火炮设计理论
火炮设计理论
K1 dx1 v1 dx v
由理论力学知， v1 v v10
方向 大小 √ ? √ √ √ ?
v1 pb K1 tg v pa
这就是传速比K1的解析式，若已知随x的变化规律，则可求得K1随x的变 化规律。
火炮设计理论
主讲：张相炎 教授
南京理工大学火炮教研室
联系电话：84315581
第四章 火炮自动机构设计
§4.1 概述
1 火炮自动机
1.1 自动炮 自动炮 T 半自动炮 非自动炮 连续自动射击与单发射击 1.2自动动作 击发、收回击外、开锁、开闩、抽筒、抛筒、供弹、输弹、关闩和闭 锁等。 1.3自动机 火炮自动机是自动火炮射击时，利用火药燃气或外部能源，自动完 成重新装填和发射下发炮弹，实现自动连续射击的各机构的总称。T
§4.1 概述
3 火炮自动机的发展
火炮自动机的发展，主要围绕： 提高初速 提高射速 提高机动性（包括减轻重量、减小后坐力等） 提高可靠性 主要发展方向有： （1）通用化：同一口径的火炮自动机具有多用途（可海、陆、空 通用），即一机多用。 （2）系列化：火炮口径序列化，型号序列化（逐步改进）。 （3）标准化：设计标准化，制造标准化，试验标准化。 （4）多样化：现有工作原理的综合运用，以及新原理、新结构的 创新。 （5）新概念：观念创新，技术突破等，如“金属风暴”。
T T
1.3 建立自动机动力学模型
渐变过程→运动微分方程 突变过程→撞击计算
1.4 动力学仿真
模型确认、仿真
1.3 传速比 （1）传速比 单自由度自动机构 → 基础构件运动规律 → 工作构件对基础构件的关系→工作构件的运动规律 → 自动机构运动规律
火炮内弹道设计
火炮内弹道设计火炮内弹道设计1 绪论内弹道（internal ballistics）是弹道的一部分，内弹道研究弹丸从点火到离开发射器身管的行为。
内弹道学研究对各种身管武器都有重要意义。
击发方法：任何类型的身管武器第一步需要击发火药。
最早的枪支、大炮由一个一端密封的金属管组成。
1.1 内弹道学研究对象内弹道学是研究发射过程中枪炮膛内及火箭发动机内的火药燃烧、物质流动、能量转换、弹体运动和其它有关现象及其规律的弹道学分支学科。
燃烧的发射药产生具有很高压力的气体，使弹丸加速穿过炮膛，直到以预定初速离开炮口。
初速是具有一定质量和形状的弹丸最终要达到的整个射程的基础。
在设计火炮时必须进行计算以保证最正常、最有效地产生所需要的初速。
发射装药产生的能量用于完成好几种工作。
大部分能量用于赋予弹丸速度。
能量还消耗在做下述功上：使弹丸旋转，克服弹丸与膛壁之间的摩擦力，使发射药和发射药气体在膛内运动以及使火炮后坐部分后坐。
有些能量还以热能的形式损失在身管、炮尾、弹丸和药筒（如果使用药筒的话）上。
发射过程都是从点火开始，通过机械击发、电热或其他方式将点火药点燃，所产生的高温气体及灼热粒子再点燃火药装药，迅即扩展到整个装药表面，并同时沿着药粒厚度向内层燃烧。
燃烧进行在一个封闭的空间中，这个空间前由弹丸的弹带封闭，后有火炮所采用的紧塞装置封闭，紧塞装置用于防止火药气体从后面逸出。
在发射药气体的压力达到能使弹丸运动的程度之前，发射药的燃烧速度与膛压增加的速度是成正比例的。
所谓“弹丸启动压力”就是指使弹丸开始向前运动的压力。
当弹丸沿身管向前运动时，供发射药气体占用的空间增大，因此膛压的增加速度减小。
当空间增加所导致的压力的增加相等时，膛压达到最大值。
自此以后膛压开始下降，同时弹丸却在继续加速，甚至在发射药全部燃尽后弹丸仍在继续加速，只是加速度逐渐减小，弹丸一出炮口即变为减速。
下图说明膛内压力、弹丸膛内行程和弹丸速度间的关系。
