牵引火炮是一个复杂结构系统,其发射过程是一个强非线性、大位移动力学过程,本文首先研究火炮有限元建模一般方法,针对大口径超轻型牵引火炮,以集中参数模型替代架体与土壤的接触模型,进行全炮动力学有限元建模仿真分析,对全炮有限元模型进行合理简化以在保证计算精度前提下减小计算规模,分析不同装药在0°方向射角,0°和65°高低射角四种工况下全炮动态特性指标：后坐特性、射击稳定性、炮口振动以及架体动态刚强度等。为方案评估以及架体结构、功能组件的设计改进提供量化参数依据,为火炮总体参数优化以及部件的轻量化研究提供基础。土壤弹塑性本构关系是影响火炮发射动态特性的一个重要方面,本文针对牵引火炮在不同地面发射的特点,利用摩尔——库伦屈服准则,分别在刚性支撑以及密实砂土地面支撑下,建立全炮与地面耦合接触的动力学有限元模型,分析不同地面支撑对火炮发射过程的影响,采用上述方法,较真实地计算出牵引火炮在土壤上射击时主要动态特性指标,并验证了通过集中参数模型替代密实砂土地面支撑模型方法的正确性与实用性。保证射击稳定性是超轻型火炮设计的难题。本文针对主流大口径超轻型牵引火炮的总体结构形式,研究了超轻型火炮增加射击稳定性的原理和途径,提出一种基于Pareto多目标优化理论的超轻型火炮射击稳定性设计决策方法。该方法通过建立全炮结构的刚柔耦合结构动力学有限元参数化模型、以射击稳定性指标和全炮质量为目标的多目标优化模型,能实现对超轻型火炮重要总体结构参数进行多目标优化匹配和权衡分析。文中通过实际优化计算与分析,获得了该类大口径超轻型火炮能保证较好射击稳定性的总体参数配置规律和结构总体主要设计参数。最后,本文又提出一种有利于射击稳定性的后大架缓冲装置速度——时间特性,并进行了仿真验证。上述研究对研制我国大口径超轻型火炮具有理论意义和工程应用价值。