坦克行驶时由于路面激励引发坦克火炮结构产生机械振动,这种振动响应将会对坦克火炮射击精度产生巨大的不利影响,因此研究坦克火炮的振动规律及振动测试方法,对提高坦克的命中精度具有重要意义。本文以某坦克火炮为研究对象,针对现有坦克火炮身管振动测试存在的不足,综合利用现代测试技术、行驶动力学、多体系统动力学、机械振动、控制原理、火炮设计等理论和方法,分析坦克行进间火炮振动规律,探索一种炮口振动规律的无线测试方法。本文主要研究内容如下:(1)以测得坦克行进间炮口振动信号与有效减小坦克炮口振动为目标,进行了坦克行进间炮口振动测试与稳定器控制系统的总体设计,明确了振动测试与稳定器控制系统的研究目的及功能要求。在对振动测试原理和测试技术进行分析的基础上,结合炮口振动的特点和测试要求,提出了基于无线测试技术的炮口振动设计方案。分析了坦克稳定器工作原理,阐述了坦克垂直稳定系统和水平稳定系统的控制模型,提出了一种利用炮口高低方向的角速度和角度作为控制系统反馈信号的坦克垂直稳定系统设计方案。(2)以某型坦克为研究对象,利用谐波叠加法建立了路面谱数学模型,通过数值计算,得到了不同路面等级的随机路面谱,考虑坦克炮身管的弹性变形,利用多体系统动力学理论和RecurDyn软件,建立了一种坦克行进间刚柔耦合多体系统动力学模型。数值模拟时考虑了坦克行驶的典型路面和不同行驶速度等多种计算工况,获得了坦克不同工况条件下摇架耳轴处和炮口处的振动角位移随时间的变化规律,并将二者进行对比研究。利用频谱分析的方法,获得炮口振动角度信号的频谱特性,为炮口振动测试装置设计了提供依据。(3)根据拟定的测试方案,以测得坦克行进间炮口振动角度和角速度信号为目标,设计了一种炮口无线振动测试装置,重点对角速度陀螺、信号调理模块、主控模块、存储器、无线通信模块、供电模块、安装固定结构等进行了设计分析。借助Altium Designer软件,设计了炮口无线振动测试装置的电路。对测试装置主要耗能模块进行了功耗分析。使用IAR Embedded Workbench软件对测试装置的软件进行了软件设计。通过静态试验验证了测试装置设计的合理性。(4)提出了一种利用测试的坦克行进间炮口振动角度信号作为火炮稳定控制反馈信号的火炮振动控制方法。使用仿真软件MATLAB建立了某型坦克行进间炮口垂直方向振动控制的PID控制模型,通过与坦克行进间多体系统动力学模型进行不同路面谱和不同行驶速度的联合仿真,对比分析了炮口角度与摇架耳轴角度作为反馈信号的控制效果,验证了使用炮口振动信号控制坦克火炮稳定的可行性。