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南京理工大学紫金学院（ 机械工程 系） 06 级毕业设计 (论文 )指导教师 学生姓名 陈鑫 学 号 060104229 专 业 机械设计及自动化 联系电话 13770508637 毕业设计题目 一种模拟旋转抛射 试验装置的结构 设计 指导教师姓名 郭锐 联 系 电 话 13814007271 联系时间 地 点 主 要 内 容 导师签字 注：请 师 生如实 填写，并与毕业设计（论文）其它资料一起装入资料袋中。 f) lr) be in S( . is by by . in (of be oD . in (of be oD . to in (of be oD . in (of be oD . as oD (of or oD is a a no be . or to in (of oD K at * 5 (2008) 920F of a . . O. . 2903, 0640, 9 007; 6 007 0 007 he 04 by at a 50 300 a of 5 mm 04 of 6061of is in of is to to a 061on a of on a of is of of At by By of of by a of to of we a to in ) 2007 . t is a to of 1 ue 2 to 3 5 in by is of an +44 1223 332664; +44 1223 332662. 3 o E o 1 1.5 i i i y / / / 7/ - 03 - *- G/ 4 i 2 i v V 5. of to of of of of 04 l 6061at an 03s 6 of We is 04 a a t 1 an of in of to 061 he of 04 el 5 (2008) 92025 1000 1 1 1 1? 2 800 - 304 , t/1 E 600 400 200 0 / 6061 i i i 6. 04 061225 Vp t.2 04 9a b. at as 9a a of of to 8% In of of 9b), of he 06110a. of vp in in 30 of at of vp at (2008) 920t 3 1 927 v,v|,! 400 o M x 200 50 500 750 1000 v () 140 120 i * 100 *4 80 i i g 40 20 0 304 SS OC* . 250 250 500 750 1000 1250 9. a) ir b) x is as in of as a of 04 a 1200 v () l*V 1 i i i J 120 / 1 2 M ;? 100 / / E / 3 I 80 c o / x / /_ a 5 60 j * / No , | S - w s 20 304 SS i i i 1 1250 250 500 750 1000 v ( 1250 10. a) ir b) / is as in of as a of 06104 to , on a of do as a a of on a el (2008) 92029 = 202 J . P 11. 00 of of 04 by of is of of of of 11 13 290, 768 206of is on = 0 as of or At 290 , at t = 52 us is by =102of of at of a or of at 21, at 768 x = vp/c c = 340 m s is of in a is in of at t = 18 us 12) a o) = c/tp). 22to be in (i) a to we is by of of to a in of at t = 32 us by t = 82 in a of of in as a as he is of of 430 et (2008) 920T=2 12. 00 of of 04 by at 768 of is 4282(is to be of as to no of by In 1206 13) we an is 768 of is of is on of of of (i;p = 1192 is of of a 1222 14 5, in of is in of as of is to at a of it is on 13 5 at a to It is is of at 1192is by to in of 14. el (2008) 92031 13. 00 of of 04 by at t;p = 1206. of is of is of to of of of of of 13 4). of 9b 0b), in of to of (1). of 32 et (2008) 9208 14. 00 of of 04 by at 1192 of is as of is at in be to n to of el a/. / 5 (2008) 92033 s k. n r 15. 00 of of 061by at of is 1222We of at 340 206 16a b, 340 of or in an 2.5 mm in a .5 In 19, of to a cm in by a or by of of of to by a by A is in is in in in on 1206(16b). At by so is or of in to at 340 of by in is of 34 el (2008) 92016. of 04 a) ip = 340 b) 1206 . is as 13: of is in by a in so is of failure 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 31 页 1 1 绪 论 题背景 子母弹是以均匀散布的子弹覆盖目标，提高有效的杀伤范围的一类武器。子母弹的战术技术要求决定了子弹在目标区上空要呈现均匀的散布状态，而能否达到要求的散布就离不开抛撒技术。 子母弹抛撒技术是子母武器系统的关键技术之一。 本课题 在子母弹技术研究基础上，设计出一种静态地面模拟试验装置（带传动或齿轮传动机构），并进行结构优化设计 ，能够 满足 系统 对 该机构的结构强度 ，对 子母弹抛撒技术研究的工程研制提供帮助 。 弹药抛撒技术是指将不带制导或带制导的子弹药，从炮弹、火箭弹、炸弹和地地战术弹道导弹等载弹中， 按预定的作战任务要求抛撒出来的技术。子弹药的抛撒技术也就是子弹药抛撒系统的有关技术 弹药抛撒技术 是一项很复杂的技术，它涉及到机械学、理论力学、动力学、热力学、流体力学等许多学科方面的问题。