模型构件之后，将导入模型与链条链轮组件装配，进而对模型进行简化。更改模型的构件名称，修改材料属性。

在RecurDyn/View中虚拟样机模型如图2所示。

图2 链式机枪虚拟样机模型

本模型主要考虑的约束如下：

（1）固定副：下机匣与地面；上机匣与下机匣；四个链轮轴与下机匣；支撑轴与下机匣；节套与下机匣；四个凸台与下机匣；节套与上机匣；枪管与节套；膛口制退器与枪管；底座与链轮轴；四个链轮与链轮轴；解脱块与上机匣；导柱体与枪机框；卡隼销与枪机框等。

（2）平移副主要为枪机框与底座等。

（3）回转副主要为枪机与枪机框；滑块与滑块座；卡隼与卡隼销等。

（4）链条链轮装置中的约束。

2 链式机枪虚拟样机模型的驱动施加

利用RecurDyn中特有的chain工具包，建立链传动装置，并对链轮与链条滚子间以及链条链节间添加了相应的接触关系。当链式机枪的射频为600发/min时，自动机一个工作循环过程周期为0.1s，再转换为链传动装置中的链轮的角速度即为36000d/s。

3 链式机枪自动机射频为 600发/min时的仿真结果

图3 枪机框位移随时间变化的运动特性曲线

图4 枪机框速度随时间变化的运动特性曲线

从图3可以看出枪机框在一个循环周期0.1s内的位移变化规律，枪机框运动的理论距离为218mm，但是在实际情况中，当枪机框运行到链条的前后两个直线段的极限位置时，由于链传动中，链条运动时会有一些晃动，造成滑块在该位置也会产生波动，从图中可以观察到枪机框运行的最大位移处为220mm左右，与链式机枪自动机工作循环行程基本一致。从图4中得出枪机框的运行速度最大值大约为7m/s，与之前理论分析的链条速度结果一致。

4 结论

通过建立某链式机枪自动机的虚拟样机仿真模型，仿真分析得到该链式机枪自动机构件的动力学参数，为枪械的研制分析提供了很好的依据，大大降低了制造试验的时间和费用，从而对于链式原理在自动武器上的应用具有一定的借鉴意义。

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