内弹道学的研究对象，主要是有关点火药和火药的热化学性质，点火和火药燃烧的机理及规律；有关枪炮膛内火药燃气与固体药粒的混合流动现象，有关弹带嵌进膛线的受力变形现象，弹丸和枪炮身的运动现象；有关能量转换、传递的热力学现象和火药燃气与膛壁之间的热传导现象等。
火炮设计理论(火炮系统分析与总体设计)
Hale Waihona Puke §6.1 火炮战术技术指标射击密集度主要取决于火炮自身的弹道与结构性能、力学特性等。 射击准确度是指平均弹着点对预期命中点的偏离程度。射击精度越 高，对目标毁伤的概率就越大。 射击准确度主要取决于射手操作火炮的熟练程度，以及火炮系统有 关仪表设备的状况。 精确制导弹药就是通过在弹药系统中引入制导技术，排除了人工操 作和射弹散布的偏差，极大地提高火炮与自动火炮的射击精度。
系统效能:预期一个系统满足一组特定任务要求的度量。 系统效能 ＝＞ 有效性 + 可信赖性 + 功能 有效性：系统在规定条件下随时使用时能正常工作的能力。 可信赖性：系统在规定条件下在规定时间能正常工作的能力。 功能：系统能达到任务目标的能力。 火炮的作战效能＝＞ 威力 + 机动性 + 快速反应能力 + 战场生存能力 + 可靠性
§6.1 火炮战术技术指标
1.4 战场生存能力
战场生存能力主要包括伪装和隐身能力、装甲防护能力、核生化“三防” 能力、紧急逃生能力、迅速脱离战斗的能力、电子战信息战的能力等。 伪装和隐身能力，主要是采用的伪装措施和隐身技术。当部队进行调动、 集结和隐蔽待命时，尽量不让敌方侦察发现，因此，应有适应环境的伪装措 施，如穿戴伪装网，插戴就地采集的树枝、野草，人员涂抹伪装油彩等；火 炮装备采用隐身技术，如暴露的金属表面和光学玻璃，要经过适当的表面处 理不会在阳光照射下闪亮，火炮装备的表面增加隐形涂料，采用隐身材料等。 把发射时伴生的声、光、焰降低到尽可能小的程度。 装甲防护能力，主要是采用装甲和衬里防护。对非装甲的自行火炮采用 防盾，在有限的范围内防枪弹和破片的毁伤，减少膛口冲击波的伤害。对装 甲自行火炮，能防破片的毁伤。为了降低穿、破甲后的二次毁伤效应，在装 甲车内增加一种特殊的衬里，可以降低车内人员、仪器、设备的毁伤。 核生化“三防”能力，主要是装备具有“三防”能力的设施。未来战争 在敌方实施核、生、化攻击时，自行火炮应具有“三防”设施，以确保能安 全地通过核、生、化火炮污染过的地域。
火炮设计理论 教学日历
作业4
5
1
3
13
2
4自动机设计：4.2自动机构动力学：5.2.3复杂自动机构运动微分方程推广,4.2.4传动效率及其计算
掌握建立自动机动力学模型的基本方法和结构参数计算方法。
自动机构运动微分方程的建立，结构参数的确定。
作业5
作业6
5
3
1
14
3
4自动机设计：4.2自动机构动力学：4.2.5构件间的撞击计算，4.2.6自动机的动力学仿真，4.3自动机结构设计：4.3.1概述，4.3.2开闩机构设计
“火炮设计理论”课程教学日历
周
星期
节
单元
课时
教学内容
目标与要求
重点与难点
作业
1
1
3
1
2
1绪论
了解火炮设计理论的地位和作用、发展，熟悉火炮设计理论的主要内容。
课程的特点、学习方法、要求
1
3
1
2
3
2炮身设计：2.1概述
熟悉炮身结构设计方法，掌握炮身强度设计方法。
炮身结构设计特点，设计压力曲线。
1
5
1
3
3
实验报告
5
5
1
15
3
4自动机设计：4.3自动机结构设计：4.3.2炮闩设计
熟悉自动机炮闩设计方法。
闭锁机构设计。
6
1
3
16
2
4自动机设计：4.3自动机结构设计：4.3.4供输弹机构设计
熟悉供输弹机构设计方法。
供输弹基本概念，对供输弹机构要求，供输弹机构设计步骤，弹带阻力计算。
6
3
