(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202110832346.8 (22)申请日 2021.07.2 2 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 方峻　王强强　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 代理人 汪清 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种变工况条件下的抽壳机构智能化改进 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种变工况条件下的抽壳机 构智能化改进设计方法， 属于枪械可靠性设计领 域， 包括如下步骤： 创建不同工况条件下的参数 设计实例表、 建立抽壳机构的有限元和多体动力 学仿真模型并进行仿真、 创建设计参数值的隶属 函数值表、 确定给出的极限工况条件 所属的工况 等级及对应的敏感设计参数总隶属函数值、 将总 隶属函数值按工况等级对应的比例分配给每个 敏感设计参数， 最终将敏感设计参数的隶属函数 值转化为实际设计参数值， 即可得到满足工况条 件的参数设计结果。 本发明应用工况条件广， 设 计速度快， 能够针对不同的工况条件要求， 快速 而有效地给出相应的设计参数值， 使抽壳机构能 可靠地完成抽壳动作。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 114004037 A 2022.02.01 CN 114004037 A 1.一种变工况 条件下的抽壳机构智能化改进设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 创建不同工况条件下的参数设计实例关系： 包括工况条件参数、 敏感设计参数、 仿真结果、 工况条件程度； 其中工况条件参数包括弹膛摩擦系 数、 温度和冷却周期射弹量； 敏感设计参数包括效益型参数和成本型参数； 仿真结果为抽壳时是否发生拉壳钩滑脱； 工 况条件程度随工况 条件参数的增 加而依序增大； 步骤2、 根据创建的工况条件参数值和敏感设计参数值， 生成相应的仿真结果； 根据仿 真结果： 抽壳时是否发生拉壳钩滑脱， 如果 发生则不断增加敏感设计参数的相对变化量， 直 到无抽壳故障发生， 得到满足仿真要求的敏感设计参数， 获得满足要求的参数设计实例关 系； 步骤3、 计算敏感设计参数的隶属函数值和总隶属函数值： 根据步骤2得到的敏感设计 参数值， 计算得到敏感设计参数的隶属函数值和总隶属函数值； 步骤4、 由极限工况条件参数确定所属的工况等级： 以工况条件参数值作为输入， 以工 况条件等级作为输出， 通过人工智能算法训练模型， 根据实际给出 的极限工况条件参数值 作为输入， 得到该极限工况 条件参数 所属的工况 条件等级； 步骤5、 由极限工况条件参数确定设计参数的总隶属函数值： 以工况条件参数值作为输 入， 以敏感设计参数的总隶属函数值作为输出， 通过人工智能算法训练模型， 根据实际给出 的极限工况 条件参数值作为输入， 得 出该极限工况 条件下敏感设计参数的总隶属函数值； 步骤6、 根据步骤4确定的工况条件等级， 将步骤5预测得出的敏感设计参数总隶属函数 值按工况等级对应的比例分配给每个设计参数： 根据该工况条件等级 下敏感设计参数原始 的隶属函数值的比例， 将得到的总隶属函数值分配给每 个敏感设计参数； 步骤7、 将各敏感设计参数的隶属函数值转换为设计参数值： 根据步骤3的计算方法反 向计算得到对应的实际敏感设计参数值。 2.根据权利要求1所述的变工况条件下的抽壳机构智能化改进设计方法， 其特征在于， 步骤1中工况条件参数按照正交试验法取值， 假m个工况条件参数分别具有n 1,n2,…和nm个 因子水平， 按照正交全面试验法， 取所有因子水平的组合， 即共有n 1*n2*…*nm种组合， 且工 况条件组合强度逐渐增大， 对应的敏感设计参数值的变更程度逐渐 变大。 3.