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P'?69095N/mm。
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在使用碟形弹簧组合时，摩擦力与组合碟簧的组数、每个叠层的片数有很大关系。由于摩擦力的关系，组合碟簧的刚性比理论计算值更大【13】。叠合组合时，摩擦力存在于碟簧接触面，加载时使弹簧载荷增大，卸载时使弹簧载荷减小。因此对于组合碟簧必须考虑其摩擦力影响。
复合组合碟簧在仅考虑叠合表面间摩擦力时，计算公式如下： PR'?Pn
1?fM(n?1)式中 fM——碟簧锥面间的摩擦因数，A系列fM在0.005~0.03之间。
考虑摩擦力，fM?0.03时，组合碟簧在f?2.016mm时的刚度应为 PR'?Pn?946507N/mm
1?fM(n?1)复合碟簧变形为fz?if?10.080mm时，复合组合碟簧刚度为
PR'?1.894?105N/mm P?i'即碟簧组合刚度为P'?1.894?108N/m
受静负荷时，校验压平时 OM点的应力，由应力计算公式可得： ?om4Et232f ???K???611.71MPa41??2K1D2t?即弹簧压平时OM点的应力?om??611.17MPa。其绝对值小于材料的屈服极限1220MPa，故静强度满足要求 。 3.3.4碟形弹簧反面计算
在碰撞过程动态分析计算中，已得到速度与时间关系式（3.11） v?-944.94084(kt2?2000)13?75 4复合组合碟簧的刚度P'?1.894?108N/m，碰撞结束时间为t，后坐部分在t时速度达到15m/s，将数据代入式（3.11）可得，作用时间t?0.0362s?36.2ms。
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根据动量定理可以得到在此时间段内后坐部分平均受力 F'?m2v2?1250kN＜1500kN t第18 页
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将上述数据再次代入正面计算步骤，验证所设计组合是否满足要求。经过再次计算，所得出结果并未超出正面计算允许范围，因此正面计算所设计碟簧组合满足设计需求。
经过反面计算验证，确定碟簧组合为复合组合方式，采取10个叠合的方式，共5个对合组，共50片。弹簧自由高度Hz?728mm，受到载荷作用时的高度
H1?717.92mm，压缩量fz?10.08mm。
3.4 后坐部分仿真计算
在碰撞过程动态分析计算中，已得到速度与时间关系式（3.11） v?-944.94084(kt?2000)213?75 4已知初始数据t?0，v?0，结束时数据t?36.2ms，v?15m/s。通过弹簧设计，得到弹簧刚度k?1.894?108N/m，作用时间t?36.2ms。将数据代入上面公式，通过表格处理手段可以得到速度与时间关系曲线如下：
已知后坐过程中速度时间曲线，通过对速度关系求导，可以得到相应的加速度关系。由于后坐部分质量为3000kg，因此通过加速度关系可以得到相应的受力与时间的关系。与真实情况相对比，这种后坐部分受力时间曲线可以理解为炮膛合力与时间的关系曲线。通过表格处理手段，可以得到后坐部分受力与时间关系如下：
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3.5 滚动直线导轨副设计计算
本设计基本思路是通过质量块撞击反后坐装置来达到模拟正常后坐的情况。由于质量块质量较大，如果不采取减小接触面摩擦力的措施将会对实验结果产生不可忽略的误差。因此，必须选择通过设计计算选择合适的导轨副。 3.5.1导轨副的选择
直线滚动导轨在现代机械中应用十分广泛，通过直线滚动导轨可以将摩擦力减小到一个可以忽略不计的范围内。常用的直线运动导轨有滑动导轨、滚动直线导轨和静压导轨三类【14】。通过对三类导轨的分析对比，选择滚动直线导轨副作为试验台导轨副。滚动直线导轨副摩擦因数可以控制在μ=0.02~0.005范围内。在可以适应低速到高速各种速度的同时，滚动直线导轨还具有较高的刚度和较高的可靠性。
滚动直线导轨副包括四滚道型、双滚道型、分离型、交叉圆柱滚子V形直线导轨副四个种类。通过对比四种类型导轨副，选择四滚道型导轨作为本试验装置的导轨副。
与其他三种导轨副相比较，四滚道型导轨轨道两侧各有互成45°的两列承载滚珠。垂直向上、下和左右水平方方向的额定载荷相同。四滚道型导轨副额定载荷大，刚性好，可以承受撞击及重载。 3.5.2导轨副的设计计算
根据设计要求可知，质量块质量m1=2000kg，质量块通过导轨固定在试验台基座上。采用两根水平滚动导轨副，导轨工作长度l?3000mm。每根导轨有两个滑块。要求每日平均开机两小时，每分钟往返次数n=10，每年按照300个工作日计算，要求导轨副使用五年以上。
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每个滑块上的计算载荷为Pc?1P=4900N 4第20 页
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由设计要求可知，导轨总载荷P=mg=19600N，载荷作用在工作台中心。
按每年300个工作日计算，Lh=5?300?2=3000h 用小时数表示的额定寿命Lh为 Lh?8.3Lnl （3.18）
式中 l——直线运动部件单向行程长度，m； n——直线运动部件每分钟往返次数，1/min。
代入式（3.18）可得L?nlLh=10843km 8.3通过查机械设计手册可知，每根导轨使用两个滑块，接触系数fc?0.81；工作温度低于100℃，温度系数fT?1；工作中存在冲击且速度大于60m/min，载荷系数
fW?2.5；导轨副硬度在58HRC以上，取硬度系数fH?1。
已知滚动体为球，直线运动滚动导轨功能部件寿命计算的基本公式为
?fHfTfCC? L?????f??50 （3.19） PWc??式中
L——额定寿命，指一组同样的直线运动滚动功能部件，在相同条件下运 动，去数量的90%不发生疲劳点蚀时所能达到的总运行距离，km； C——基本额定动载荷，kN； Pc——计算载荷，kN；
将数据代入式（3.19），可以得到 C?fWPcfHfTfC3L=72.698kN 50查机械手册表，选择GGB55AB型，C=79.4kN，C0=101kN，C0静态安全系数fs的要求。
P0?20.6，大于
4 零件结构设计及技术要求
本设计侧重于各部分的结构设计及总体的装配关系设计。对于各子系统，在满足
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设计要求的前提下，要尽可能做到结构紧凑、功能完善、性能稳定。通过计算设计各部分结构尺寸，画出三维零件图，再通过装配关系得到总体装配图。
4.1反后坐装置结构设计
反后坐装置是本装置的核心。整个系统即是为了试验反后坐装置而存在。反后坐装置设计计算由本设计小组组员完成，通过计算尺寸，可以得到三维零件图。
反后坐装置由制退机和复进机两部分组成，将这两部分通过撞击工作台连接使二者作为一个整体构成反后坐装置。整个反后坐装置通过卡槽、螺栓等方式安装在试验台基座上。 4.1.1制退机结构设计
制退机由制退外筒、制退杆等组成，在外筒开有注油口，通过螺塞密封。制退机需要限制其外筒的轴向和径向运动。通过在基座开槽将制退机固定。
经过尺寸计算，设计出制退机三维结构如下：
图4.1 制退机示意图
4.1.2 复进机结构设计
复进机由外筒、内筒、复进杆组成。复进机各部分尺寸遵循复进机设计方法，在满足强度要求之外，还要保证复进机内气体密封可靠，在任何射角条件下不使各筒接缝和通孔暴漏在气体中，并保证各筒之间的液体畅通流动。复进机同制退机一样，通过卡槽等固定在试验台基座上面以限制其自由度。 通过设计计算各部分尺寸，复进机结构设计如下：