火炮设计理论 学习指南
《火炮设计理论》课程简介火炮设计理论是武器系统与工程（火炮）专业的主要专业课，是一门综合应用基础理论和专业基础理论的工程设计课程。
通过本课程学习，使学生掌握火炮设计基本理论和方法，为今后的工作打下专业基础。
火炮设计理论，是火炮工程研究的理论依据，是火炮科研人员必须掌握的基本理论。
火炮设计理论主要研究火炮这样一种特殊机械系统在高温、高压、高速、高应变率状态下的特性及其设计理论。
火炮设计理论课程主要介绍火炮设计的基本概念、基本理论和基本方法，包括火炮设计理论的主要内容和发展，火炮主要零部件（包括炮身、反后坐装置、自动机及炮架等）的设计理论和方法。
教学组织以课堂教学为主，辅助自学、网络教学和实验教学。
教学方式以多媒体课件为主，结合板书、交流互动等多种形式。
课程的教学目标与基本要求1. 教学目标：通过本课程的学习，使学生掌握火炮及其主要零部件设计的基本理论和方法，提高学生综合运用学习过的基础理论和专业基础知识及解决实际工程技术问题的能力。
2. 基本要求：了解火炮设计理论及其发展，熟悉火炮设计理论的基本方法和思路，掌握炮身、反后坐装置、自动机、炮架等火炮主要零部件设计的基本理论和方法。
学时数：总 64 学时，其中：授课56学时，实验8学时教材：张相炎主编，火炮设计理论，北京理工大学出版社，2005年参考书目：①谈乐斌等编，火炮概论，北京理工大学出版社，2005年②伊玲益编，炮身设计，国防工业出版社，1977年③高树滋等编，火炮反后坐装置设计，兵器工业出版社，1995年④张相炎编著，火炮自动机设计，北京理工大学出版社，2010年⑤韩魁英等编，火炮自动机设计，国防工业出版社，1988年⑥孙远孝等编，炮架及总体设计，兵器工业出版社，1995年第1次课(1 绪论)一、教学目的和要求了解火炮设计理论的地位和作用、发展，熟悉火炮设计理论的主要内容。
二、教学内容纲要1 火炮的特点、地位、作用2 火炮设计流程3 火炮设计理论的主要内容、方法4 课程的地位、作用、学习方法与基本要求5 课程的学习安排三、重点、难点课程的特点、学习方法、要求四、教学方法，实施步骤根据本章课的内容特点，运用启发式、分析式等教学方法讲授本课程内容。
火炮设计理论教学新体系探索
１２８。
［４］李海燕 ，汤杰 ，张谊 ，杨 佩 兰．ＣＢＳ结合 ＰＢＬ教 学法在 呼吸 内
科 临床 教 学中的应 用ｆＪ］．卫生职业教 育 ，２０１４，３２（７）：７５—７６．
【５】樊娟 ，刘俐．改 良 ＰＢＬ教 学法结合 ＰＡＣＳ在 消化 内科 大专护
生教学查房 中的应 用『Ｊ】．现代 医药卫生 ，２０１７，３３（１３）．
· １２４·
新校 园
自然科 学
也 不符合 军工 专业 本科 教育 “宽 口径 、厚 基础 、能力 强 、素 质 式下 ，教师指导学生 参与到课题研究 中，针对某型火炮反后 坐
总第 ４８６期
自然 科学
火炮设计理论教学新体 系探索
刘 宁 张相 炎 杨 国来
（南京理工大学机械 工程学院，江苏 南京 ２１００９４）
摘 要 ：火炮设计理论 采用传统的教 学模 式 已不能适应 新时期的 需求。本文构 建以研 究型教 学模 式为理念 的教 学新体 系， 阐述 了具体 实施 方法和 目的 ，通 过新教 学模 式培养 了学生研 究性 学 习习惯 ，激发 学生的 学习主动性 ，有效锻炼 了学生 的研 究 能力和创新精神 ，提 高了火炮设计理论 的教 学效果 。
三结合 ，进而培 养综合 素质 高 、专业 面宽广 、创 新设计 能力 强 的火炮专业复合 型人 才。
