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研究生:鍾尚博
研究生(外文):CHUNG, SHANG-BO
論文名稱:國造步槍後座力之數學模型建立分析
論文名稱(外文):Mathematical Modeling and Analysis for the Rifle Recoil System
指導教授:徐道賢
指導教授(外文):HSU, TAO-HSIEN
口試委員:林聰穎平新治馬樹榮黃智彥
口試委員(外文):LIN, TSUNG-YINPING, HSIN-CHIHMA, SHU-JUNGHUANG, CHIH-YEN
口試日期:2017-05-11
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:機械工程碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:後座力SimulinkLabVIEW
外文關鍵詞:recoil forceSimulinkLabVIEW
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隨科技進步發展出不同戰爭型態,提升步槍性能仍是研發重點之ㄧ,隨著提升槍枝性能所帶來之後座力有一定之相關性,為了減少後座力造成射手影響,降低後座力是輕兵器研究重要課題之ㄧ。
本文利用內彈道、自動武器動力學、牛頓力學及能量守恆等理論,研究步槍後座力及槍機自動過程並分析,建立內彈道數學模型及槍機運動的數學模型,利用Matlab建立內彈道及導氣室公式,將運算相關數值後,帶入Simulink模擬步槍及槍機運動狀態,同時,建立一套由力規、數據擷取器、虛擬儀控程式(LabVIEW)及測試平台所組成的步槍測試系統進行測試,並將測量相關數值與動態模擬相互驗證,確認數學模型與測試系統之可靠性。
Different kinds of the war are derived from the development of technology, but the research of the rifle is important nowadays. No matter how excellent the rifle is, it cannot be exclude from influence of recoil force. In order to reduce the interference with the shooters, therefore it is the one of the important subjects for small weapon to decrease the recoil force.
In this study, the mathematic model of the rifle motion is developed by the knowledge of interior ballistics theory, automation weapon dynamics theory, law of conservation of energy and Newton's law of motion. And then, the rifle and bolt dynamics motion are simulated by Matlab and Simulink toolbox. Besides, we set up the test system which is composed of load cell, data acquisition system, LabVIEW and test platform. Then, we measured dynamic data by test system to verify simulation functions. In order to make sure the mathematic model and facility are reliable.
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xii
符號表 xiii
1. 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
1.4 文獻回顧 3
1.4.1 T91步槍簡介 3
1.4.2 自動原理之氣動式設計 5
1.4.3 影響後座力因素 6
1.4.4 文獻蒐集 7
1.5 論文架構 10
2. 研究理論與方法 11
2.1 膛內壓力 11
2.2 內彈道解法 12
2.2.1 Le Duc內彈道解法 13
2.2.2 Heydenreich內彈道解法 20
2.2.3 內彈道比較 25
2.3 後效期壓力 29
2.4 氣室壓力 31
2.4.1 氣室壓力推導 31
2.4.2 時間係數推導 32
2.4.3 結構係數推導 33
2.5 避火罩阻力 39
3. 步槍動力學建模 45
3.1 條件假設 45
3.2 全槍及槍機受力分析 46
3.3 全槍及槍機運動方程式 48
3.4 動態模型建立 50
3.4.1 爆炸力 51
3.4.2 線性滑軌摩擦力 53
3.4.3 氣室推力 54
3.4.4 彈簧阻力 55
3.4.5 零件摩擦力 56
3.4.6 全槍系統 57
3.4.7 槍機系統 57
3.5 模擬驗證與結果分析 58
3.5.1 全槍系統驗證及分析 58
3.5.2 槍機系統驗證及分析 60
4. 後座力量測實驗 64
4.1 測試平台 65
4.1.1 測試平台規劃 65
4.1.2 測試平台設計及製作 66
4.2 量測設備規劃及選用 67
4.2.1 量測設備規劃 67
4.2.2 量測設備選用 68
4.3 數據擷取系統規劃與設計 70
4.3.1 數據擷取選用與規劃 70
4.3.2 LabVIEW設計 72
4.4 實驗結果及分析 75
5. 結論與未來研究方向 84
5.1 結論 84
5.2 未來研究方向 85
參考文獻 86
自傳 89


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[34]http://www.ni.com/zh-tw/community.html (2016.11.17)
[35]http://labviewpro.net (2016.12.15)
[36]Michael, P. “High Recoil Munitions Weapon Compatibility Issues &Shooter Effects”Report, U.S.A, pp7, 2001.
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