“九五”以来，经过火炮科技人员的不懈努力和开创进取，我国对小口径自动炮的研制取得了重大突破，攻克了一系列制约性基础技术，具备了自主设计和创新的能力，研制成功了一批适应我军需求的新型自动机和供弹机，其主要技术指标已接近或达到国际先进水平。同时在自动机设计理论方面也取得了系列成果，本书即是对这些设计理论的总结。可为从事火炮自动机设计、仿真、分析与实践等研究的研究人员提供参考，也可以作为火炮专业或兵器科学
专业本科生、研究生的教学参考书。
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绪论 9
第1章 对自动机和供弹机的再认识 201.1 自动机和供弹机 201.1.1 自动机及射击循环动作 20
1.1.2 自动机驱动方式及分类 22
1.1.3 供弹机及分类 26
1.2 自动机与状态确定系统 261.2.1 状态确定系统 27
1.2.2 自动机设计自由度 27
1.2.3 自动机的后坐缓冲运动 29
1.2.4 内部的流动及对外部的作用 30
1.3 自动机原理特点 301.3.1 后坐式自动机原理 30
1.3.2 导气式自动机原理 32
1.3.3 双管联动自动机原理 33
1.3.4 转膛自动机原理 34
1.3.5 链式和凸轮自动机原理 35
1.3.6 转管自动机原理 38
1.3.7 新型速弹幕发射自动机原理 40
1.3.8 堆栈串并型身管组后坐自动机原理 40
1.4 自动机主要技术指标 40
1.5 自动机性能综合评价 411.5.1 火力单位发射效率 42
1.5.2 火力单位命中毁伤能力 44
第2章 最小化设计 472.1 构件最小化设计 472.1.1 构件最小化设计的目标及约束 47
2.1.2 构件尺寸约束分析 48
2.1.3 构件最小化设计的特点 48
2.2 自动机系统最小化设计 49
2.3 自动机设计流程 50
2.4 循环图 522.4.1 循环图的定义 52
2.4.2 循环图的基本分段 52
2.4.3 从循环图上寻求提高射速的方法 54
第3章 刚强度、热容量和疲劳强度的制约 563.1 最小化刚强度设计 563.1.1 转管自动机炮管与整体炮膛最小化强度分析 56
3.1.2 转管自动机闭锁齿强度校核 64
3.1.3 转膛自动机刚强度最小化设计 66
3.2 最小化热容设计 733.2.1 炮管温度场及热应力分析的理论 74
3.2.2 边界条件及载荷的确定 75
3.2.3 炮管热容分析计算有限元建模 77
3.2.4 炮管热容量分析 77
3.2.5 导气孔位置热容量分析 80
3.2.6 无源水冷性能分析 83
3.2.7 炮管改进后热容量分析 84
3.2.8 改进后导气孔位置热容量分析 87
3.2.9 循环水冷却 90
3.3 最小化疲劳强度设计 953.3.1 引起闩体小闭锁齿损坏的力源分析 96
3.3.2 闩体小闭锁齿破坏原因分析 98
3.3.3 切向和径向载荷共同作用时闭锁齿应力分析 101
3.3.4 碰撞分析 103
3.3.5 疲劳计算 103
第4章 运动学分析 1074.1 运动学传速比 1074.1.1 链式自动机传速比和效率的计算 107
4.1.2 转管自动机传速比求解 118
4.2 滚柱凸轮曲线 1234.2.1 滚柱凸轮机构的数学描述 123
4.2.2 链式自动机平行分度机构凸轮设计 126
4.2.3 交合凸轮机构运动学分析 127
4.3 供弹导引空间位置关系分析 1414.3.1 坐标确定及转换 142
4.3.2 软输弹导在安装空间中表示 146
4.3.3 软输弹导总体参数确定 150
4.3.4 模型初步校验 153
4.3.5 计算参数确定 153
4.3.6 示例入弹接口板与出弹接口板位置坐标 158
4.3.7 仿真软件及部分计算结果 161
第5章 动态仿真 1665.1 键合图与键合空间 1665.1.1 系统描述与因果关系 167
5.1.2 键和键合空间 171
5.1.3 键合空间基本元件的定义 174
5.1.4 基本二通口元件的定义 176
5.1.5 基本的多通口元件 178
5.1.6 结型结构和拓朴结点表示方法 181
5.2 系统状态方程的建立和处理 1825.2.1 键合图模型建立的一般步骤 183
5.2.2 键合图模型因果关系的确定 183
5.2.3 系统状态方程的列写 185
5.3 键合空间系统碰撞理论 1875.3.1 系统碰撞时系统运动的连续和不连续 187
5.3.2 系统刚性连接和碰撞在系统中的传递 188
5.3.3 系统碰撞动量方程 190
5.4 键合空间模型及状态方程实例 1915.4.1 某型无链供弹系统仿真 191
5.4.2 某型身管组后坐自动机与供弹机动态仿真 198
第6章 虚拟样机 2096.1 自动机和供弹机多体动力学模型 210
6.2 多刚体系统动力学的基础理论 2116.2.1 基本概念 211
6.2.2 动能 212
6.2.3 动量 212
6.3 多刚体动力学方程 2136.3.1 多刚体系统的组成 213
6.3.2 多刚体动力学坐标系统 213
6.3.3 自由度（DOF） 213
6.3.4 多刚体动力学方程 213
6.3.5 多刚体动力学算法 215
6.4 虚拟样机技术在自动机设计中的应用 2166.4.1 载荷 216
6.4.2 运动仿真及结果分析 221
6.4.3 分析结论 226
6.5 转膛自动机改进虚拟样机分析 2276.5.1 减重前虚拟样机分析 227
6.5.2 转膛体减重增大复进簧刚度虚拟样机分析 229
6.5.3 增大滚轮直径转膛曲线改进后虚拟样机分析 230
第7章 最佳后坐力控制与膛内火药气体泄流 2337.1 最佳后坐力控制 2337.1.1 最佳后坐力控制原理的基本表达式 234
7.1.2 外能源自动机射击稳定性研究 238
7.1.3 利用内源簧液式FORC实现浮动 241
7.1.4 基于CFD方法的FORC缓冲装置特性分析 251
7.2 炮口装置流场分析 2587.2.1 膛口流场数值模拟建模及数值方法 258
7.2.2 炮口消焰装置流场分析 266
7.2.3 多身管膛口流场特征及其对弹丸运动影响研究 267
7.2.4 多身管自动机膛口流场隔离 302
参考文献 319
结束语 323
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