根据权利要求1所述的变工况条件下的抽壳机构智能化改进设计方法， 其特征在于， 效益型参数至少包括弹 壳与身管的最大径向间隙、 弹底间隙、 抽壳开始时刻、 拉壳钩簧预压 力、 拉壳钩簧刚度中的一个。 4.根据权利要求1所述的变工况条件下的抽壳机构智能化改进设计方法， 其特征在于， 所述成本型参数至少包括钩齿顶端的距离L4、 拉壳钩轴到拉壳钩底部的垂直距离L5的一 个。 5.根据权利要求1所述的变工况条件下的抽壳机构智能化改进设计方法， 其特征在于， 步骤3计算敏感设计参数的隶属函数值包括效益型参数的隶属函数值和成本型参数的隶属 函数值： 效益型参数的隶属函数值V A为： VA＝(Ax‑Amin)/(Amax ‑Amin) 式中Amin、 Amax分别为 参数A变化范围的最小、 最大值， Ax为 参数A改动 后的数值； 成本型参数的隶属函数值VB为： VB＝(Bmax ‑Bx)/(Bmax ‑Bmin) 式中Bmin、 Bmax分别为 参数B变化范围的最小、 最大值， Bx为 参数B改动 后的数值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114004037 A 2一种变工况条件下的抽壳机构智能化改进设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于枪械可靠性设计领域， 特别是一种变工况条件下的抽壳机构智能化设 计方法。 背景技术 [0002]抽壳机构是火炮和自动武器中的一种重要机构。 抽壳机构通常由火炮自动武器身 管的弹膛、 枪机(或炮栓)、 抽壳钩等零件组成， 负责将发射完的弹壳从身管的弹膛中抽出。 当火炮或自动武器在恶劣的工况条件下工作时， 抽壳机构比较容易发生故障， 具体故障模 式表现为抽壳时拉壳钩从弹壳尾部拉滑脱落、 或者抽壳时弹壳尾部发生断裂。 [0003]抽壳机构结构虽然简单， 但是与抽壳动作可靠性相关的敏感设计参数的取值是否 合理， 直接决定了抽壳机构是否能可靠地工作。 在火炮自动武器的设计中， 通常需要 结合各 方面的性能指标设计要求来确定设计参数的取值， 同时需要综合考虑可能发生的各种故 障， 例如： 不抽壳、 卡壳、 断壳等。 如果采用传统的优化设计方法， 需要建立所有相关机构的 仿真模型， 其仿真和计算的工作量非常大。 并且， 当涉及的设计参数较多时， 也难以得到满 足各种设计要求的优化设计结果。 另一方面， 武器工作的可靠性与其工况条件(包括： 环境 因素、 射击模式)有着密切的关系， 如果在设计时考虑最恶劣的极限工况条件， 往往难以保 证在各种故障模式下 的机构动作可靠性要求和 性能要求。 例如， 增大抽壳机构的弹底间隙 和抽壳开始 时间能有效地减少抽壳阻力， 从而保证在恶劣工况下 的抽壳动作可靠性， 但却 会使弹壳在抽壳之前更容易发生断壳故障， 或者使拉壳钩不能完全进入弹壳底缘的槽内， 同时也会降低武器的射速， 达不到其规定的射速指标要求。 每种武器的作战任务不同、 作战 环境不一样， 其设计要求也不一样， 因此， 合理的方法是根据 武器的常规作战任务， 确定其 绝大部分情况下 的工况条件， 在此基础上进行可靠性设计， 以满足特定工况条件下 的可靠 性设计要求。 [0004]抽壳机构的仿真和试验表明： 弹膛的摩擦系数、 环境温度和冷却周期射弹量(或射 击模式)是影响抽壳机构动作可靠性的三个主要的工况条件。 在武器的实际工作过程中， 摩 擦系数、 环境温度和冷却周期射 弹量都是变化的值， 这种变化是随机的， 并且通常服从一定 的统计规 律的。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种变工况条件下的抽壳机构智能化设计方法， 重点解决 抽壳机构在不同的工况条件下 的参数设计问题， 且针对大量繁重的计算和仿真工作， 能够 快速而有效地给出相应的设计参数值， 对原有的参数进行改进和调整， 使抽壳机构能够可 靠地完成抽壳动作。 [0006]实现本发明目的 的技术解决方案为： [0007]一种变工况 条件下的抽壳机构智能化设计方法， 包括如下步骤： [0008]步骤1、 创建不 同工况条件下的参数设计实例关系： 包括工况条件参数、 敏感设计说　明　书 1/6 页 3 CN 114004037 A 3