2。2 零部件结构优化设计

传统机械设计一直遵守经典的静态强度理论，由于这些理论计算公式中包含了一些经验系数，在进行强度校核时一般选取较大的安全系数，从设计上就偏于保守。随着科技的进步，设计计算手段的发展与完善，在传统理论中引入动态效应，发展了诸多的精确计算方法和动态模拟仿真技术。运用这些计算方法和模拟仿真技术设计的一些零部件能达到更紧凑和更精确，甚至一些零件可以做到等强度设计。合理利用现代化分析手段和方法进行刚强度分析，可以得到更为合理的零部件外形结构，在保证合理安全系数情况下使零件体积更小、重量更轻。

一般零部件结构根据其用途、总体给定的空间、承载能力等条件进行设计和校核。由于零部件安装空间和用途的特定条件限制，结构设计不能做到等强度/刚度。但是一般在零部件结构设计时，设计人员重视空间、负载、安装等条件，等强度/刚度设计的意识薄弱。因此有时在零部件不影响空间、负载、安装等的部位，也没有考虑等强度/刚度设计，因而造成零部件设计重量增大。合理利用现代化分析计算手段和方法进行钢强度分析，可得到更为合理的零部件外形结构，可有效减少零部件重量。

2。3 轻质材料应用设计

轻质材料是各类武器装备的关键通用性材料，对实现其小型化、轻质化，提高其机动性和远程打击能力具有关键作用。一般轻质材料主要包括复合材料、铝合金、钛合金、镁合金及超钢强度钢等，这些轻质材料主要用于武器装备主要主体结构。现阶段，各国为实现轻量化的需求，新轻质材料的使用及新型轻质涂层开发成为最主要手段和措施。例如:1300MPa级以上高强韧炮钢材料的使用不仅满足了坦克炮高膛压特性需求，而且大大缩减了身管质量；钛合金炮口制退器和摇架，大大减少了火炮因配平带来的消极质量；轻质合金材料，具有良好的减震特性及刚强度，且有良好的工艺特性；轻质涂层，在铁基体或铝基体上使用，具备良好的阻燃、隔热、降噪、防腐和防崩裂特性。美国XM360炮采用了一种特种钢，全炮仅1859。76kg，比美军"艾布拉姆斯"主战坦克上的120mm炮轻三分之一。

图2。1 美国新型轻型XM360火炮

3 针对某105mm坦克炮轻量化设计

我国坦克炮主要由炮身、摇架、反后坐装置、炮闩、护板和耳轴等几部分组成，如图3。1所示。其重量主要集中在炮身、摇架及反后坐装置上。

图3。1 某105mm坦克炮结构组成

本文以某105mm坦克炮为研究对象，该火炮采用反后坐装置上置，含复进机和驻退机各一个，极限后坐长590mm，最大后坐力30t。火炮全重1。8t，其重心位置位于耳轴前方68。9mm处，如图3。2所示。全炮总长6256mm，后坐部分长5306mm，摇架长772mm，两耳轴宽度448mm，安装宽度350mm，火炮整体布局如图3。3所示。火炮各组成部分质量及所占比例如表3。1所示。论文网

图3。2 火炮重心位置

图3。3 火炮整体布局

表3。1 某105mm火炮各部分质量及所占百分比

质量（kg） 所占百分比（%）

全炮 1800 -

炮身 1203。5 66。9%

摇架质量 212 11。8%

反后坐装置 97。2 5。4%

炮闩 Creo+ANSYS火炮轻量化设计分析(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_85137.html