具体来说，它涉及到子弹药在母弹中的安装问题、如何从母弹中抛撒出来的问题、子弹药的抛撒高度和抛撒时的初速度 /角度、抛撒后弹药的飞行姿态、子弹药抛撒后的分布形状和分布密度、以及子弹药的抛撒方向和子弹药下落路线等一系列技术问题。 母弹的国内外发展现状 20 世纪 80 年代初期，美国波音公司，曾为美国国防高级研究计划局的 突击破坏者 计划，发展了一种导弹用带动力的子弹药 (子导弹 )抛撒系统，即军现役的 能也是采用的这种抛撒系统。该系统是一种后向抛撒系统，它由发射管支撑体 (一金属园筒 )、发射管、发射管与支撑体连接件、发射管控制杆 (铰链连接 )、棘轮爪、作动机构、活塞管、点火导线、热气发生器、活塞、活塞杆前平板、气体发生器、棘轮装置、作动器连杆 (园柱形 )圆形基座等部分组成。每一个发射管装一枚子弹药，其子弹药可以是带制导的，也可以是不带制导的，但 是，这种抛撒系统大多被用作带制导子弹药的导弹子母战斗部的抛撒系统。 子弹药的抛撒是由母弹弹上携带的微机自动控制的，它可以单发抛撒，也可一组子弹药以齐射方式抛撒。不过，以齐射方式抛撒时，要注意尽量减少抛撒动作对母弹正常飞行的影响 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 31 页 2 为了达到较好的毁伤效果 , 子弹抛撒需满足如下的基本要求 : (l)满足合理的撒布范围。根据毁伤目标的要求和战斗部携带子弹的总数量，从战术使用上提出合理的子弹散布范围，以保证子弹抛出后能覆盖一定大小的面积。实际子弹抛射范围的大小还与开舱的高度有关。 (2)达到合理的散布密度。在子弹散布 范围内，子弹应尽可能地均匀分布，至少不能出现明显的子弹堆积现象。均匀分布有利于提高对集群装甲目标的命中概率。 (3)子弹相互间易于分离。在抛射过程中，要求子弹能相互顺利分开。不允许出现重叠现象，如果子弹分离不开，尾带张不起来，子弹引信就解脱不了保险，这将导致子弹失效。 (4)子弹作用性能不受影响。抛射过程中，子弹不得有明显变形，更不能出现殉爆现象，力求避免子弹间的相互碰撞。此外，还要求子弹引信解脱保险可靠，发火率正常，子弹起爆完全性好。 内外抛撒技术的方法 目前国内外抛撒技术主要有一下几种： (1)中心药管式抛射 中心爆管抛撒技术是依靠位于母弹中心的爆炸管 (装有高装填密度火药或炸药 )来提供抛撒动能推动子弹运动的一种抛撒方式。中心爆管 (或爆炸 )抛撒一般为一次抛撒 , 即母体切壳、抛壳、抛子弹一次完成 , 子弹的空抛过程是复杂的 , 包括了抛撒药燃烧、中心管炸裂、子弹运动、仓体蒙皮破裂等多种现象。子母弹发射后 , 到达预定目标上空时 , 由战斗部前端装定的时间引信起爆 , 点燃点火具中的点火药 , 点火药燃烧产生的高温燃气与炽热的固体粒子经过药床中央传火管上的各传火孔喷入抛撒药床 , 点燃抛撒药。中心管内抛撒药燃 烧释放出高温高压气体 , 当压力超过管本身所具有的承压强度极限时 , 中心管爆裂 , 抛撒药的燃气首先压缩子弹周围的填充物 , 将子弹压向四周的蒙皮 , 蒙皮约束着子弹，蒙皮破裂，子弹解除约束后 , 在中心爆管释放的高温、高压、高速的燃气作用下沿着径向向四周运动 , 最终抛撒出母体。中心爆管子母弹优点就是结构简单、动作可靠、抛速高 ,可以使内外层子弹间具有一定的速度梯度顺序抛出 ,使内、外层子弹散布均匀 , 特别适合于多子弹的中、大弹径的杀伤爆破子母弹使用 , 但不足的是在爆炸抛撒过程中 , 子弹承受的冲击过载相当高 , 加速度一般 为几万甚至 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 31 页 3 十几万个 g, 而且这种过载具有高峰值、短脉宽的特征 , 如果过载问题得不到很好的解决 , 那么将会严重的影响母弹内子弹的强度 , 使子弹发生明显变形 , 也可能冲击引爆子弹中的装药 , 甚至发生殉爆现象。 使用成功的典型结构是美国 程子母弹囊式抛撒结构设计及计算机仿真技术每发火箭携带子弹 644枚。一般子弹排列不多于两圈。如圆柱部外圈排 14枚子弹，内圈排 7枚子弹。战斗部中心部位装有药管。时间引信作用引起中心药柱爆燃后，冲击波既使壳体沿全长开裂，又将子弹向四周抛出。 (2)燃气囊抛射 燃气囊抛撒技术是利用气囊充气膨胀推动子弹运动的一种抛撒方式。主要是利用气囊来延长燃气对子弹的有效作用时间 , 达到子弹平缓加载的目的 , 其抛撒过载一般可以控制在不大于 2000 个 g 的范围内。它是一种较为理想的子母弹抛撒结构 , 具有广泛的应用前景。囊式抛撒方式根据燃气发生室在气囊的内外可分为内燃式和外燃式两种形式。 使用这种抛射结构的典型产品是英国的 携带小炸弹147枚，分装在 7个隔舱中。小炸弹外缘用钢带束住，小炸弹内侧配有气囊。当燃气囊充气时，子弹顶紧钢带，使其从薄弱点断裂，解除约束 。在燃气囊弹力的作用下， 147枚小炸弹以不同的方向，不同的名义速度抛出，以保证子弹散布均匀。 (3)母弹高速旋转下的离心抛射。 这种抛射方式，对于一切旋转的母弹，不论转速的高低，均能起到使子弹飞散的作用。特别是对于火炮子母弹转速高达每分钟数千转，以至上万转时，则起到主要的乃至全部的抛射作用。 (4)机械式分离抛射 这种抛射方式是在子弹被抛出过程中，通过导向杆或拨簧等机构的作用，赋予子弹沿战斗部径向分离的分力。导向杆机构己经成功的使用在 122 (5)燃气侧向活塞抛射 燃气活塞式抛撒技术是利用 火药在燃烧室燃烧产生的火药气体压力推动活塞和子弹运动的抛撒方式。根据燃烧室的结构可分为单燃烧室和双燃烧室两种形式。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 31 页 4 这种方式主要用于子弹直径较大的情况，如美 后相接的一对末敏子弹，在侧向活塞的推动下，垂直弹轴沿相反方向抛出 (互成 130度 )。每一对子弹的抛射方向又有变化，对整个战斗部而言，子弹向四周各方向均有抛出。 (6)子弹气动力抛射 通过改变子弹气动力参数，使子弹之间空气阻力有差异，以达到使子弹飞散的目的。这种方式已在国外的一些产品中使用。在国外的炮射子母弹上 ，就有意地装入两种不同长度尾带的子弹 ;在航空杀伤子母弹中，采用由铝瓦稳定的改制手榴弹作的小杀伤炸弹，抛射后靠铝瓦稳定方位的随机性，从而使子弹达到均匀散开的日的。 (7)微机控制程序抛射 应用于大型导弹子母弹上。由单片机控制开舱与抛射的全过程，子弹按既定程序分期分批以不同的速度抛出，以得到预期的抛射效果。 文主要的研究内容 本文是关于 某型集束弹药的研究，目的是设计出一种静态地面模拟试验装置，全文的主要任务包含以下几个方面： （ 1） 模拟试验装置的理论设计计算与校核 ； （ 2） 传动系统设计 ； （ 3） 撞击部分设计； （ 4） 模拟旋 转抛射试验装置 整体结构设计。 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 31 页 5 2 模拟试验装置的整体结构设计 本设计思想 模拟试验装置的整体结构设计如图 图 模拟试验装置的整体结构设计 整个机构 工作原理是先拉动后面的操作轮盘 ， 向右拉手轮，动力弹簧被压缩，存储发射能量，发射距离和初速度决定所需的能量，也就是弹簧的压缩量，由主轴上的刻度，很容易定位。 