第二节　履带张紧力的理论研究与仿真

一、履带张紧力及其影响因素

（一）简介

履带作为履带车辆的专用部件，在提高车辆的越野通过性方面发挥着重要作用。履带是由多块履带板连接而成的多体机构，相邻履带板之间的相互作用力称为履带张紧力。履带张紧力及其影响因素研究，能够为履带车辆的设计开发提供理论依据，具有重要的理论指导和工程实践意义。但是，履带张紧力变化情况复杂，影响因素多、难度大，需运用理论建模及分析，因此一直是履带车辆研究领域的一个热点和难点。

（二）履带张紧力的理论估算模型

履带车辆匀速行驶时，履带环上各段受到的履带张紧力有明显差别。根据履带环上张紧力的变化情况，履带张紧力可以分9部分：诱导轮附近、履带上支段、主动轮附近、第1～6负重轮附近，如图2-35所示。

诱导轮安装在履带张紧机构上，用来支撑上支履带和改变上支履带的运动方向，并通过它来调整履带的松紧程度。分别取诱导轮、诱导轮曲臂为隔离体，得到诱导轮、诱导轮曲臂的几何结构及受力情况如图2-36、图2-37所示。

图2-36、图2-37中，Ti1、Ti2表示诱导轮附近的履带张紧力；mi表示诱导轮质量，ri表示诱导轮半径，ρ表示履带单位长度质量；Fp表示驱动力产生的张紧力分量；Fi表示曲臂作用于诱导轮上的力；Ftnx1是履带转动时产生的离心力；Msj表示主动轮的驱动力矩；rs表示主动轮半径；Fr为履带张紧装置产生的预张紧力。结合诱导轮及诱导轮曲臂隔离体的动力学平衡方程，可以得出诱导轮附近的履带张紧力：

式中，l为履带长度；lfr为履带松边长度；lw为履带紧边长度。

上支履带段位于履带环上部，对于后驱的履带车辆而言，它属于松边。取上支段的履带为隔离体，得到上支履带的受力如图2-38所示。

图2-38中：Tuj1、Tuj2为上支履带两端的张紧力；θ1、θ3表示上支履带左、右端的水平夹角，二者的值较小且认为二者相等。由于履带张紧力较大，上支部分保持水平状态，则上支履带段的力平衡方程可以表示为

Tuj1≈Tuj2　　（2-47）

主动轮是履带车辆行走机构的驱动装置。取主动轮为隔离体，得到主动轮的受力如图2-39所示。其中，Tsj1、Tsj2表示主动轮两端的履带张紧力。则主动轮附近的履带张紧力满足动力学方程：

Tsj2=Tsj1+Msj/rs　　（2-48）

负重轮的作用主要是保证车体在履带上滚动并将车的重量分配在支撑面全长上。取各负重轮为隔离体，得到负重轮受力如图2-40所示。

图2-40中：Trj为负重轮附近的履带张紧力；Rrjx、Rrjy表示平衡肘作用于负重轮的作用力；u为履带、负重轮之间摩擦系数；mr表示负重轮质量；r表示负重轮半径；ωr表示负重轮滚动角速度；i=2，3，4，5。则负重轮之间的履带张紧力满足动力学方程：

在履带张紧力理论估算的过程中不考虑履带自身重力的影响，故

以履带松边与紧边的临界点为起点，顺时针方向为正方向，建立履带张紧力与履带位置关系的估算公式：

（三）履带张紧力理论估算公式的仿真验证

根据履带车辆的具体结构参数，利用ADAMS软件的ATV模块建立的履带车辆仿真模型。借助于动力学模型对静平衡（车辆处于静止状态）和匀速运动工况下履带张紧力的变化情况进行仿真分析，通过仿真结果与理论估算结果的对比分析来检验理论估算公式的适用性。

对静平衡工况下的履带张紧力进行仿真分析，并以履带松边与紧边的临界点为起点，顺时针方向为正方向，履带板与起点的周向长度为横坐标，以履带张紧力为纵坐标，得到静平衡状态下履带张紧力的理论估算与仿真结果对比关系如图2-41所示。

在匀速运动工况下对履带张紧力进行仿真分析，假设履带的预张紧力为30kN，车辆的行驶速度为10km/h，车辆的行驶路面为平坦硬路面。在对履带车辆匀速运动工况仿真分析过程中，由于考虑了履带板的板块结构、履带与主动轮的啮合及履带车辆的横向、纵向运动引起的动载荷，故履带张紧力的变化过程为随机过程，履带张紧力的变化规律可以通过对仿真结果的统计分析来实现。对匀速运动工况下履带张紧力的仿真数据进行统计分析，得到幅值的统计数据如表2-3所示。

