淺析基于虛擬樣機(jī)技術(shù)手槍射擊精度
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作者：張毅
本文利用SolidWorks軟件和ADAMS軟件仿真測量出某手槍射擊時槍口上跳的角度，為下一步設(shè)計(jì)手槍能量遷移機(jī)構(gòu)、減小手槍后坐力、提高射擊精度、減小槍口上跳角度提供原始數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
1 某型手槍的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)原理
該手槍為自由槍機(jī)式，槍管短后坐，套筒在擊發(fā)時后坐，靠套筒完成開鎖并壓縮復(fù)進(jìn)簧，同時完成拉殼與拋殼動作。該手槍是9 mm大威力手槍，使用9 mm巴拉貝姆彈，彈丸在槍管的行程為94.5 mm。根據(jù)內(nèi)彈道理論，在MATLAB軟件中編寫程序，采用四階龍格一庫塔算法算出時間一膛壓曲線如圖1所示。
手槍彈膛壓力作用在套筒上，使套筒完成后坐動作。
2 三維實(shí)體建模與仿真
用SolidWorks軟件對該9 mm手槍進(jìn)行建模和裝配，在SolidWorks軟件中裝配好的手槍模型見圖2。
3 ADAMS仿真
3.1虛擬樣機(jī)模型的假設(shè)
在ADAMS軟件仿真過程中，沒有必要對所有動作都進(jìn)行考慮，本文的重點(diǎn)就是用扭轉(zhuǎn)彈簧模擬射手對套筒座的握力，仿真該手槍后坐過程中槍口的上跳對射擊精度的影響，所以在達(dá)到仿真目的的同時，應(yīng)盡量地簡化仿真模型。對該模型的基本假設(shè)如下：①忽略套筒后坐時空槍掛機(jī)對套筒后坐的影響；②忽略擊錘擊打擊針的影響；③用扭轉(zhuǎn)彈簧模擬4根手指對套筒座的握力；④不考慮柔性體對運(yùn)動的影響。
3.2 9 mm手槍虛擬樣機(jī)仿真模型
將裝配好的三維實(shí)體模型從SolidWorks軟件中以Parasolid(*．x_t)格式導(dǎo)出，再將導(dǎo)出的文件導(dǎo)人到ADAMS軟件中，并對該手槍模型的各零件進(jìn)行物理信息的定義，其中包括手槍各零件名稱的修改、模型材料屬性的修改，將不影響仿真運(yùn)動的機(jī)構(gòu)用固定副或布爾求和約束其運(yùn)動。ADAMS／View中的樣機(jī)模型如圖3所示。
3.3虛擬樣機(jī)仿真模型的約束和運(yùn)動副的選擇
本仿真主要考慮手槍套筒后坐過程中產(chǎn)生的迫使手槍回轉(zhuǎn)的力矩導(dǎo)致的槍口上跳，它影響了射擊精度。在套筒與套筒座之間加一個移動副，槍管與套筒之間添加一個Contact接觸，套筒與復(fù)進(jìn)簧導(dǎo)桿之間添加一個彈簧，槍管與槍管軸之間添加一個Contact接觸，槍管軸與套筒座之間添加一個固定副，擊針與擊針限制板之間添加一個固定副，擊針限制板與套筒之間添加一個固定副，擊錘與擊錘軸之間添加一個旋轉(zhuǎn)副，擊錘軸與套筒座布爾求和，擊針限制板與擊錘之間添加一個Contact接觸，擊錘與套筒座之間添加一個Contact接觸，套筒座與地面之間添加一個轉(zhuǎn)動副；此外，在套筒座轉(zhuǎn)動副中心添加一個扭轉(zhuǎn)彈簧，在套筒上添加9 mm手槍彈內(nèi)彈道力。
3.4仿真結(jié)果分析
將約束和驅(qū)動力加載到仿真模型上，設(shè)置好合理的仿真時間和步長，以及合適的彈簧剛度和阻尼系數(shù)。槍口上跳角度的仿真曲線如圖4所示，套筒受力曲線如圖5所示。
由圖4可知：在套筒剛開始后坐時，槍管幾乎不發(fā)生上跳，在0. 010 7 s時，槍口上跳角度達(dá)到最大，為8. 139。。
由圖5可知，在0. 000 15 s時，套筒上的作用力最大，達(dá)到11 374 N，隨后在復(fù)進(jìn)簧的作用下，套筒上的作用力開始降低，在0. 000 482 5 s時有一個突變，這是套筒撞擊套筒座造成的，隨著后坐到位，套筒上的作用力逐漸降低為0。
4 總結(jié)
通過ADAMS軟件可以仿真測出在手槍射擊時槍管上跳的角度，為下一步筆者在套筒座上設(shè)計(jì)能量遷移機(jī)構(gòu)以減小手槍后坐和槍口射擊上跳、提高射擊精度提供了原始數(shù)據(jù)。
5摘要：手槍射擊精度對手槍的戰(zhàn)斗性能起著至關(guān)重要的作用。為分析某手槍在射擊時各零部件的運(yùn)動和受力特點(diǎn)，通過SolidWorks軟件對該手槍進(jìn)行零件建模和裝配，將裝配好的模型導(dǎo)入ADAMS軟件中，建立虛擬樣機(jī)模型，仿真該手槍射擊過程，測量出槍口上跳角度，分析上跳角度對手槍射擊精度的影響，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)手槍能量遷移機(jī)構(gòu)、在手槍射擊時減小后坐力和槍口上跳提供原始數(shù)據(jù)，為提高手槍的射擊精度奠定基礎(chǔ)。