释放时弹簧的弹性势能转换成撞针的动能，完成撞击 ，后面的阻尼弹簧是发射的时候，防止手轮撞坏 。 炮弹部分是靠主轴的旋转带动炮弹旋转 。经过两大块的结合可以 很好的完成 模拟旋转抛射试验 。 整个装置设计思路清晰， 手轮拉压弹簧 模拟发射的设计方案新颖实用，机构设计和布局合理，装置结构较简单，但是能很好的达到 模拟旋转抛射试验 的预期效果。 元件的介绍和确定 弹簧 弹簧是一种利用弹性来 工作的 机械零件 。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等，广泛用于机器、仪表中。弹簧的种类 复杂多样，按形状分，主要有 螺旋弹簧 、涡卷弹簧、 板弹簧 等。 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 31 页 6 按受力性质，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧；按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单，且可根据受载情况 制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。 弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于 8 毫米的一般用冷卷法，大于 8 毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能力。 螺旋弹簧即扭转弹簧，是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是密绕成螺旋形。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，而不是勾环。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、 机床 、电器等工业生产中广泛应用。 示意图如下： 图 螺旋弹簧 拉伸弹簧是承受轴向拉力的螺旋弹簧，拉伸弹簧一般都用圆截面材料 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 31 页 7 制造。在不承受负荷时，拉伸弹簧的圈与 圈之间一般都是并紧的没有间隙。示意图如下： 图 拉伸弹簧 压缩弹簧是承受向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的形状有 ：圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等，压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙，当受到外载荷时弹簧收缩变形，储存变形能。 示意图如下： 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 31 页 8 图 压缩弹簧 扭力弹簧利用杠杆原理，通过 对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转，使之具有极大的 机械能 。 示意图如下： 图 扭力弹簧 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 31 页 9 本设计 选用 刚度为常数的圆柱螺旋弹簧 ，具体参数详见 装置设计 部分。 进电机 步进电机是将电 脉冲 信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“ 步距角 ”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。由于脉冲信号数与步距角的线性关系，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 步进电机是一种 感应电机 ，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机 在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等 许多专业知识。 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一 , 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（ 永磁式步进电机（ 混合式步进电机 （ 单相式步进电机等。 永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 或15 度； 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 31 页 10 图 永磁步进电机 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为 噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 31 页 11 图 反应式步进电机 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为 而五相步进角一般为 。这种步进电机的应用最为广泛。 图 混合式步进电机 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 31 页 12 通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动 。 本设计 选择 55具体 参数详见设计部分。 传动系统 机 械传动是 利用机械方式传递动力和运动的传动。机械传动在机械工程中应用非常广泛 ,有多种形式 ,主要可分为两类： 靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括 带传动 、绳传动和 摩擦轮传动 等。摩擦传动容易 实现无级变速 ,大都能适应轴间距较大的传动场合 ,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的 传动比 。 靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，包括 齿轮传动 、链传动、 螺旋传动 和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。 （一）齿轮传动 是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的 机械传动 。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。 具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。 齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。 在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。 齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳， 传动比 精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达 300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十 多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 31 页 13 图 各种齿轮传动 （二） 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动 。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的 同步带 传动。 带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在 2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力 稍差，高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等 根据用途不同，有一般工业用 传动带 、汽车用传动带、农业机械用传动带和家用电器用传动带。摩擦型传动带根据其截面形状的不同又分 平带 、V 带 和特殊带（多楔带、圆带）等。 传动带的种类通常是根据工作机的种类、用途、使用环境和各种带的特性等综合选定。若有多种传动带满足传动需要时，则可根据传动结构的紧凑性、生产成本和运转费用，以及市场的供应等因素，综合选定 最优方案。 （三）摩擦轮传动 是 利用两轮直接接触所产生的摩擦力来传递运动和动力的一种 机械传动 。其 特点 :摩擦轮传动容易实现无级变速 ,大都能适应轴间距较大的传动场合 ,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的 传动比 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 31 页 14 图 圆柱式摩擦轮传动 图 圆锥式摩擦轮传动 综合考虑各种因素 ，决定选用 同步带 传动 ， 因为这样 步进电机的调速才 更 有意义 。 同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和 齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达 1:10。允许线速度可达 50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达 98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本设计传动系统选择 圆弧形 同步带 传动系统，具体参数详见装置设计部分。 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 31 页 15 3 模拟试验装置的 理论 设计 计算 和校核 旋转抛射装置旋转轴中心距地 面的高度计算 根据设计要求 “ 子弹”出膛初速度等于 20m/s，而飞行距离要求是 10m。 从而可得“子弹”在空中的飞行时间为： t= 根据由自由落体运动位移公式： 1 212h 得出在理想状态下旋转轴中心距地面的高度 为 ： 21 212 0 . 5 1 0 0 . 5 1 . 2 2 5 mh g t （ ） 因考虑到实际飞行时 空气阻力 的 存在，因而我可取 从而可 得旋转轴中心距地面的高度： h=m) “子弹”质量计算 由设计要求 可知 ：模拟 “子弹”半径 的 R=30度 H=60 从而 根据圆柱体体积公式： 2V= R H ( 可 得出“子弹”体积 ： V=230 60=3 再由铝合金的密度 =g/m)， 根据质量公式 ： M=V (得出“子弹”质量 ： M=V =310 310 =“子弹”出膛过程中所受旋转轴的滑动摩擦力计算 根据计算结果和已知的条件， 查机械设计手册得知： 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 31 页 16 在有润滑的情况下钢和铝的滑动摩擦因 数 = 根据滑动摩擦力计算公式 : f =G (考虑 滑动摩擦 取最大摩擦 因 数 的最大值 : =出“子弹”出膛过程受旋转轴的滑动摩擦力 : f =10 N） “子弹”被撞击后的瞬时速度 据前面计算可知： “子弹”出膛时 ： 速度 : 0(m/s) 滑动摩擦力 :f =N） “子弹”质量 :M= 重力加速度取 : g=10( 2m/s ) “子弹”出膛过程在旋转轴内的滑行位移 :S =250 m m（ ） 先根据加速度计算公式 : a=F/M ( 得出子弹“子弹”出膛过程中的恒定加速度 : a=2m/s )（因为摩擦力起阻力作用所以取负值） 由速度公式： v v a t 出瞬 ( 由位移公式： 21 v t a 瞬(结合以上公式得出： 21( ) v a t t a 出 代入已知数据得到： 21a t t a 出 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 31 页 17 =(20+=20t+=m) 从而可求解 出 ： 1t=t= 显然 时间不可能为负数， 因而 取 ： t=s) 由公式： v v a t 出瞬 (得出“子弹”被撞击后的瞬时速度： 2 0 1 . 5 0 . 0 0 4 9 9 9 0 6 2 0 . 0 0 7 4 9 8 5 9 m / 瞬 （ ）“子弹”被撞击后的瞬时动量计算 和瞬时动 能计算 瞬时动量计算 已知 “子弹”被撞击后的瞬时速度： m/s) 根据动量计算公式： P=M v ( 得出“子弹”的瞬时动量： m/s） 瞬时动 能计算 由（ 1）可知： “子弹”被撞击后的瞬时动量： m/s） 而由 动能计算公式： 1 v瞬 瞬 瞬(得出“子弹”被撞击后的瞬时动能： 12 J） 为了使“子弹飞出去的速度大于 20m/s，考虑到撞针在套筒中运行过程中所 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 31 页 18 受的摩擦力以及在撞击过程中的能量损失，取弹簧压缩到位的弹性势能为 “子弹”被撞击后的瞬时动能（ 2 即可 取 =140 J（ ） 。 弹簧的设计计算 弹簧的选择 为了便 于设计、计算和安装，选用刚度为常数的圆柱螺旋弹簧，考虑到人的体力 ， 所以要求弹簧的最大工作载荷2F =800N，最小工作载荷1F=0达到 140 J（ ） 。 由于刚度为常数，所以特性曲线为直线，从而有： 1E=2 势 (h 弹簧的工作行程 由公式： 1E = 0 . 