[發(fā)明專利]一種變工況條件下的抽殼機(jī)構(gòu)智能化改進(jìn)設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110832346.8
• 申請(qǐng)日: 2021-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN114004037A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方峻;王強(qiáng)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發(fā)明公開了一種變工況條件下的抽殼機(jī)構(gòu)智能化改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，屬于槍械可靠性設(shè)計(jì)領(lǐng)域，包括如下步驟：創(chuàng)建不同工況條件下的參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例表、建立抽殼機(jī)構(gòu)的有限元和多體動(dòng)力學(xué)仿真模型并進(jìn)行仿真、創(chuàng)建設(shè)計(jì)參數(shù)值的隸屬函數(shù)值表、確定給出的極限工況條件所屬的工況等級(jí)及對(duì)應(yīng)的敏感設(shè)計(jì)參數(shù)總隸屬函數(shù)值、將總隸屬函數(shù)值按工況等級(jí)對(duì)應(yīng)的比例分配給每個(gè)敏感設(shè)計(jì)參數(shù)，最終將敏感設(shè)計(jì)參數(shù)的隸屬函數(shù)值轉(zhuǎn)化為實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)值，即可得到滿足工況條件的參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果。本發(fā)明應(yīng)用工況條件廣，設(shè)計(jì)速度快，能夠針對(duì)不同的工況條件要求，快速而有效地給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)值，使抽殼機(jī)構(gòu)能可靠地完成抽殼動(dòng)作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于槍械可靠性設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是一種變工況條件下的抽殼機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

抽殼機(jī)構(gòu)是火炮和自動(dòng)武器中的一種重要機(jī)構(gòu)。抽殼機(jī)構(gòu)通常由火炮自動(dòng)武器身管的彈膛、槍機(jī)(或炮栓)、抽殼鉤等零件組成，負(fù)責(zé)將發(fā)射完的彈殼從身管的彈膛中抽出。當(dāng)火炮或自動(dòng)武器在惡劣的工況條件下工作時(shí)，抽殼機(jī)構(gòu)比較容易發(fā)生故障，具體故障模式表現(xiàn)為抽殼時(shí)拉殼鉤從彈殼尾部拉滑脫落、或者抽殼時(shí)彈殼尾部發(fā)生斷裂。

抽殼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是與抽殼動(dòng)作可靠性相關(guān)的敏感設(shè)計(jì)參數(shù)的取值是否合理，直接決定了抽殼機(jī)構(gòu)是否能可靠地工作。在火炮自動(dòng)武器的設(shè)計(jì)中，通常需要結(jié)合各方面的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)要求來確定設(shè)計(jì)參數(shù)的取值，同時(shí)需要綜合考慮可能發(fā)生的各種故障，例如：不抽殼、卡殼、斷殼等。如果采用傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，需要建立所有相關(guān)機(jī)構(gòu)的仿真模型，其仿真和計(jì)算的工作量非常大。并且，當(dāng)涉及的設(shè)計(jì)參數(shù)較多時(shí)，也難以得到滿足各種設(shè)計(jì)要求的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。另一方面，武器工作的可靠性與其工況條件(包括：環(huán)境因素、射擊模式)有著密切的關(guān)系，如果在設(shè)計(jì)時(shí)考慮最惡劣的極限工況條件，往往難以保證在各種故障模式下的機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠性要求和性能要求。例如，增大抽殼機(jī)構(gòu)的彈底間隙和抽殼開始時(shí)間能有效地減少抽殼阻力，從而保證在惡劣工況下的抽殼動(dòng)作可靠性，但卻會(huì)使彈殼在抽殼之前更容易發(fā)生斷殼故障，或者使拉殼鉤不能完全進(jìn)入彈殼底緣的槽內(nèi)，同時(shí)也會(huì)降低武器的射速，達(dá)不到其規(guī)定的射速指標(biāo)要求。每種武器的作戰(zhàn)任務(wù)不同、作戰(zhàn)環(huán)境不一樣，其設(shè)計(jì)要求也不一樣，因此，合理的方法是根據(jù)武器的常規(guī)作戰(zhàn)任務(wù)，確定其絕大部分情況下的工況條件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以滿足特定工況條件下的可靠性設(shè)計(jì)要求。

抽殼機(jī)構(gòu)的仿真和試驗(yàn)表明：彈膛的摩擦系數(shù)、環(huán)境溫度和冷卻周期射彈量(或射擊模式)是影響抽殼機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠性的三個(gè)主要的工況條件。在武器的實(shí)際工作過程中，摩擦系數(shù)、環(huán)境溫度和冷卻周期射彈量都是變化的值，這種變化是隨機(jī)的，并且通常服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種變工況條件下的抽殼機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)解決抽殼機(jī)構(gòu)在不同的工況條件下的參數(shù)設(shè)計(jì)問題，且針對(duì)大量繁重的計(jì)算和仿真工作，能夠快速而有效地給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)值，對(duì)原有的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，使抽殼機(jī)構(gòu)能夠可靠地完成抽殼動(dòng)作。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種變工況條件下的抽殼機(jī)構(gòu)智能化設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1、創(chuàng)建不同工況條件下的參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例關(guān)系：包括工況條件參數(shù)、敏感設(shè)計(jì)參數(shù)、仿真結(jié)果、工況條件程度；其中工況條件參數(shù)包括彈膛摩擦系數(shù)、溫度和冷卻周期射彈量；敏感設(shè)計(jì)參數(shù)包括效益型參數(shù)和成本型參數(shù)；仿真結(jié)果為抽殼時(shí)是否發(fā)生拉殼鉤滑脫；工況條件程度隨工況條件參數(shù)的增加而依序增大；

步驟2、根據(jù)創(chuàng)建的工況條件參數(shù)值和敏感設(shè)計(jì)參數(shù)值，生成相應(yīng)的仿真結(jié)果；根據(jù)仿真結(jié)果：抽殼時(shí)是否發(fā)生拉殼鉤滑脫，如果發(fā)生則不斷增加敏感設(shè)計(jì)參數(shù)的相對(duì)變化量，直到無抽殼故障發(fā)生，得到滿足仿真要求的敏感設(shè)計(jì)參數(shù)，獲得滿足要求的參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)例關(guān)系；

步驟3、計(jì)算敏感設(shè)計(jì)參數(shù)的隸屬函數(shù)值和總隸屬函數(shù)值：根據(jù)步驟2得到的敏感設(shè)計(jì)參數(shù)值，計(jì)算得到敏感設(shè)計(jì)參數(shù)的隸屬函數(shù)值和總隸屬函數(shù)值；