Equipment Manufacturing Technology No.2,2021
孙艳馥，朱建宇
(沈阳理工大学装备工程学院，沈阳110159)
摘要：回转式刚性闭锁机构具有作用可靠、结构简单、发射弹成力大等特点，所以在我国自主研制的族系列中被广 泛采用目前我国步武器闭锁机构结构方面的研究水平有了显著提升，但在动力学仿真方面的研究还相对较少，为了 解决这一问题，通过对机头回转式闭锁机构工作特性的分析和三维模型的建立，构建了动力学教学模型，并运用 ADAMS进行仿真分析仿真结果表明：闭锁机构能在（1.5s内完成开锁，在h内完成闭锁；回转式闭锁机的基础构件的 工作路线和运动关系作用可靠、运动协调、抛壳路线准确.所建立的回转式闭锁机构动力学模型，为步武器闭锁机构的 设计提供了一定的理论分析依据。
关键词：回转式；闭锁机构；动力学；数学模型；仿真
低碳世界
中图分类号:TJ22 文献标识码：A 0引言
目前我国对于轻武器（如56族系列）研究水 平有了显著提升。该族多采用回转后拉式刚性闭 锁机构，即由人力手动完成开锁、退壳、进弹、闭锁等 一些列动作。刚性闭锁机构分为回转式闭锁机构、偏 转式闭锁机构和横动式闭锁机构W三个类型，其中横 动式闭锁机构由于闭锁机构尺寸较大，不适应于手 持武器，手动式步的主流机多采用回转后拉式 刚性闭锁机构|M|，不但作用可靠，还可发射一些大威 力的弹来解决威力问题。现阶段国内对于回转式 闭锁机构结构方面的研究有了很大的提升，但对于 动力学仿真方面的研究还相对于较少。为了减少武 器论证阶段的结构修改所带来反反复复的摸底试验，可以借助系统运动仿真来进行理论模拟，既可以 节省物力、人力，又可以缩短研制周期。基于此，本文 构建了回转顶壳式刚性闭锁机构运动模型，并在此 基础上进行运动学仿真分析，为回转式闭锁机构的 研究提供了一定理论依据和技术手段。
1回转式闭锁机构机模型
基于U G软件w对某步机进行建模。闭锁机 构采用机回转方式，退壳机构为壳方式。其三维模 型如图1所示。
文章编号：1672-545X(2021 )02-0074-04
1.闭锁机构
2.机匣与机导轨抛壳挺
3.击发机构
4.抽壳钩
图1机组件
发机构、抽壳钩、抛壳挺等构成了械的核心部 件机，共同完成复进、闭锁、击发、后坐、开锁等工 作循环。
1.1工作原理分析
机推动子弹上膛时，抽壳钩初步卡进弹壳底 缘；推弹人膛后，机回转闭锁，击针击发底火，火药 燃气使弹壳后退，抽壳钩充分抱壳。弹丸发射后， 机回转开锁，导气活塞带动机后退，使得抽壳钩带 动弹壳后退。弹壳后退到抛壳挺位置时，抛壳挺与抽 壳钩对弹壳形成一力偶使弹壳向侧方旋转抛出。以此循环完成退弹，抛弹动作。 1.2受力分析
如图2、图3，抽壳机构受力分析包括抓壳受力 分析和抱壳、抽壳受力分析两部分1M。
收稿日期：2020-丨卜04
作者简介：孙艳馥（1971 -)，女，辽宁凌源人，本科，副教授，研究方向j单药战斗部设计及武器发射内弹道技术
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图2抽売钩抓壳受力示意图
机复位推弹人膛后，弹壳底缘底端面与抽壳 钩钩齿前倾角斜面相碰撞，由于子弹的惯性产生张 力^，抽壳钩轴心到力^作用线的最近距离为6, Mfil = ，即是使抽壳钩向外侧转动的力矩。令抽壳 簧力为，作用点为接触点，作用方向为弹簧轴向，抽壳钩轴心到力f；作用线的最近距离为
即是阻碍抽壳钩向外侧转动的力矩。弹壳底缘卡入 抽壳钩过程中，抽壳钩与抽壳钩轴产生相互作用力，抽壳钩轴对抽壳钩的支反力为心，作用于接触点，方 向轴向指向轴心。抽壳钩向外转动条件：
W R > W P
分析抱壳、抽壳受力分析弹壳底缘在退膛时，受 弹脸及摩擦力影响，产生抽壳阻力F;，抽壳钩轴心到 抽壳阻力作用线最短直线距离为也抽壳钩抱壳时弹 壳受抽壳钩作用的支反力为K抽壳钩轴心到支反力 作用线最短直线距离为C：抽壳钩与抽壳钩轴相互作 用，受到抽壳钩的支反力大小为八，作用于接触点，方向轴向指向轴心。抽壳簧力为作用点为接触点，作用方向为弹簧轴向，抽壳钩轴心到力作用线的垂直距离a，闭锁机构开锁前且未开始退壳时，抽 壳阻力F;= 0，此时支反力矩与抽壳钩簧力矩平衡故 可求出抱壳力：
F=
C
机回转开锁后，机框受导气活塞作用带动 机后退，开始抽壳|9|c弹壳与弹膛开始摩擦，抽壳阻 力不再为0，此时抱壳力：