5 8 0 0 4 0 0 1 4 02 F h h h 弹 势， 从而可求 出弹簧的工作行程： h=m)。 选择弹簧材料 根据弹簧工作情况 3N 5 . 3D 4 52因为 防止失稳，需在弹簧内加装导杆。 步进 电机选型设计计算 已知主轴重量 m=机由转速为零加速到 1500转 /分需要 30秒 ,将主轴简化分解成同轴的 5个部分进行计算如图所示： 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 31 页 21 图 主轴 由于转动动能 : 212(阶梯轴的转动惯量： (每一分部的转动惯量： 221 ()2J m R ri i i i (由下之上： 22221211211 0 0 5 5 0 4 4 8) 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 31 页 22 22222222212 0 2 6 0 5 5 7 6) 0 0 7 6 2 0 3 5) 0 0 6 4 5 8 k g) 22225255215 0 0 2 0 6 7 k g) 总的转动惯量： 20 . 0 4 7 7 0 5 6 0 7 7 5 k g 3 4 5J j J J J J 由于皮带轮的传动比是 2:1，因此电机的转速为 750转 /分， 为了计算简单，将转速加速过程当成是匀速加速处理，则角加速度 ： 27 5 0 2 6 0 2 . 6 1 5 ( r a d / s )30t 加速过程中电机输出力矩 0 . 0 4 7 7 0 5 6 0 7 7 5 2 . 6 1 5 = 0 . 1 2 5 ( N )M J m 根据计算结果查阅机械设计手册最终选择 55 传动 系统的 方案 设计 本设计选用机械传动系统。 参照同步带选型图，本传动系统选择 圆弧形同步带 ，其型号为 12001508M30 ，带长为 1200,齿数为 150,模数为 8,带宽为30。其结构设计如图 型号 : 55数 : 4 电压 /V: 15 相电流 /A: 距角 ( ): 进角误差 (%): 20 每转步数 : 200/400 每相电阻 / : 22 每相电感 / 90 起动频率 / 1000 运行频率 / 1000 静态转矩 /(N m): 10(单 定位转矩 /(N m): 本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 31 页 23 图 拟试验装置传动系统的设计图 本科毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 31 页 24 计算过程如下： 根据要求 传动功率 P=10动轴转速1n=1500r/动轴转速2n=750r/动比 i=2 根据公式 P查询载荷修正系数可得 4据要求选择带型为 8M 带节距定带轮齿数 小带轮：10 可取1z=56 大带轮：12 1 12nz iz 可得 2z =112 则 11 1d=1432 2d =285速 1160 1000 =s 根据结构要求取0a= 210 0 1 202 24a d d a =1301标准节线长200带齿数 150 根据公式 实际轴间距 22213 2 / 1 6a M M d d (啮合齿数21 10 . 5 6m e n t (啮合齿数系数时 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 31 页 25 6时 6 小带轮包角 211 1 8 0 5 7 . 3 得 =254 3 1=148 由 查询可知0P=101 . 1 400 P00得9 则取宽带标准值0据公式 紧边张力1F=1250 / 5 0 / v压轴 力 12 F F得 1F=1558N 2F=312N 496N 撞击部分的 方案 设计 整个撞击部分 采用手轮拉压弹簧的工作方式工作， 主要由操作手轮、挡块、阻尼弹簧、动力弹簧、套筒和撞击支撑底座等几部分构成。 通过压缩弹簧存储发射能 量，阻尼弹簧保护手柄和套筒 的的损伤。关于 撞击部分的设计，考虑 我主要设计了两套方案，分别如图 两种方案的设计基本原理是一致的，但是在撞击的控制上是有差别的 。 a)图发射过程是当挡块退出套筒，旋转操作轮盘使挡块卡在套筒的壁上，释放时弹簧的弹性势能转换成撞针的动能。 b)省去了挡块等部件，采用手轮拉压弹簧后放手后就完成撞击 ，弹簧的压缩量由主轴上的刻度线决定，根据发射距离和初速度的要求可以随意确定压缩的弹簧的被压的距离。 由于这只是模拟实验装置，考虑操作的方便性和装置的加工安装的简易性，在并不影响 装置模拟实际效果的情况下，选择方案 b,作为撞击部分的结构设计的最终方案。 本科毕业设计说明书（论文） 第 26 页 共 31 页 26 a） b） 图 拟试验装置撞击部分的设计原理图 其中 手轮的结构图如下： 本科毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 31 页 27 图 手轮 本章小 结 本章主要是对模拟试验装置 进行了 理论设计计算与校核 。为模拟实验装置的结构设计提供理论依据，使设计更加的合理。 本科毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 31 页 28 结论 历时两个多月的毕业设计已经完成。 在设计过程中，通过对 一种模拟旋转抛射试验装置的结构设计 的研究， 使我全面而深刻的了解和掌握了机械结构设计步骤和原理，对我四年大学的学习做了全面的总结和回顾，也为即将踏入工作岗位的我对做了很好的专业准备。 全文首先对 集束弹药的概念及现状 做了一定的介绍和了解。然后是根据装置的设计要求和药达到的效果，对整个实验装置的 进行了理论设计，其中包括旋转抛射装置旋转轴中心距地面的高度计算、“子弹”质量计算、“子弹”出膛过程中所受旋转轴的滑动摩擦力计算、“子弹”被撞击后的瞬时速度计算、“ 子弹”被撞击后的瞬时动量计算 、 “子弹”被撞击后的瞬时动能计算 、 弹簧的设计计算和 电机选型设计计算 电机的选型设计计算等。 最后是对模拟旋转抛射试验装置的结构设计，从传动方案的设计选择，撞击部分结构设计方案的比较，最后到整体结构的布局设计 。 设计思路清楚，设计方案新颖，完全满足设计要求，达到预期的效果。 本科毕业设计说明书（论文） 第 29 页 共 31 页 29 致谢 本论文是 在 郭锐 老师 的亲切关怀和悉心指导下完成的。承蒙 郭锐 老师的亲切关怀和精心指导，虽然有繁忙的工作，但仍抽出 大量 时间给予我学 习 上的指导和帮助， 郭 老师渊博的学识、严谨的治学态度和精益求精的科学作风将使我终身受益，值得永远学习。在此谨向 郭锐 老师致以最崇高的敬意和衷心的感谢 ! 本课程的完成和论文的准备中，得到了其他同学和单位实验室的帮助和支持，对他们及在大学学习期间，曾经给予本人关心和帮助的领导、老师、同学、朋友， 也对一直支持我学业和生活的家人，在此表示最诚挚的谢意！ 