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122榴弹炮高平机设计毕业论文.doc122榴弹炮高平机设计毕业论文.doc

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编号:201311130930393737    类型:共享资源    大小:3.69MB    格式:DOC    上传时间:2013-11-13
  
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122榴弹炮 高平机 设计 毕业论文
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中北大学2009届毕业设计说明书第1页共49页1引言1.1火炮的发展火炮的发展从华夏古战场的抛石机,到宋代用火药发射的火铳,到现代火炮的多种多样,已经经历了非常长的时期。15世纪在欧洲的德国和意大利出现了最早的榴弹炮,到16世纪中期,各国普遍采用身管较短的滑膛榴弹炮来发射球形爆炸弹,17世纪末,榴弹炮已在欧洲大多数国家中装备使用,并用于野外作战,到19世纪,榴弹炮由前装滑膛炮改为后装线膛炮,相应的球形爆炸弹变成了有弹带的长圆柱形弹丸。20世纪初,身管火炮有了重大发展,一般105mm榴弹炮射程为6000mm,150mm榴弹炮射程为7000mm,第一次世界大战中许多国家竞相装备和使用了榴弹炮。20世纪30年代,火炮性能进一步得到改善,通过改进弹药、加长身管和采用开脚式大架等途径提高了火炮射程和机动性。比如,重型榴弹炮射程增大到15000m左右。40年代,各国火炮发展很快,新的火炮不断出现,火炮性能也有明显提高,比如,美国研制出了M101式105mm榴弹炮和M141式155mm榴弹炮、M7式105mm自行榴弹炮,苏联也研制出了M1938式122mm榴弹炮。第二次世界大战中榴弹炮的身管长已达20~30倍口径,初速达635m/s,最大射程为18100m,最大射角为+65°。60年代,美国等西方国家在既打核大战又打常规战的战略思想指导下,加强了地面压制火炮,尤其是155mm火炮的发展,在此期间,美国特别强调减轻火炮重量,以便提高战略机动性。随着牵引榴弹炮的轻型化,自行榴弹炮也实现了空运化。70年代至今,各国火炮的发展非常活跃。除美、苏两国进一步加强其野战火炮的发展外,其他国家也纷纷研制自己的火炮,出现了不同型号的新榴弹炮。美国及其他西方国家主要是发展155mm榴弹炮。身管长为39~45倍口径,有的可达52倍口径,发射普通榴弹的最大射程达24000m,发射火箭增程弹达30000m,发射底部排气弹可达39000m,如美国的M198式155mm、奥地利的GHN45式155mm、新加坡的ODEFH88或155mm牵引榴弹炮以及法国的GCT式155mm,南非的G6式155mm自行榴弹炮等。1.2榴弹炮简介中北大学2009届毕业设计说明书第2页共49页榴弹炮是一种身管较短、弹道较弯曲的火炮,适于对水平目标射击。它的主要特点是:1)身管较短,通常为口径的20~30倍,重量比较轻。但目前一般为39倍口径。2)初速小,由于身管较短,初速小于600m/s,故射程较近,用于曲射。3)射角罗大,一般为0°~+45°,最大可达+75°,弹丸的落角大,杀伤和爆破效果较好。4)使用变装药,能获得不同的初速。便于在较大的纵深范围内实施火力机动。轮式122毫米自行榴弹炮是一种具有较强火力、较高机动性和一定装甲防护能力的轻型自行榴弹炮。可用于压制和歼灭敌有生力量和火力,破坏敌野战防御工事(土木掩体和铁丝网等),并具备与敌炮兵、坦克和其它装甲车辆作战的能力。1.3平衡机简介与平衡机分类一般火炮的起落部分质心与火炮耳轴中心不能完全重合,不能实现自然平衡。随着现代火炮威力的日益提高,炮身增长,使得起落部分质心更加靠前。为了保证火炮射击稳定性,需要尽量降低火线高,增大后座长;同时为了避免大仰角时炮尾后坐碰地,通常将火炮后坐部分向前布置。为了提高发射速率,在起落部分后端设有供弹、输弹等机构,也需将炮身向前布置。这样,不能实现自然平衡的现象更加突出。当自然平衡时,进行高低瞄准,手轮力只需克服起落部分的惯性力矩。当不能自然平衡时,进行高低瞄准,手轮力不仅要克服起落部分的的惯性力矩,还要克服起落部分的重力矩。故而在将炮身打高时使得手轮力很大,在将炮身打低时使得高低瞄准不平稳,炮身抖动,甚至产生冲击。为了平衡起落部分的的重力矩,火炮设计中通常有两种平衡方式:(1)配重平衡,又称自重平衡、自然平衡。