匀速状态下履带张紧力的理论估算与仿真结果的对比关系如图2-42所示。

由上面的分析可知，履带张紧力理论估算与仿真结果的变化趋势一致。由于履带张紧力理论估算公式是在忽略履带板块结构、履带与主动轮的啮合及履带车辆的横向、纵向振动引起动载荷的假设下得到的，而在仿真分析的过程中则综合考虑了这些因素，故仿真结果较理论估算结果稍大，但误差在10％范围内。

（四）履带张紧力影响因素分析

履带张紧力的影响因素包括预张紧力、车辆行驶速度及主动轮驱动力矩，下面采用理论估算与动力学仿真相结合的方法就各因素对履带张紧力的影响规律分别进行讨论。

1.履带张紧力随预张紧力的变化规律

假设履带车辆的行驶速度不变，主动轮的驱动力矩不变，履带车辆的相关参数按照动力学模型参数设定。

对不同预张紧力作用下的履带张紧力仿真数据进行统计分析，并结合履带张紧力的理论估算结果分析可知，履带各部分的张紧力都随着预张紧力的增加而增大，且二者之间存在着线性关系。仿真结果较理论估算结果略高，但误差在20％的范围内。

2.履带张紧力随车辆行驶速度的变化规律

假设履带车辆的预张紧力不变，主动轮驱动力矩不变，则得到不同行驶速度下履带张紧力的变化曲线如图2-43所示。

由上面的分析可知，履带各部分的张紧力都随着车辆行驶速度的增加而增加，且张紧力增大值与速度平方呈正比；仿真结果较理论估算结果略高，但误差在13％的范围内。

3.履带张紧力随主动轮驱动力矩的变化规律

为了研究履带张紧力随主动轮驱动力矩的变化情况，假设车辆的行驶速度和预张紧力不变，通过改变地面地貌来得到不同的驱动力矩。对不同地面地貌下主动轮驱动力矩的仿真数据进行统计分析，得到幅值的统计数据如表2-4所示。

对不同地面地貌下的履带张紧力仿真数据进行统计分析，并结合履带张紧力的理论估算结果，可以得出履带张紧力随驱动力矩的变化曲线如图2-44所示。

由上面的分析可知，履带车辆以同一速度、同一预张紧力行驶在不同地貌的路面上时，主动轮驱动力矩不同。理论估算和仿真结果表明，履带紧边及6个负重轮之间的张紧力随驱动力矩的增加而增大，而履带松边的张紧力随驱动力矩的增加而减小；仿真结果较理论估算结果略高，误差在20％的范围内。

（五）仿真结果

（1）建立了履带张紧力的理论估算模型。研究了履带张紧力在履带环上的分布情况，推导了履带各部分的张紧力估算公式，建立了履带张紧力的理论估算模型。

（2）用仿真分析的方法检验了理论估算公式的适用性。根据履带车辆的动力学模型，对履带车辆静止和匀速行驶工况进行了履带张紧力的理论估算和动力学仿真；仿真结果与理论估算结果的误差在20％的范围内，验证了履带张紧力理论估算公式的合理性。

（3）分析了预张紧力、车辆行驶速度及主动轮驱动力矩对履带张紧力的影响。利用理论估算和动力学仿真相结合的方法研究了三因素对履带张紧力的影响，得出了履带张紧力随三因素变化的规律，即履带各部分的张紧力与预张紧力的大小呈线性关系；与速度的平方呈线性关系；而履带松边的张紧力随驱动力矩的增大而减小，其余各部分的履带张紧力与驱动力矩正相关。

二、履带推进装置的力学特性及张紧力计算

（一）简介

履带是履带推进装置的重要部件之一，其功能是保证车辆在无路地面上的通过性，降低车辆的行驶阻力。它支撑负重轮并为其提供一条连续滚动的轨道。它通过与地面的作用，将地面的牵引力、附着力和地面制动力传给车体，使车辆能正常运动。履带张紧力对于履带推进装置的性能有深刻影响。张紧力过大，履带刚度太大，起不到缓冲作用，会增加履带和底盘部件摩擦，能耗严重，并有断带危险；张紧力过小，使得履带松弛，容易脱带、耙齿，造成履带失效，车辆瘫痪。为提高车辆的综合性能，需要在各种行驶状况下给履带提供一个最佳的张紧力，因此张紧力的计算成为研究的重点。