一 、 传统教学模式 火炮不 同于其他机械 系统 ，其工作状态一般 处 于高温 、高 压 、高速 的极端条件 ，相应 的设计理论 也有别 于传 统机械 系 统 ，具有专业性强 、理论难度大 、知识 点多的特点 。传统 的火 炮 专业 系列课 程 的教学模 式是 以课 堂教 学为主 ，教学实验 、课 后 作业则 为课 堂讲授 内容 服务 ，课程考 核一般采取 卷面考核 为 主 的方式 ，主要考查学生 对书本知识 的掌握 程度 。因此 ，传 统 的教 学模式 是单 纯 的知 识传授 ，足 教 师的“灌输式 教学 ”和学 生 的“接受式 学习 ”，不利 于学生创新意识 和实践能力 的提高 ，
火炮设计理论范文
火炮设计理论范文火炮是一种重要的军事装备，广泛用于战争和防御中。
它具有远程射击、高杀伤力和精确命中目标的特点。
火炮的设计理论包括枪管设计、炮弹设计、炮架设计和火控系统设计等多个方面，下面将对火炮设计的几个关键理论进行介绍。
首先，枪管设计是火炮设计中的核心。
枪管的设计直接影响到火炮的射程、精确度和杀伤力。
好的枪管设计需要考虑材料选择、内径和膛线设计以及冷却系统等因素。
材料选择一般选择耐高温、耐磨损和耐腐蚀的合金钢。
内径的选择通常由炮弹直径决定，直径越大炮弹的杀伤力越高。
膛线设计会影响到炮弹的旋转稳定性，一般采用螺旋形状的膛线来增加稳定性。
冷却系统可以通过导热材料和冷却液来降低枪管温度，延长使用寿命。
其次，炮弹设计是火炮设计中的另一个重要方面。
炮弹的设计直接关系到火炮的杀伤力和射程。
炮弹一般由弹头、装药和外壳组成。
弹头的设计需要考虑杀伤方式和杀伤范围。
常见的弹头设计包括杀伤型、爆炸型和杀伤爆炸型。
装药的设计需要考虑到炮弹的射程和速度。
外壳的设计需要考虑到炮弹的强度和密封性。
炮弹的设计需要根据具体的火炮型号和使用环境进行优化。
此外，炮架设计是火炮设计中的另一个重要方面。
炮架的设计需要考虑到火炮的稳定性和可操作性。
稳定性可以通过合理的重心设计和支撑系统来实现。
可操作性可以通过合适的重量和尺寸，以及方便易用的操作系统来实现。
炮架的设计还需要考虑到抗震性和耐久性等因素，以确保火炮在恶劣环境中的可靠性和稳定性。
最后，火控系统设计是火炮设计中的一个关键方面。
火控系统的设计需要考虑到火炮的瞄准精度和射击控制。
瞄准精度可以通过合适的瞄准装置和精确的瞄准算法来实现。
射击控制可以通过火炮与指挥中心的信息传输和处理系统来实现。
现代火控系统还可以利用雷达、卫星定位和电子光学技术来提高射击精度和命中率。
总结起来，火炮设计理论包括枪管设计、炮弹设计、炮架设计和火控系统设计等多个方面。
好的火炮设计可以提高火炮的射程、杀伤力和精确度。
火炮设计理论课程考试标准答案07
课程名称： 火炮设计理论 学分： 4.5 教学大纲编号：01023202试卷编号：010******* 考试方式：闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟二、试推导图所示简单筒后坐驻退机液压阻力计算式，并说明所用符号的意义。
图中V 为筒后坐速度。
（15分）解：1）连续方程： wa VA =，即V a A w =；（5分） 2）能量方程：()222222212221222V a A K w K w w w V p ⎪⎭⎫ ⎝⎛==+=+=+ξξρ，即 2222222122V a KA V a a KA p ρρ≈-=（5分） 3）液压阻力：223102V a A K A p ρ≈=Φ（5分） 三、图示为某自动机构后坐时的机构简图。
其中加速臂1的质心与转轴O 重合。
试写出自动机运动微分方程，并说明方程中各项的意义；写出自动机附加阻力T 的表达式。