F_ F.d + Fua 2动力学数学模型建立
为了便于分析，在忽略一些次要影响因素的基
陶瓷颗粒
础上建立回转闭锁机构动力学模型[71，模型的建立需
作以下几点假设：
(1) 认为闭锁机构各构件是规则的，且各构件质 心分布均匀；
(2)抽壳钩回转位移量小，忽略抽壳钩簧形变 量，即匕为恒量；
(3) 认为射击时整保持水平，不受重力分力影 响。
据以上假设，由闭锁机构受力分析情况，根据牛
顿第二定律，可得运动方程如下：
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= M k i -M,(2)
dt-
]\ = m A r(3)
M,= FC(4)式中，m为弹壳滑块质量，为抽壳钩质量
为抽壳阻力，f,，抽壳簧力，&.为支反力沿弹轴方向分
力，/|为抽壳钩转动惯量，財|为抱冗力矩，财K1为翻转
力矩，7•为抽壳钩滑块转动力臂，^为偏转角度，K为
弹壳平动速度。
3仿真
3.1仿真假设
利用ADAMS对机进行动力学仿真。为了使计
算简单化，现对机进行如下假设：
(1)机设置成主动件运行且忽略机的偏移 现象；
(2) 适当减小过于繁琐的固定运动副，例如相应 地增大抛壳口的尺寸，或者取消机和抽壳钩二者
的固定连接。
3.2添加约束
ADAMS/View中约束定义了机构之间的连接以
及相对运动的方式。ADAMS/View具备比较全面的约
束库，主要包括4种类型：
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(1)理想约束：转动副、移动副、圆柱副等；
(2) 虚约束：约束机构的某个运动方向；
(3) 运动产生器：驱动构件以某种方式运动；
(4) 接触限制：定义两构件在运动中发生接触时 是以何种方式而进行约束的。
设置运动副：分别使用固定副、移动副、球副等
对装置模型添加约束。对于彼此不相互运动、固定的
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构件使用固定副约束；对于构件之间有相互运动的，需加移动副约束以限制彼此构件的运动方向；对
于 球形连接件与缓冲部件加球副以确保彼此的相对运 动。机约束见图4。
图4约束添加图
从图5( 1)知：0.5 s前弹壳速度在0~5 m m/s范 围内浮动浮动原因抽壳初期，机后坐，弹壳完成 抽壳，此时弹壳在X方向上位移应为0，模型简化 时，由于对弹壳约束不足，导致速度有小幅度浮动。该浮动值在误差允许范围-5 ~ 5 m m/S内I不会对 仿真造成影响;0.5 ~ 0.75 s时，抽壳钩后退速度稳 定，造成弹壳速度在〇 ~ 15 m m/s内浮动的原因是为 了保证抽壳钩易于回转抓壳，故抽壳钩齿的设计厚 度为0.75 mm略小于弹壳底槽宽度1mm，这样当弹 壳向右翻转时，抽壳钩因弹壳的反作用力出现了一 定的位移，使得弹壳的速度出现了小幅度浮动;0.75 S之后，抛壳挺顶住弹壳底缘与抽壳钩齿对弹壳底缘 槽的作用，形成抛壳力偶，使得弹壳向右前方翻转，弹壳抛出窗口，此时弹壳的运动速度呈一次函数：抛 壳线路与实际情况基本一致。
3.3仿真结果
按以上的装配图进行仿真，仿真时间设置为Is，步长I 000，设置驱动函数为Stq)(time,0,0,0.5,90) + Step(time,0.5，0，1，-90 )，构件之间添加系统默认 接触力，设置机材料均为S t e e l仿真所得运动曲线 和抛壳路线轨迹分别如图5、图6所示。
图5仿真所得运动曲线
图6抛壳路线4结束语
通过对机头回转式闭锁机建模、动力学研究及ADAMS仿真可得出如下结论：
(1 )证明了回转式闭锁机构能可靠地在0.5 s内
兒成开锁、在1s内完成闭锁的功能：
(2) 回转式闭锁机的基础构件的工作路线和运动关系有效地证明机构作用可靠、运动协调、抛壳路线准确。
(3) 运动学仿真结果证明所建立的机头回转闭锁机构动力学数学模型正确，为闭锁机构的设计提供了一定的理论依据，并具有一定的指导意义。
参考文献：
m孙艳馥.李回滨，闫雷.新型卡铁偏转式闭锁机构设计与动力学仿真[J].中北大学学报（自然科学版),2017,38(2): 13-M.丨2丨黄怀宇，某反器材武器闭锁机构分析研究[D j.南京：南京理 工大学,2010.
