重机枪课程设计

湖南工业大学
课程设计
资料袋
学院（系、部）20 ~ 20 学年第学期课程名称指导教师职称
学生姓名专业班级学号
题目
成绩起止日期年月日～年月日
目录清单
机械原理
设计说明书
重机枪机构设计
起止日期：2014 年6 月23 日至2014 年 6 月29 日学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师(签字)
机械工程学院（部）
2014年6月25 日
目录
1.设计任务书 (3)
1.工作原理和工艺动作分解 (4)
2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (5)
3.执行机构选型 (6)
4.机械运动方案的选择和评定 (7)
5.机械传动系统的速比和变速机构 (7)
6.机构运动简图 (8)
7.重机枪传动机构的尺度设计 (9)
8.重机枪机构三维建模 (10)
9.重机枪机构速度与加速度分析（分析一个位置） (12)
10.设计总结 (12)
11.参考资料 (12)
湖南工业大学
课程设计任务书
2013 —2014 学年第2 学期
机械工程学院（系、部）机械大类专业1213 班级
课程名称：机械原理课程设计
设计题目：重机枪机构设计
完成期限：自2014 年 6 月23 日至2014 年 6 月29 日共 1 周
内容及任务一、设计的任务与主要技术参数
重机枪是通过涡轮蜗杆机构传入动力，带动布满导轨的圆轴，达到子弹连续推送效果：
(1) 手动摇动蜗杆，带动涡轮，使推弹杆抓住子弹。

(2) 推弹杆的固定销进入斜导轨，随涡轮转动子弹向前推进；
(3) 到达顶端，子弹受挤压发射出去，在对面存在对称导轨，利用后座力将推弹杆推回，弹壳掉落（如下图）；
其余参数是：蜗杆 300r/min
涡轮 60r/min
子弹发射 60*10=600发/min
直导轨长 36cm
二、设计工作量
要求：对设计任务课题进行工作原理
和工艺动作分解，根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。

要求有设计说明书一份，相关图纸一至两张。

（有条件的要求用三维动画表述）。

进度安排
起止日期工作内容
6.23-6.25构思该机械运动方案
6.25-6.28运动分析及作图
6.29整理说明书与答辩
主要参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200
［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250
指导教师：李历坚2014 年6 月18 日系（教研室）主任：2014 年6 月20 日
1. 工作原理和工艺动作分解
根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程是,机构应具有动力传动机构(蜗轮蜗杆机构及以蜗杆相连的右端带齿轮主轴)，推弹杆导轨运动机构，子弹自动弹射机构。

（1）手摇动曲杆手柄带动涡轮蜗杆与一定传动比转动，带齿轮主轴回转面设有导槽，导槽给推弹杆横向推力，使推弹杆延导轨纵向运动，把推弹杆有效准确的推到导槽顶端。

（2）运动导轨具有高强度，高韧性，高耐磨性的要求，推弹杆上留有与导轨相配合的卡槽，与导轨正副面形成几何封闭，使推弹杆与无间隙的延导轨轴向运动。

(3) 子弹弹射机构主要作用是减小子弹发射时的后坐力，当子弹在强大后座
推力的作用下高速弹回时，不仅会使整个机枪体失去平衡影响后程射击
准确度，还会使机构体造成强大的刚性冲击影响使用性能，所以为了减
轻影响应在推弹杆内装有活动缓冲高弹性系数弹簧。

2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。

根据设计要求，蜗轮蜗杆传动比i=1：5，主轴端齿轮齿数与推弹杆个数
相等为10，当蜗杆与300r/min速度转动时，蜗杆与60r/min速度转动，子弹发射速度为600发一分钟，导轨长度为36cm，所以各部分机构运动
循环图如2-1所示：
图2-1 重机枪的运动循环图
3.执行机构选型
由上述分析可知，重机枪机机构有三个机构：一为传动机构，二为实现子弹推送机构；三是实现弹壳脱离以及减少后座力对机构损害。

此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是机构)。

主加压机构设计过程：
实现上冲头运动的主加压机构应有下述几种基本运动功能：
1)：涡轮要完成每分钟60次往复转动，所以机构的主动构件蜗杆转速应为300r／min，涡轮的转数为60r/min。

2)因子弹是连续输送，故机构要有运动交替的功能
3)原动机的输出运动是转动，子弹是直移运动，所以机构要有运动转换的功能
先取上述(1)、(2)、(3)三种必须具备的功能来组成机构方案。