本科毕业设计说明书（论文） 第 30 页 共 31 页 30 参考文献 1 李海萍主编 苏大出版社， 2004， 8： 1532 何元庚 M1998. 3 李培根机械工程基础 M机械工业出版社， 2005. 4 孙祖，傅则绍 M，北京 :高等教育出版社， 1990. 5 黄锡恺 北京 :高等教育出版社 ,1963. 6 杨廷力 北京 :机械工业出版社， 1996， 227 张春林 北 京 :北京理工大学出版社， 2005， 308 邱宣怀 北京 :高等教育出版社， 1997， 44 淮良贵机械设计 高等教育出版社， 2003， 195 曲继方等 北京 :科学出版社， 2001， 276孟宪源，姜琪机构构型与应用 机械工业出版社， 2004， 427 关景泰 上海 :同济大学出版社， 2003， 568 郑文纬，吴克坚 北京 :高等教育出版社， 2002， 679 赵 匀 北京 :机械工业出版社， 2005， 4810 (美 )约翰 ;周进雄，张陵译机构动态仿真 :使用 西安交通大学出版社， 2002， 2211 C， 2001， 2612 郑平泰，李爱丽 室内弹道仿真研究 J2001. 13 金志明 M北京理工大学出版社 ,2004. 14 宋丕极 M兵器工业出版社 ,1993. 15 翁春生，王浩 M国防工业出版社 ,2006. 16 金志明等 .M北京理工大学出版社 ,1983. 17 鲍廷玉，邱文坚 M北京理工大学出版社 ,1995. 18 唐治 M兵器工业出版社 ,1994. 19 庚 译 M国防工业出版社 ,1985. 20 刘鸿文 . 材料力学 M. 北京：高等教育出版社， 2004. 21 李向东，钱建平，曹兵，沈培辉 . 弹药工程 M防工业出版社，2004. 本科毕业设计说明书（论文） 第 31 页 共 31 页 31 22 许中天，贺益康 M江大学出版社， 2002. 23 郑荣跃，秦子增 . 子母弹研究进展 J1996，18(1):6024 王在成，姜春兰，蔡汉文 . 机载布撒器子弹 药抛撒系统总体技术研究 J2000(3):2325 胡宝琦 C. 陕西兵工学会第 7 届学术年会论文集 0):1726王华坤，范元勋 ） M2001. 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )前期工作材料 学生姓名 : 陈鑫 学 号： 060104229 系 ： 机械工程 系 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 一种模拟旋转抛射实验装置的结构 设计 指导教师 : 郭锐 讲师 (姓 名 ) (专业技术职务 ) 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 教师完成 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 教 师完成 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 学生完成 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 学生完成 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 教师完成 2010 年 3 月 注：毕业设计（论文）中期检查工作结束后，请将该封面与目录中各材料 合订成册 ，并统一存放在学生“ 毕业设计（论文）资料袋 ”中（打印件一律用 南京理工大学紫金学院 本科生毕业设计（论文）选题、审题表 系： 机械工程系 专业： 机械工程与自动化 指导教师 姓 名 郭 锐 专业技 术职 务 讲 师 课题名称 一种模拟旋转抛射试验装置的结构设计 适用专业 机械工程与自动化 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 适中 易 备注 : 课题简介 本课题是一个具有鲜明的工程背景的课题。 在某型集束弹药基础上，设计出一种静态地面模拟试验装置（带传动或齿轮传动机构），并进行结构优化设计 ，能够 满足 系统 对 该机构的结构强度 ， 对 该型集束弹药的工程研制提供帮助 。 该课题研究 包括结构设计、电机选择、传动系统设计、强度校核计算等。 课题应完成的任务和对学生的要求 本课题要求设计者对 机械结构 设计能力、计算机绘图能力有较好的基础 , 要进行 结构 设计、 机械强度校核计算等 ，绘制部分零件工程图，撰写论文。 所在专业审定意见： 专业负责人 (签名 )： 2009 年 12 月 30 日 注：本课题由 陈鑫 同学选定，学号： 060104229 注： 1该表由指导教师填写 ，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用； 2有关内容的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏内打“ ”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 填 表 说 明 1 该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2 名及 2 名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。 2 “ 课题性质” 一栏： A产品设计； B工程技术研究； C软件开发； D研究论文或 调研报告； E其它。 3 “课题来源” 一栏： A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题； B企、事业单位委托课题； C院、系级基金课题； D自拟课题。 4 “课题简介” 一栏： 主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 南京理工大学紫金学院 毕业设计（论文）任务书 系 ： 机械工程系 专 业 ： 机械工程及自动化 学 生 姓 名： 陈鑫 学 号： 060104229 设计 (论文 )题目 ： 一种模拟旋转抛射实验装置的结构设 计 起 迄 日 期 : 2010 年 2 月 24 日 2010 年 6 月 5 日 设计 (论文 )地点 : 南京理工大学紫金学院 指 导 教 师 : 郭锐 专业负责人 : 王力 发任务书日期 : 2010 年 2 月 23 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经 学生所在专业的负责人 审查、系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸 上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写 。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 本课题是一个具有鲜明的工程背景的课题。 