火炮反后坐装置优化设计
1. 任务要求
对现有的反后坐装置进行受力分析，建立动力学模型，运用相关软件实现模
型的界面化，最终实现对现有反后坐装置的优化，通过计算观察后坐和复进过程
中复进机力，液压阻力随时间和位移的变化过程，总结出变化的趋势，解释曲线
变化的原因，建立对反后坐装置优化的基础。
2. 设计过程
（1）
炮膛合力的计算模块

Simulink是一个针对动力学系统建模、仿真和分析的软件包，可以与matlab
实现无缝结合，能调用matlab的强大的函数库。

图1 炮膛合力计算
得炮膛合力与时间的曲线：

图2 炮膛合力曲线
（2）液流孔面积的计算
液流孔面积和节制杆直径有着直接的关系，有相关资料可以知道

22

4
xpx
add
（1）

其中dp——节制环内径；
dx——节制杆直径。
对于dx的计算，simulink提供了一个很好的办法，通过插值函数，进行插
值就可以得到，其在仿真中的作用很大。

图3 插值过程
其插值函数如下图：

图4 插值函数
（3）后坐仿真过程
力与位移之间的关系以及相关过程的建立过程。

图5 后坐积分反馈过程
图6 驻退机力与时间曲线
驻退机力随位移的变化很平坦，没有很大的变化，一开始由于炮膛合力较大，
使得加速度很大，驻退机力与速度有关，所以由于加速度很大，使得驻退机力很
短时间内就达到了最大值，然后由于加速的的减小，速度变小，等炮膛合力等于
零以后，速度下降，驻退机力也随之下降，最终等于零。

图7 复进机力与时间曲线
复进机力和后坐的位移有关，随着位移的增大，力的大小也在变化，当后坐
终了的时候，后坐位移最大，复进机力也就达到最大值。
图8 总阻力与位移曲线
（4）复进仿真过程
复进过程的仿真其实是和后坐过程的仿真是相似的。

图9 复进仿真过程
总位移曲线在很短时间内达到最大，是由于在刚开始的时候，由于复进机力
很大，阻力与速度有关系，阻力很小，主动力较大，使得加速度很大，在很短时
间内，速度就达到最大，速度变大，阻力增大，最终加速度变负，速度减小，阻
力减小，当到了真空消失点的时候，突然变大是由于有了驻退机液压阻力，但最
终还是由于速度减小，所以变小，最后到零。
图10 总阻力与位移曲线
图11 复进节制力与位移曲线
图12 驻退机液压阻力与位移曲线
（4）复进仿真过程
下面就对节制杆的尺寸进行重新选取，以达到优化反后坐装置的目的。

图13 节制杆直径
下面是反后坐装置调试后的力与位移曲线：

图14 总阻力曲线(后坐过程) 图15 驻退机液压阻力（后坐过程）

图16 复进机力曲线（后坐过程） 图17 总阻力曲线（复进过程）

通过比较调试前和调试后的力的最大值，后坐过程调试前的最大总阻力大小
为8.094E+4N，经过调试最终后坐过程的最大总阻力大小为7.88E+4N，可见调试
后的最大阻力大小有所减小，说明调试后的整体性能有所改善。通过数据比较可
以看出，后坐过程的整体受力有所改善，性能得到了提高。调试后的曲线比调试
前的变得平滑，说明调试后的在整体性能上要比调试前的好。同时复进过程到最
后的时候，受力效果比先前的好，使得机构的整体性能比调试前的好。
图6.6 驻退机力曲线(复进过程)