Казалось бы, руководство сборочным цехом, строительство жилья, продолжение работы по созданию пулемета своей конструкции — все это не должно бы оставлять свободной минуты. И все же в Центральном государственном архиве Советской Армии (ЦГАСА) хранится документ, свидетельствующий о том, что еще 7 апреля 1926 года Артиллерийский комитет рассматривал проект автоматической винтовки, представленный Симоновым. В документе сказано: «Автоматическая винтовка (Симонова) по своей конструкции довольно проста; отдельные детали также имеют простое очертание и устройство, однако она имеет и большие конструкторские недостатки».
Та винтовка явилась как бы изначальной точкой отсчета серии новых образцов, созданных впоследствии Сергеем Гавриловичем. Принцип действия ее конструкции основывался на неподвижном стволе с отводом пороховых газов из дульной части, воздействовавших посредством поршня и тяги на автоматику. Существенным недостатком конструкции было то, что газоотводное приспособление располагалось не по оси симметрии винтовки, а справа, что неминуемо должно было вести к отклонению пули при стрельбе ввиду перенесения центра тяжести.
Не все было до конца продумано и с точки зрения простоты обращения с винтовкой. Так, например, для того, чтобы вынуть затвор, надо было отделить приклад и рукоятку. Конструкция не предусматривала и возможности ведения одиночного огня. Вследствие этих и некоторых других несовершенств Артиллерийский комитет пришел к выводу о нецелесообразности включения винтовки в предстоящие конкурсные испытания.
В сравнении с другими тогда уже признанными конструкторами Сергей Гаврилович работал в весьма невыгодных условиях. Он все еще руководил наладкой производства ДП, требовавшей немало изобретательности и сноровки, напряжения сил.
Трезво оценив обстановку, Симонов понял, что и ручной пулемет и автоматическую винтовку одновременно тянуть у него просто не хватит ни времени, ни сил: нужно сосредоточиться на чем-то одном. Предпочтение пришлось отдать завершению конструирования пулемета, тем более, что на это было уже получено разрешение ГАУ.
Вплотную вновь заняться автоматической винтовкой Симонову довелось только через пять лет. Многолетние попытки создать надежное оружие этой системы Дегтяревым, Токаревым и другими конструкторами к желаемым результатам не привели.
В 1931 году партия и правительство, внимательно следившие за созданием новых образцов стрелкового оружия, объявили конкурс на создание автоматической винтовки. В задании конструкторам заместитель наркома обороны И. П. Уборевич писал: «Опыты, проведенные у нас, показали, что создание надежной автоматической винтовки, стреляющей непрерывным и автоматическим огнем, является трудным делом и до настоящего времени нашими конструкторами не разрешенным. Принимая во внимание большое практическое значение иметь автоматическую винтовку, работающую одновременно как автоматическим, так и одиночным огнем, предлагается и разработку такой винтовки к 1 сентября 1931 года».
Принимаясь за совершенствование своей автоматической винтовки, наконец-то Сергей Гаврилович имел в своем распоряжении помощников. Теперь не приходилось самому ни чертить беловые чертежи, ни вытачивать на станках детали, как он это делал много лет. Он сумел подобрать в свое маленькое, наконец-то настоящее конструкторское бюро умелых, преданных делу специалистов, станочников и слесарей.
Первым делом Симонов принялся за устранение недостатков, отмеченных Артиллерийским комитетом при рассмотрении его проекта в 1926 году. Упорные поиски наиболее рациональных решений приводили к принципиальным находкам, которые постепенно видоизменили конструкцию настолько, что образец, родившийся в 1931 году, не имел, по существу, ничего общего с первым вариантом.
Автоматика винтовки приводилась в действие отводом части пороховых газов при выстреле. Впервые в оружии этого класса Симонов применил запирание ствола клином, перемещавшимся в вертикальных пазах ствольной коробки.
Подъем клина для запирания производился скосом, расположенным в передней части стебля затвора, а опускание — взводной муфтой, в передний конец которой упирался толкатель с поршнем, приводимый в движение пороховыми газами. Такая конструкция позволяла рационально распределить нагрузку на запирающем узле в момент выстрела, уменьшить вес затвора и всей винтовки.
Ударно-спусковой механизм предусматривал возможность вести как одиночный, так и непрерывный огонь. Рычажок перевода оружия с одного вида огня на другой — переводчик — был флажкового типа. Имелся и предохранитель от случайных выстрелов, смонтированный в задней части спусковой скобы. Очень удачной оказалась идея конструктора установить газовую камору сверху ствола, что в настоящее время делается почти на всех отечественных и зарубежных автоматических винтовках и автоматах.