（二）履带系统力学特性

图2-45为履带推进装置受力分析情况，它是由83块履带板，5个负重轮，3个托带轮，主动轮、诱导轮以及张紧装置组成。在分析计算时，将履带系统分成负重轮和诱导轮两部分。

由于行驶过程各轮以及各轮曲臂惯性力及惯性力矩的量级远小于各轮周围张紧力，因此在此忽略不计。Ts1和Ts2是主动轮上、下支履带的张紧力，Ms为主动轮转矩，其关系为：

Ts1=Ts2+Ms/rs　　（2-54）

由于主动轮前置，忽略主动轮和诱导轮之间的履带板的重力和振动以及托带轮的影响时，可认为主动轮与诱导轮周围上支履带的张紧力Ts1与Ti1近似相等，主动轮下支履带张紧力Ts2与Tw1相等，诱导轮下支履带张紧力Ti1与Tw6近似相等，即为：

Ts1≈Ti1　　（2-55）

Ti2≈Tw6　　（2-56）

Ts2≈Tw1　　（2-57）

1.负重轮部分动力学模型

图2-46所示负重轮装置包括负重轮以及负重轮臂平衡肘。第1、2、5轮采用扭杆加液压缓冲器的悬挂装置，3、4轮只采用扭杆悬挂装置。负重轮与曲臂计算模型最终推导出地面通过履带给负重轮的力。

（1）负重轮曲臂动力学模型　负重轮曲臂主要受到车体通过旋转副给它的反力和力矩，以及负重轮通过旋转副给它的反力，由于曲臂质量过小，忽略曲臂质量影响。如图2-46所示，曲臂绕P点的运动方程为：

Mwai+Rwxilwaisinθwai-Rwyilwaicosθwai=0（i=1，2，3，4，5）　　（2-58）

式中，Mwai为曲臂绕P点转矩；Rwxi和Rwyi分别为负重轮对曲臂x和y方向作用力；lwai为P点与负重轮中心的距离。

（2）负重轮周围张紧力计算　车辆运动过程中，每个负重轮都会与一个履带板接触。若将负重轮和与其接触的履带板看成一体，履带板质量过小，重力忽略不计。单侧负重轮共5个，第1与第5负重轮处的履带受力与地面成一定角度，因为需要将其单独分析，中间3个负重轮动力学特性一致，只需分析一个即可。

①第1负重轮动力学模型。如图2-47所示，负重轮受到曲臂通过旋转副给它的反力以及自身重力，与其接触的履带板受地面对其的法向作用力Nj1、两侧履带板给它的张紧力Tw1、Tw2以及牵引力Fj1，忽略负重轮相对车体加速度，可以列出动力学平衡方程：

式中，Rwx1和Rwy1为曲臂对负重轮x和y方向作用力；Iw1是负重轮转动惯量；Gw为负重轮重力；rw为负重轮半径。

将方程（2-59）、方程（2-60）、方程（2-61）与方程（2-58）联立得：

②中间负重轮的动力学模型。中间三个负重轮受力情况如图2-48所示。负重轮受到曲臂通过旋转副给它的反力、负重轮重力，与其接触的履带板受到其两侧履带板给的张紧力Twi、Tw（i+1），地面对其法向作用力Nji以及牵引力Fji，动力学方程如下：

将方程（2-62）、方程（2-63）、方程（2-64）与方程（2-58）联立，得：

③第5负重轮的动力学模型。如图2-49所示，负重轮受到曲臂通过旋转副给它的反力、自身重力，与其接触的履带板受到两侧履带给的张紧力Tw5、Tw6，地面对其法向作用力Nj5以及牵引力Fj5，动力学方程如下：

将方程（2-65）～方程（2-67）与方程（2-58）联立，得：

2.诱导轮周围张紧力的计算

诱导轮受到张紧装置和诱导轮曲臂支撑，结构如图2-50所示，诱导轮曲臂上端与车体铰接于P0点，诱导轮与曲臂铰接于P1点，张紧装置一端与车体铰接于P3点，另一端与P2点连接。调整张紧力的过程是：张紧装置液压增加时，推动曲臂绕着P0点逆时针旋转，带动诱导轮旋转中心P1绕着P0向右上方移动，即为带动诱导轮后移，履带被拉伸，张紧力增加；反之，液压减小时，曲臂反向旋转，诱导轮前移，张紧力减小。影响诱导轮周围履带张紧力大小的主要因素：张紧装置对曲臂作用力、诱导轮两侧履带角度的变化、曲臂的角度变化以及诱导轮运动等。