m邹衍，徐诚，罗少敏，等.自动步刚性抛壳可靠性分析与设 计方法研究IJ].兵工学报,2017( 2): 145-丨46.
丨4]任冠逢.单兵手持式高性能榴弹发射器技术研究[D].南京：南京理丁.大学,2016:34-35.
[5丨刘伟，魏志芳，王志伟.基于U G二次开发的回转式闭锁机构参数化设计[J].兵T.自动化.2018:67-68.
!6]王金梅，张清.回转闭锁机构开锁过程的运动分析m.华北 T.学院学报，1996(1 ):90-94.
m莴藤，赵军，周克栋.某新型自动步闭锁机构动应力分析|J1.弹道学报，2006,18( 2 >:36-39.
间王金梅，张清.回转闭锁机构开锁过程的运动分析m.华北 工学院学报，1996(1 ):%-94.
丨9丨王宇建，崔艳国，张军挪，等.某重机闭锁机构与常见故障 间的关系分析[J].兵丁•自动化,2006,25(7):42-43.
高靖海76
《装备制造技术》2021年第2期
Dynamic Modeling and Simulation of Rotary Locking Mechanism
SUN Y an-fu,ZH U Jian-yu
漫友商城(Shenyang University of Technology Equipment Engineering,Shenyang 110159, China)
Abstract：The rotary rigid locking mechanism has the characteristics of reliable function, simple structure and powerful firing gun, so it is widely used in the gun family series developed by our country. At present, the research level of lock mechanism structure of rifle weapon has been improved significantly in China, but the research on dynamic simulation is relatively few. In order to solve this problem, the dynamic mathematical model is built by analyzing the working characteristics of the head turning lock mechanism and the establishment of three- dimensional model, and the simulation analysis is carried out by Adams. The simulation results show that the locking mechanism can unlock in 0.5 s and within 1s. The working route and motion relationship of the basic components of the rotary lock gun machine are reliable, the movement coordination and the throwing shell route are accurate. The dynamic model of the rotary locking mechanism is established,which provides a theoretical basis for the design of the lock mechanism of Rifle Weapon.
Keywords：rotary; locking mechanism; dynamics; mathematical model; simulation
(1) 建立了一种大直径内螺纹的拉铣加工方法。
(2) 设计了内螺纹专用虚拟成型铣刀。
(3) 实现了大直径非标内螺纹的仿真加工
图10大直径非标内螺纹加工效果(剖面图）参考文献：
[1] 林法振，孙文.大直径内螺纹的铣削加工研究[J].中国新技
术新产品，2018(5):34-35.
[2] 刘志峰.旋风铣螺纹刀具磨损对旋合性的影响[J].阀门，
1995(2)： 28-30.
[3] 王伟.大型螺纹旋风硬铣削数值模拟及工艺参数优化[D].
杭州：浙江大学，2016.
[4] 李莎，于洋.内螺纹铣削力预测模型及试验研究[J].制造业
自动化，2017,39(4) :40-44,78.
Simulation on Machining Large Diameter Non-standard Internal Thread by Milling
LIU W ei1, WANG Shu-li2,ZHANG Ying2,S0NG Ya-zhou3,M A L i-jiu2
(1.School of Equipment Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China;
2.Inner Mongolia North Heavy Industries Group Corp.Ltd, Inner Mongolia Baotou 014030, China;
3. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China)
Abstract：Large diameter non-standard internal thread is often used for connecting and driving of large equipment. Milling is the most efficient machining method for this type of thread at present. The milling technology of typical large diameter non-standard internal thread structure is analyzed. The main factors affecting thread machining quality are found out. The virtual boring-milling machining center with W axis was established. The m illing program was carried out based on UG, the post-processor with W axis was created, and the milling process simulation based on Vericut was realized.
Keywords：non-standard internal thread; milling; formed milling cutter; postprocessor; boring-m illing machining center
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