在某型集束弹药基础上，设计出一种静态地面模拟试验装置（带传动或齿轮传动机构），并进行结构优化设计 ，能够 满足 系统 对该机构的结构强度 ， 对 该型集束弹药的工程研制提供帮助 。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 课题内容： 1、 模拟试验装置 结构设计 2、 模拟试验装置 计算机绘图 3、 电 机选择 4、 传动系统 设计 课题要求： 本课题要求设计者对机械结构设计能力、计算机编程能力、绘图能力有较好的基础，要进行结构设计、强度计算等，绘制部分零件工程图，撰写论文。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 所设计的 模拟试验装置 合理，所建立的数学模型和力学模型正确，数值计算正确，强度校核计算正确，图表绘制符合规范， 论文撰写 符合规范。 4主要参考文献： 1 刘鸿文 . 材 料力学 M. 北京：高等教育出版社， 2004 2 李向东，钱建平，曹兵，沈培辉 . 弹药工程 M防工业出版社， 2004 3 许中天，贺益康 M江大学出版社， 2002 4 郑荣跃，秦子增 . 子母弹研究进展 J1996， 18(1):60一 64 5 王在成，姜春兰，蔡汉文 . 机载布撒器子弹药抛撒系统总体技术研究 J2000(3):236 胡宝琦 C. 陕西兵工学会第 7 届学术年会论文集 0):177王华坤，范元勋 ） M2001 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2010 年 1月 24日 3月 1 日 3月 1 日 3月 19日 3月 20日 4月 10日 4月 11日 5月 11日 5月 12日 5月 25日 5月 26日 6月 10日 查阅文献资料，完成文献综述报告 ； 完成 外文翻译 ，完成 开题报告撰写； 总体方案设计、完成中期检查； 结构设计； 相关计算，并完成论文撰写； 论文评审，论文答辩 所在专业审查意见： 负责人： 2010 年 2 月 22 日 系意见： 系领导： 2010 年 2 月 23 日 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 陈鑫 学 号： 060104229 专 业 ： 机械工程 及自动化 设计 (论文 )题目 ： 一种 模拟旋转抛射实验装置的结构设 计 指 导 教 师 : 郭锐 2010 年 3 月 19 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签 署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 子母弹是以均匀散布的子弹覆盖目标，提高有效的杀伤范围的一类武器。子母弹的战术技术要求决定了子弹在目标区上空要呈现均匀的散布状态，而能否达到要求的散布就离不开抛撒技术。 子母弹抛撒技术是子母武器系统的关键技术之一。在子母弹技术研究基础上，设计出一种静态地面模拟试验装置（带传动或齿轮传动机构），并进行结构优化设计 ，能够 满足 系统 对 该机构的结构强度 ， 对 子母弹抛撒技术研究的工程研制提供帮助 。 概念 弹药抛撒技术是指将不带制导或带制导的子弹药，从炮弹、火箭弹、炸弹和地地战术弹道导弹等载弹中 ，按预定的作战任务要求抛撒出来的技术。子弹药的抛撒技术也就是子弹药抛撒系统的有关技术 弹药抛撒技术 是一项很复杂的技术，它涉及到机械学、理论力学、动力学、热力学、流体力学等许多学科方面的问题。具体来说，它涉及到子弹药在母弹中的安装问题、如何从母弹中抛撒出来的问题、子弹药的抛撒高度和抛撒时的初速度 /角度、抛撒后弹药的飞行姿态、子弹药抛撒后的分布形状和分布密度、以及子弹药的抛撒方向和子弹药下落路线等一系列技术问题。 20世纪 80年代初期，美国波音公司，曾为美国国防高级研究计划局的 突击 破坏者计划，发展了一种导弹用带动力的子弹药 (子导弹 )抛撒系统，即 军现役的 军地地战术弹道导弹的子母战斗部，可能也是采用的这种抛撒系统。该系统是一种后向抛撒系统，它由发射管支撑体 (一金属园筒 )、发射管、发射管与支撑体连接件、发射管控制杆 (铰链连接 )、棘轮爪、作动机构、活塞管、点火导线、热气发生器、活塞、活塞杆前平板、气体发生器、棘轮装置、作动器连杆 (园柱形 )圆形基座等部分组成。每一个发射管装一枚子弹药，其子弹药可以是带制导的，也可以是不带制导的，但是， 这种抛撒系统大多被用作带制导子弹药的导弹子母战斗部的抛撒系统。 子弹药的抛撒是由母弹弹上携带的微机自动控制的，它可以单发抛撒，也可一组子弹药以齐射方式抛撒。不过，以齐射方式抛撒时，要注意尽量减少抛撒动作对母弹正常飞行的影响 。 为了达到较好的毁伤效果 , 子弹抛撒需满足如下的基本要求 : (l)满足合理的撒布范围。根据毁伤目标的要求和战斗部携带子弹的总数量，从战术使用上提出合理的子弹散布范围，以保证子弹抛出后能覆盖一定大小的面积。实际子弹抛射范围的大小还与开舱的高度有关。 (2)达到合理的散布密度。在子弹散布范围 内，子弹应尽可能地均匀分布，至少不能出现明显的子弹堆积现象。均匀分布有利于提高对集群装甲目标的命中概率。 (3)子弹相互间易于分离。在抛射过程中，要求子弹能相互顺利分开。不允许出现重叠现象，如果子弹分离不开，尾带张不起来，子弹引信就解脱不了保险，这将导致子弹失效。 (4)子弹作用性能不受影响。抛射过程中，子弹不得有明显变形，更不能出现殉爆现象，力求避免子弹间的相互碰撞。此外，还要求子弹引信解脱保险可靠，发火率正常，子弹起爆完全性好。 (1)中心药管式抛射 中心爆管抛撒技术是依靠位于 母弹中心的爆炸管 (装有高装填密度火药或炸药 )来提供抛撒动能推动子弹运动的一种抛撒方式。中心爆管 (或爆炸 )抛撒一般为一次抛撒 , 即母体切壳、抛壳、抛子弹一次完成 , 子弹的空抛过程是复杂的 , 包括了抛撒药燃烧、中心管炸裂、子弹运动、仓体蒙皮破裂等多种现象。子母弹发射后 , 到达预定目标上空时 , 由战斗部前端装定的时间引信起爆 , 点燃点火具中的点火药 , 点火药燃烧产生的高温燃气与炽热的固体粒子经过药床中央传火管上的各传火孔喷入抛撒药床 , 点燃抛撒药。中心管内抛撒药燃烧释放出高温高压气体 , 当压力超过管本身所具有的承 压强度极限时 , 中心管爆裂 , 抛撒药的燃气首先压缩子弹周围的填充物 , 将子弹压向四周的蒙皮 , 蒙皮约束着子弹 ， 蒙皮破裂 ， 子弹解除约束后 , 在中心爆管释放的高温、高压、高速的燃气作用下沿着径向向四周运动 , 最终抛撒出母体。中心爆管子母弹优点就是结构简单、动作可靠、抛速高 ,可以使内外层子弹间具有一定的速度梯度顺序抛出 ,使内、外层子弹散布均匀 , 特别适合于多子弹的中、大弹径的杀伤爆破子母弹使用 , 但不足的 是在爆炸抛撒过程中 , 子弹承受的冲击过载相当高 , 加速度一般为几万甚至十几万个g, 而且这种过载具有高峰值、短 脉宽的特征 , 如果过载问题得不到很好的解决 , 那么将会严重的影响母弹内子弹的强度 , 使子弹发生明显变形 , 也可能冲击引爆子弹中的装药 , 甚至发生殉爆现象。 