（15分）解：1）运动微分方程为：F x A x M =+•••2（5分） 其中：442433232222112120m K m K J K m K m m M ηηηη+++++= dxdK m K dxdK m K dxdK J K dxdK m K A 4444333322221111ηηηη+++= 一、回答下列问题：(每题5分，共60分)1．炮身的主要作用是什么？（承受火药气体压力和引导弹丸运动。
）主要包括哪几个部件？（身管、炮尾、炮闩。
）2．采用自紧身管提高身管强度的原理是什么？(自紧身管在制造时对其内膛施以高压，使内壁部分或全部产生塑性变形；内压消除以后，由于管壁各层塑性变形不一致，在各层之间形成相互作用，使内层产生压应力而外层产生拉应力；由于内壁产生与发射时方向相反的预应力，因此使发射时身管壁内应力趋于均匀一致，从而提高身管强度。
) 3．什么是单筒身管弹性强度极限？（单筒身管不产生塑性变形时所能承受的最大内压力。
）单筒身管弹性强度极限主要取决于什么？（材料、结构尺寸、强度理论。
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§5.5 运动体设计
在有的旧式火炮上曾采用过橡胶式缓冲器。这种缓冲器由于行军速度 的提高而被弹簧式代替。但由于它的结构简单，后又引起人们的注意，出 现过一些新的结构方案。
有些国家研究过气压式缓冲器，如图5-29所示。由于其弹性元件是气 体，因而不存在金属弹性元件的疲劳问题，同时可利用改变气压的方法来 调节缓冲性能，以适应不同路面和运行速度的需要。
§5.5 运动体设计
如果火炮上没有减振装置，那么当经过一次冲击后，受压弹簧即要伸张， 将其在冲击时所吸收的能量全部放出而变为炮架的动能，从而引起炮架在 铅垂方向的自由振动。这样因冲击而获得的机械能则以炮架动能和弹簧变 形能的形式互相转化。由于地面的冲击是随机的，因而就有可能出现共振 现象，使炮架振幅加大而碰到限制器。限制器上尽管有橡皮垫等缓冲元件， 而炮架受到的冲击力还是会加大很多倍，这对保证炮架各零部件的强度不 利，同时使火炮的行驶平顺性变坏。减振器的作用就是要将铅垂方向因冲 击而获得的机械能通过摩擦不可逆地转化为热能散失掉，以衰减炮架的振 动。
§5.5 运动体设计
设计火炮运动体应设法提高下列一些主要要求： （1）运动便捷性：主要设法减小运动阻力，包括减小车轮与车轮轴之 间的摩擦阻力和地面对车轮的滚动阻力； （2）道路通过性：主要是尽可能减小总体尺寸；设法使各轮的载荷分 布均匀，并能减小车轮对地面的单位面积压力； （3）高速行驶性：主要设法提高运动体的缓冲及减振性能，以保证火 炮在高速牵引或行驶中能经受不断的冲击，平稳行驶； （4）操作轻便性：主要使设计的行军战斗固定装置在行军战斗转换时， 操作轻便、迅速而安全； （5）工作可靠性：主要应保证各机构的动作灵活可靠，并有足够的强 度贮备，耐磨性好，并能有效地防尘。
扭杆弹簧按其断面形状可分为圆形、管形和片状三种。圆形扭杆结构 简单，制造方便，故应用最多。管形扭杆比前者在材料利用上较合理，但 加工不如圆形简单。片状扭杆是由几片固定在四方孔套筒内的扁钢组成， 这种扭杆的材料利用率不如圆形和管形扭杆，但是当三者断面面积和最大 剪应力相同时，片状扭杆的极限角最大，即刚度最小。这种扭杆在小口径 火炮上采用过。
可见，缓冲是使炮架受力和缓，即减小受力；减振是加大阻尼，衰减 炮架的振动。两者的综合作用，其结果是既减小了炮架的受力，又提高了 火炮的行驶平顺性，从而提高了火炮高速牵引的性能。
§5.5 运动体设计
由于车轮轮胎为弹性体，因此具有缓冲功能。有关资料表明，火炮较 多使用的海绵胶胎车轮可吸收地面撞击能量的20％～45％。对于充气轮胎， 其缓冲性能则更好。现有一些较大口径的火炮采用充气轮胎（内支撑轮胎） 而不另加缓冲装置，可以满足高速行军的要求。