若每一功能仅由一类基本机构来实现，如图3-1所示，可组合成3*3*3＝27种方案。

图3-1重机枪的功能-技术矩阵图
4.机械运动方案的选择和评定
图3-1所示的运动交替功能之中。

凸轮机构虽能得到理想的运动规律，但要使从动件达到往复效果，凸轮的向径比较大，于是凸轮机构的运动空间也较大。

而且凸轮与从动件是高副接触，不宜用于低速、大压力的场合。

图3-1所示的采用曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，机构结构简洁，尺寸较小，但滑块在行程末端只作瞬时停歇，运动规律不理想。

图3-1所示，用导轨获得往复运动，则可得到比较好的运动规律，尺寸也不致过大。

又因为它是全低副机构，同时是高强度的导轨材料，宜用于低速、重载。

所以选择此方案。

如图4-1所示。

子弹
蜗杆导轨推弹杆
图4-1
5.机械传动系统的速比和变速机构
在重机枪机构之中只有蜗杆传动，总传动比计算：
i=ω轮
ω
杆=z轮
z
杆
=20
4
=5
采用蜗轮蜗杆传动，传动比为5
6.重机枪的机构运动简图
综合机构选型，做出重机枪的总体机构运动简图，如图所示
当蜗杆转动带动涡轮旋转，使得机枪的旋转主体带动子弹沿导轨旋转，随着旋转的进行，推弹杆也推动子弹沿发射方向前进，当到达顶端，子弹发射，当子弹在强大后座推力的作用下高速弹回子弹脱落，留出弹卡空位，重复旋转，使得有连续的子弹发射。

7. 重机枪机构的尺度设计
尺寸计算如下：
已知蜗轮齿数为20，查表可得模数m=1.5，由d=mz计算可得，蜗轮分度圆直径为30mm，由d a=（z+2h a∗）m可得，齿顶圆直径d a=33mm，由d f=（z-2h a∗−2c∗）m可得，齿根圆直径d f=26.25mm。

蜗轮齿数为，4因蜗杆与蜗轮配合，所以蜗杆模数与蜗轮模数相同，m=1.5，
蜗杆直径系数q=z
tanγ=4
tan20°
=10.99，由d=mq计算可得，蜗杆分度圆直径
d=16.48mm，由d a=m（q+2h a∗）计算可得，蜗杆齿顶圆直径d a=19.48mm。

8.重机枪的三维建模图根据上述设计，作出三维模型图8-1所示：
9,主加压机构速度与加速度分析（分析一个位置）
我们此次设计的重机枪是纯手动的，在机构上
采用简单机构，减少机构过多干涉现象，所以当蜗
杆在匀速旋转的时候，蜗杆与涡轮的旋转速度之比
等于涡轮与蜗杆的齿数之比，两者都属于匀速，切
向加速度为零。

法相加速度指向各自中心，大小等
于角速度的平方乘半径。

V（涡轮）=v（涡杆）/i=300/5r/min=60r/min
α（涡杆）=ω2rα（涡轮）=ω2R
10.设计总结
这次重机枪课程设计花费了我们一个多星期的时间，以前觉得能完成此巨大的工作量是不可能的事情，当然现在的结果离不开我们组每个人的努力。

回顾这一个多星期，考试很多，大家都是忙的不可开交，但是刚刚接触这个陌生的事物，完全不知如何动手。

看过很多大片都有各种枪支，那个时候感觉这些离我们都很远，但这一个多星期，查资料，讨论，分配工作，定稿，我们明白了一个深刻的道理，永远都不敢去挑战自己接触新东西的人，最终只能碌碌一生。

接触了各种枪械其实发现他们并不是想象中的难。

我主要是负责机枪的设计，怕自己设计不好，但是大家给予我信任，我一直坚持下去，这次课程设计，我们运用CAD，Pro/E两大软件，由于CAD是大一经常接触所以有点手生，经过好几个小时才慢慢适应，这次把以前的东西更加巩固了，特别是Pro/e能够通过此次实践，学习能够动态仿真是最大的进步。

课程设计考验的就是大家如何合作分工以及利用资源开拓创新的思维所以觉得这样的活动真正为以后社会创新有很大影响。

最后感谢我的老师们，在您平时谆谆教导，耐心启发之下我才完成了对自己的有一次跨越，以后我也会将这精神保持下去。

11.参考资料
[1] 朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200
[2] 邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250
[3] 戴娟．机械原理课程设计[M]．北京：高等教育出版社，2010
[4] 张曙光，傅游．AutoCAD2008. 清华大学出版社，2007。