使用成功的典型结构是美国 程子母弹囊式抛撒结构设计及计算机仿真技术每发火箭携带子弹 644枚。一般子弹排列不多于两圈。如圆柱部外圈排 14枚子弹，内圈排 7枚子弹。战斗部中心部位装有药管。时间引信作用引起中心药柱爆燃后，冲击波既使壳体沿全长开裂，又将子弹向四周抛出 。 (2)燃气囊抛射 燃气囊抛撒技术是利用气囊充气膨胀推动子弹运动的一种 抛撒方式。主要是利用气囊来延长燃气对子弹的有效作用时间 , 达到子弹平缓加载的目的 , 其抛撒过载一般可以控制在不大于 2000 个 g 的范围内。它是一种较为理想的子母弹抛撒结构 , 具有广泛的应用前景。囊式抛撒方式根据燃气发生室在气囊的内外可分为内燃式和外燃式两种形式。 使用这种抛射结构的典型产品是英国的 携带小炸弹 147枚，分装在 7个隔舱中。小炸弹外缘用钢带束住，小炸弹内侧配有气囊。当燃气囊充气时，子弹顶紧钢带，使其从薄弱点断裂，解除约束。在燃气囊弹力的作用下， 147枚小炸弹以不同的方向 ，不同的名义速度抛出，以保证子弹散布均匀。 (3)母弹高速旋转下的离心抛射。这种抛射方式，对于一切旋转的母弹，不论转速的高低，均能起到使子弹飞散的作用。特别是对于火炮子母弹转速高达每分钟数千转，以至上万转时，则起到主要的乃至全部的抛射作用。 (4)机械式分离抛射 这种抛射方式是在子弹被抛出过程中，通过导向杆或拨簧等机构的作用，赋予子弹沿战斗部径向分离的分力。导向杆机构己经成功的使用在 122 (5)燃气侧向活塞抛射 燃气 活塞式抛撒技术是利用火药在燃烧室燃烧产生的火药气体压力推动活塞和子弹运动 的抛撒方式。根据燃烧室的结构可分为单燃烧室和双燃烧室两种形式。 这种方式主要用于子弹直径较大的情况，如美 后相接的一对末敏子弹，在侧向活塞的推动下，垂直弹轴沿相反方向抛出 (互成 130度 )。每一对子弹的抛射方向又有变化，对整个战斗部而言，子弹向四周各方向均有抛出。 (6)子弹气动力抛射 通过改变子弹气动力参数，使子弹之间空气阻力有差异，以达到使子弹飞散的目的。这种方式已在国外的一些产品中使用。在国外的炮射子母弹上，就有意地装入两种不同长度尾带的子弹 ;在航空杀伤子母弹中，采用由铝瓦稳定的改制手榴弹作的小杀伤炸弹，抛射后靠铝瓦稳定方位的随机性，从而使子弹达到均匀散开的日的。 (7)微机控制程序抛射 应用于大型导弹子母弹上。由单片 机控制开舱与抛射的全过程，子弹按既定程序分期分批以不同的速度抛出，以得到预期的抛射效果。 参考文献 1郑平泰 ， 李爱丽 J2001. 2 金志明 M北京理工大学出版社 ,2004. 3 宋丕极 M兵 器工业出版社 ,1993. 4 翁春生 ， 王浩 M国防工业出版社 ,2006. 5 金志明等 .M北京理工大学出版社 ,1983. 6 鲍廷玉 ， 邱文坚 M北京理工大学出版社 ,1995. 7 唐治 M兵器工业出版社 ,1994. 8 庚 译 M国防工业出版社 ,1985. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 课题要求设计者设计出一种静态地面模拟试验装置（带传动或齿轮传动机构），并进行结构优化设计，能够满足系统对该机构的结构强度，对该型集束弹药的工程研制提供帮助，要求设计者对机械结构设计能力、计算机绘图能力有较好的基础 , 要进行结构设计、电机选择、传动系统设计、机械强度校核计算等。 机 是指依据 电磁感应电路 实现电能的转换或传递的一种 电磁 装置。 通过选择电机来达到较好的模拟效果。通过选择适当的电机来满足设计的需求 。 机械强度是指 指 抗 压强度 、抗折强度、抗拉强度。 机械强度评价包括 静刚度 评价、静强度评价、疲劳强度评价、断裂强度评价四部分内容。 静刚度评价包括等直杆件扭转刚度评价、受弯梁的弯曲强度评价、薄板受弯曲载荷作用静刚度评价、薄壳变形计算； 静强度评价包括常规设计静强度评价、极限设计静强度评价、热应力强度评价； 疲劳强度评价包括名义应力无限寿命设计、名义应力有限寿命设计、名义应力疲劳寿命估算、局部应力应变法疲劳寿命估算； 断裂强度评价包括线弹性断裂强度评价、弹塑性断裂强度评价、裂纹扩展寿命估算。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 2010 年 3 月 25 日 所在专业审查意见： 负责人： 2010 年 3 月 27 日 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 陈鑫 学 号： 060104229 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 2010 年 3 月 25 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 冲击响应夹层板的金字塔格核心 摘要 弹道性能优势钳制 304不锈钢的夹层板进行了测量的影响在中期的球形钢弹的冲击速度从 250 到 1300等。夹心由两个相同的脸表和金字塔构架的核心：对影响板球形弹丸直径约为 25 毫米的一半桁架单元尺寸的核心。弹道导弹的行为已与单片 304不锈钢的质量大约相等面与钢板铝合金（ 6061 同的几何夹心板。弹道性能量化方面的入境和出境射弹速度，而高速摄 影是用于研究的动态变形破坏机制。在不锈钢夹层板被发现在大大高于 6061 铝的能量吸收结构弹道导弹略高的每一个单位的群众基础。弹道导弹在铁板一块夹心板的性能几乎是相同的结构，虽然这两类机械颇为不同。在高冲击速度，单片板失败的塑性扩孔。相比之下，只有面对近端夹层板片经历这种类型的故障。远端面片由在整个速度范围内 于夹层板比同等质量相当高抗稻瘟病，我们单片板结论是夹层板显示的性能将超过单片板的多功能应用，结合爆破阻力和弹道性能。 1 导言 众所 周知，夹层板具有优越抗弯刚度和力量的单片梁根据同样的质量准静态加载。理论研究以弗莱克和德什潘德和雪哈钦森还预测，夹层梁的优势冲击抗单片梁。随后，一些实验研究已经证实这些初步理论和数值预测。通常，爆炸在空气中的事件都伴随着的高速碎片，但很少有人知道这些抗弹三明治弹道。在这里，我们目前的实验调查，比较了三明治和平等的大规模单片板面弹道性能。 在过去的十年间，有多少新的核心拓扑夹心板已经出现。这些措施包括金属泡沫，类似晶格材料架（图 1），棱柱三明治核心，如波纹和 Y 桁架式内核，由于其开放式 单元架构非常适合热，包括合并和结构功能的多功能应用。在这项研究中，我们专注于夹层板桁架与金字塔的核心。 夹心板结构的调查可以被认为是作为一个由薄金属桁架的细长板对格分离。韧性的薄钢板渗透率（那些板的厚度相对于小弹丸直径球形）可能会发生倾斜射一方绝热剪切（堵塞），有时与塑 性扩孔的结合高冲击速度。 从一个板块的发展定位的影响 下高速 抛出圆周变形。这些 材料 径向拉伸拉伸及金属板 折叠 导致形成一般 4弯曲远离传入的弹丸。能源是消退 金属 抛出和撕裂板块随着在 型号 高渗透高动态强度和加工硬化率低的金属板块出现的剪切带。剪切失败限于下边缘薄圆柱护套弹丸。如果带内的 温度上升造成更多的局部软化比流量的增加压力由于应变和应变率硬化 绝热剪切