在起落部分耳轴后端炮尾或摇架上附加适量的配重。配重可用灌铅或能调整质量的铅板。由于其结构简单,易于实现完全平衡,载体的颠簸、摇摆运动对这种平衡的影响小,高低机手轮力不致变化太大,因而广泛用在某些自行炮和坦克炮、舰炮上。其缺点是使起落部分的无效质量增加。(2)外力平衡,又称平衡机平衡。用专门设计的平衡机所产生的拉力或推力来达到平衡的方法。与配重平衡相比,平衡机质量小,但多了一个部件,也就多了一个影响可靠性的因素,并使火炮结构更复杂。中北大学2009届毕业设计说明书第3页共49页平衡机是一种平衡某些火炮起落部分的重力矩,使俯仰操作或动力传动轻便、平稳的装置。绝大多数火炮受总体结构布置的限制,起落部分的质心不可能与耳轴中心重合,一般均处于耳轴前方某处,形成对耳轴中心的重力矩。平衡机的功能就是提供一个与重力矩大小相近、变化规律相似、方向相反的力矩,以减小高低机手轮力和动力传动扭矩,以保证操作高低机时,打高轻便,打低平稳。平衡机一端铰接于上架或托架上,一端直接或通过挠性体与起落部分连接。根据总体要求,平衡机一般制成单件装于上架或托架一侧或两件对称装于两侧。也有的火炮将高低机与平衡机结合成一体,称为高低平衡机。平衡机的种类很多,一般有如下分类。1)按弹性元件分类(1)弹簧式平衡机。常用的是圆柱螺旋弹簧平衡机,平衡机由内筒、外筒、螺杆、弹簧等件组成。弹簧两端顶于内、外筒的盖上,外筒装在上架一支臂上,内筒上的螺杆与摇架相连。射角增大时弹簧伸长,推力减小;射角减小时弹簧压缩,平衡机推力增大。如需调整弹簧的初始力,可拧动内筒盖上的调整螺帽。弹簧式平衡机结构简单,工作性能不受气温变化的影响,便于维修,应用较广。但质量较大,且弹簧易产生疲劳。其他还有平面螺旋弹簧平衡机、片簧及扭杆平衡机。扭杆平衡机是以一个或一个以上的扭杆代替螺旋弹簧。每根扭杆的远端刚连在上架上,自由端固定在扭转臂上。随着打高射角,扭杆放松,从而减小平衡力矩。相反,当打低射角时,扭紧扭杆而增加平衡力矩。扭力轴式平衡机结构简单、紧凑,质量小,扭杆不易疲劳损坏,维修简单。(2)气压式平衡机。这种平衡机以气体为弹性元件,压缩气体而产生平衡力矩。一般都是推式。由内、外筒,紧塞装置,开闭器及温度调节器等组成。内、外筒一端有球轴分别与上架及摇架铰接。筒内装有压缩气体用紧塞装置和少量液体对内、外筒接触处进行密封,起落部分俯仰时,内外筒相对移动,筒内容积和气体压强随射角而改变。气体压力通过外筒铰接点推起落部分,对炮耳轴形成平衡力矩,用以平衡起落部分重力矩。为充分利用平衡机内筒容积,同时又防止液体流入内筒,在内筒上部焊有细的导管。假如液体流入内筒,则外筒液量减少,就不能保证紧塞气体。中北大学2009届毕业设计说明书第4页共49页温度调节器是用于防止因环境温度变化使筒内气压改变而影响平衡性能的装置。调节器由连接器与平衡机外筒连通。温度变化时用摇把转动螺杆使活塞移动,借以改变筒内的容积,从而调整气体压力。在温度变化正负20摄氏度的范围内通过调整可使平衡机力不致过大或过小,从而使高低机工作正常。这种调节方法称为调容法。另外,还有下列两种方法。(1)调压法:当温度变化而影响平衡机内气压大小时,可从平衡机内放出部分气体,或用高压气瓶向平衡机内补充一些气体,来直接改变平衡机力。(2)调臂长:用专门的机构调整平衡机支点的位置,改变平衡机力至耳轴的距离,以获得要求的平衡力矩。对于起落部分重力矩较大的火炮,如需采用两个气压式平衡机时,应该用导管将两平衡机连通,以保持压力一致,例如59式130mm加农炮的平衡机。气压式平衡机外形尺寸小,质量小,加工和调整都较容易,广泛用于地面火炮。但其气体压强易受环境温度影响,维护保养比弹簧式复杂。2)按作用力方向分类(1)拉式平衡机。上拉式平衡机――平衡机拉力作用在耳轴前方。下拉式平衡机――平衡机拉力作用在耳轴后方。(2)推式平衡机。这种平衡机对起落部分的推力作用在耳轴前方。3)按结构功能分(1)单一平衡机,即只起平衡重力矩作用的平衡装置。(2)高低平衡机,即同时具有平衡机与高低机功能的装置。是火炮设计中简化机构、提高部件多种功能的一种措施。有机械式和液体气压式两种。机械式高低平衡机已成功地应用在美M102式105mm榴弹炮上。由螺杆或滚珠丝杠高低机与弹簧式平衡机组成。平衡机的螺旋弹簧套在高低机螺杆外面,靠螺杆的伸缩,实现射角变化,由弹簧提供平衡力矩,结构紧凑,作用可靠。液体气压式目前只用于某些大口径自行炮或牵引炮上。由储气筒、液压泵、各种控制阀及管路等液压元件组成。结构较复杂,管道较多,维护保养较难,应用不广。
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