（2）动载系数：车轮通过缓冲器支撑炮架，动载系数就是缓冲器处于极限 状态时车轮对炮架的支撑力与静止时的支撑力之比，也就是两种状态下缓冲 器时车轮的作用力之比。动载系数反映了火炮对障碍物作用的敏感程度。
（3）能容量：弹性元件在工作过程中能最大限度贮存的能量称能容量。当 火炮在运行中碰击障碍物时，车轮、车轮轴（曲臂）等构件获得的机械能将 被缓冲器吸收变为弹性元件的变形能。在相同行驶条件下，提高能容量可以 减小撞击频率和撞击强度，从而提高行驶平顺性。
§5.5 运动体设计
（3）扭杆弹簧的端部形状 为了安装和调整方便，缓冲扭杆端部制成花键细齿。端头直径一般取D ＝（1.15～1.3）d。花键细齿的长度可根据强度要求确定。为了避免过大 的应力集中，端部与杆体的联结处如采用圆弧过渡，则过渡圆的半径应取 扭杆直径的3倍以上。花键细齿的端面形状一般采用夹角为90°的三角形。 为了避免应力集中，花键的齿顶和齿根都要避免尖角。扭杆两端的花键齿 齿数不同，一般差一个齿，其目的是为了当扭杆疲劳时可以进行微调。 （4）扭杆的有效工作长度 由于杆体两端的过渡部分也发生扭转变形，因此在计算时，应将两端的 过渡部分换算成当量长度。
影响火炮运动性的因素很多，如质量、质心、有关结构尺寸及运动体。 但在火炮的主要结构尺寸和全炮质量确定之后，影响火炮运动性的关键则 为运动体。
运动体是火炮运行和承载机构的总称，又称为运行部分。牵引式高炮 的运动体一般称为炮车，自行火炮的运动体一般称为底盘。牵引式地面炮 的运动体由前车、后车、基座（或十字梁）、行军缓冲器、减震器、刹车 装置、牵引装置等组成。为了提高机动性，现代大口径牵引火炮还设有辅 助推进装置。牵引式地面炮运动体的结构，因炮种、口径和重量不同而有 很大差别，有单轴二轮或四轮、两轴四轮、三轴六轮等。自行火炮的底盘 分为履带式底盘和轮式底盘。轮式底盘又有4×2，4×4，6×6，8×8等多 种形式。
§5.5 运动体设计
缓冲性能指标是设计缓冲器的主要依据。决定缓冲性能的主要指标有缓
冲行程（即不碰限制器的车轮最大跳动量）、动载系数（与弹性元件的刚度 有关）和缓冲能容量（与缓冲行程及刚度有关）。
（1）缓冲行程：当弹性元件从初始状态（平衡状态或静止状态）变为极限 工作状态（接触限制器）时，车轮相对炮架在铅直方向上运动的距离，即车 轮的最大跳动量，称缓冲行程。
缓冲器中最关键的零件是弹性元件。目前常用的弹性元件有圆柱螺旋 弹簧、板簧、碟形弹簧和扭杆。圆柱螺旋弹簧的优点是工艺简单，加工量 小，不需精密加工设备，但质量和结构尺寸较大，容易折断。叠板弹簧容 易制造，但表面疵病不易避免，因此容易折断，质量较大。板簧在工作时， 各片之间有相对滑动而产生摩擦，工作时能吸收一部分缓冲能量，故其减 振性能较好。但其摩擦力不稳定，而且由于摩擦的存在，相当加大了板簧 的刚度，因而降低了缓冲性能。碟形弹簧缓冲器的缓冲性能较好，当个别 弹簧片碎裂时，整个缓冲器仍能工作。由于串联的碟形弹簧组在工作变形 时各片端部接触处有摩擦存在，故有一定的减振作用。这种缓冲器相对螺 旋弹簧式的刚度大，结构尺寸较小。
§5.5 运动体设计
扭杆弹簧比叠板弹簧单位质量储藏的能量大3倍多，所以在相同负荷下， 可大幅度减小结构尺寸和减轻质量。另外，对于一个受反复载荷的零件， 其强度和寿命与表面质量有很大的关系，表面疵病常是弹簧折断的主要原 因。扭杆外形简单，表面容易做到精细加工，强化处理，故质量容易保证， 寿命较长。由于扭杆为杆状，适合安装在下架内，这样可使结构紧凑，维 护保养较好。减小非簧载质量（不是由缓冲弹簧支承部分的质量，如车轮、 车轴等），使簧载质量（由缓冲弹簧支承部分的质量）与非簧载质量的比 值加大，可提高行驶平顺性。扭杆缓冲器两者的比值较大，对行驶平顺性 有利。扭杆需要选用较好的合金钢制造，加工量较大，加工要求较高，故 生产成本较高。当采用横向布置时，扭杆长度有时受到辙距的限制。
对于减振，在运动体系统中，能引起振动衰减的阻尼来源不仅是因为 系统中装设了减振器，而且在有相对运动的摩擦副中（如缓冲器组成各零 件之间的摩擦），轮胎受力变形时橡胶分子之间的摩擦等也均能起到一定 的减振作用。从装置减振器的必要性，火炮结构的复杂性、质量和经济性 等方面综合考虑，现代火炮基本未采用减振器减振。
§5.5 运动体设计
3 车轮及其制动
车轮由轮胎、轮毂、轮辐和轮辋组成。其功用是：与架尾共同支持炮重； 保证轮胎与路面有良好的附着，传递驱动力矩和制动力矩；确定行驶方向； 以及单独或和缓冲器共同缓和火炮在行驶中由于路面不平而受到的冲击， 并衰减出此而产生的振动。
3.1 车轮的工作特点和要求 （1）保证在额定负荷和正常行驶速度下能安全工作 火炮大部分质量均作用在轮胎上，因此轮胎必须具有合适的弹性和承受 一定负荷的能力。当车轮滚动时，作用在相应轮胎上的部分炮重和由于不 平路面产生的冲击载荷使轮胎压缩。压缩变形所消耗的功有一部分使轮胎 发热而温度升高。温度过高将加速轮胎的磨损，从而降低了使用寿命。轮 胎的发热程度取决于轮胎的结构、内部压力、负荷及行驶速度等。 （2）保证有尽量小的滚动阻力 减小车轮在路面上的滚动阻力，也就是减小滚动能量的消耗，这可减小 牵引车的动力消耗，节省燃料，同时也可延长轮胎的寿命。影响滚动阻力 的因素有：轮胎的构造和材料，轮胎气压，行驶速度及车轮的滚动半径等。
能容量与火炮的质量有关。为了可比性，有时引入相对能容量即比容量的
概念。比容量为缓冲单位质量所需要的能容量。从物理意义上看，比容量是 一个高度，火炮从这个高度落下时，缓冲器正好吸收其下落的动能而不会在 限制器处发生撞击。
火炮的有关数据与载重汽车相比，火炮的缓冲行程偏小，动载系数偏大， 比容量较接近。
§5.5 运动体设计
即解得：
H RhmFra bibliotekjK 1Pj Rl
0.1Gd 4
l
0.1GHd 4
K 1Pj R2
§5.5 运动体设计
扭杆设计中应注意的几个问题： （1）材料
火炮缓冲器扭杆常用的材料为 45CrNiMoVA钢。其性能指标应符合 YB476-64的技术条件中所规定的各项要求。对于材料为45CrNiMoVA钢的 扭杆，淬火后经喷丸、扭转（强扭）和滚压等机械强化处理。扭杆弹簧的 使用应力较高，扭杆的主要失效形式为疲劳破坏。为了保证缓冲器的寿命， 需将不同路面的行军速度加以限制，以减少缓冲器工作时达到极限状态的 次数。路面条件越差，规定的行军速度越低。
下面以扭杆缓冲器设计为例说明缓冲器设计方法。
设计的一般步骤：
（1）一般先根据对缓冲性能的要求，给定缓冲行程 H和动载系数K； （2）选定扭杆的材料，确定扭杆的许用剪应力[τ]； （3）根据结构和总体条件选择曲臂半径R ； （4）求每一个缓冲器的静负荷Pj，及动载Pm = K Pj ； （5）求缓冲器的结构尺寸（扭杆直径d和工作长度l）： 在动载作用下，扭杆应满足强度条件：
§5.5 运动体设计
2 缓冲与缓冲装置设计
为了提高火炮的牵引或行使速度，必须设法减小火炮在牵引或行使过 程中的受力和振动。解决方法是对火炮进行缓冲及减振。
当火炮在高速牵引或行使中由于地面不平或碰到石块等障碍时，车轮 就要受到冲击。如果炮架与车轮之间为刚性连接（假如车轮也是刚性的）， 则炮架亦要受到同样大小的冲击。这种冲击的冲击力很大，炮架强度则无 法保证，或者只能以很小的速度运行。