（1）诱导轮动力学模型　图2-50所示由于诱导轮周围履带板重量很小，在此忽略履带板重量影响。诱导轮上支履带受张紧力Ti1，其与水平方向夹角θ1；下支履带受张紧力Ti2，其与竖直方向夹角为θ2，计算方程如下：

式中，Fce为诱导轮周围履带旋转的离心合力，与水平夹角θce，旋转副P1对诱导轮的作用力为Rix和Riy，诱导轮重力为Gi、Ii为诱导轮转动惯量，半径为ri。

忽略车辆的滑移和滑转，诱导轮的角速度为ωi，单位质量为ρ，Fce和θce的计算公式为：

Fce=2ρ（riωi）2cosθce　　（2-71）

诱导轮与其附近托带轮以及负重轮的几何关系如图2-51所示，通过分析，得到θ1和θ2的计算关系式：

式中，rr为托带轮半径；lΔx1与lΔy1为P0与P6的x与y向距离；l1为P0到P1距离。

式中，lΔx3和lΔy3为P1与P4点x和y向距离；lΔx2和lΔy2为P1和P5点x和y向距离。

（2）诱导轮曲臂力学模型。

如图2-52所示，曲臂主要受诱导轮通过旋转副给它的反力，车体通过旋转副给它的反力，张紧装置给它的作用力Ftt，曲臂绕P0点的运动方程为：

式中，Iia为曲臂转动惯量；l2为P0到P2距离；l1为P0到P1距离；l4为P3到P2距离；l3为P0到P3距离。

将方程（2-68）～方程（2-70）与方程（2-75）联立，得到诱导轮周围张紧力Ti1和Ti2计算公式：

式中可以看出，诱导轮处张紧力不管处于任何工况下只与诱导轮的角速度、加速度、曲臂转角、张紧装置压力和长度有关。这些变量可以直接从履带车辆整车的动力学仿真中得到。由方程可以分别求出Ts2、Ts1、Tw6、Tw1。车辆行驶的牵引力Fji可以求出，因此Twi都可以求出。履带与地面接触力Nji只与负重轮加速度、负重轮曲臂摆角、牵引力和两侧履带张紧力有关，同样这些力也可以从动力学仿真得到。

三、履带动态张紧力的理论研究与仿真

（一）简介

履带车辆的履带动态张紧力在很大程度上决定行动系统各元件的载荷、履带寿命、功率损失和履带脱落的概率。用多体动力学软件RecurDyn，以某履带车辆为原形建立履带车辆的多刚体模型，并建立有效的不同等级的路面模型。模型中履带子系统有六个自由度，能够真实地模拟履带运动的实际情况。通过对车体上几个固定位置处履带张紧力的变化和履带上参考履带板的受力变化，来检测履带动态张紧力的变化。分别改变路面、速度、预张紧力等相关影响因素做多组计算，对比分析了履带动态张紧力的变化情况。

（二）履带张紧力的理论计算

目前常用计算履带预张紧力的经验公式是取两个托带轮之间的履带做静力学分析，它同时受重力和预张紧力，可由履带下垂量f计算出履带的预张紧力为：

式中　mkg——履带板质量；

lSR——两托带轮间距；

lg——履带板长。

由速度引起的动张紧力有公式：

（1）不考虑行动装置的摩擦力时：

式中　vT——主动轮速度。

（2）考虑行动装置的摩擦力时：

式中　KD——减振因素。

根据式（2-77）～式（2-79）可以计算履带的动态总张紧力为：TD=Tstart+Tdyn，由于行动部件之间摩擦力和弹性元件以及路面等引起履带动态张紧力的不均匀分布，这就意味着在行动装置中，在局部地方可能是预张紧力与速度引起的动张紧力相加也可能相减，所以这一公式只是一个概念值，不能计算任一时刻履带各段张紧力的分布情况。在行驶过程中，当履带与主动轮、诱导轮等结合处履带动态张紧力等于零时，可能出现履带脱落和啮合不良的现象。

（三）履带车辆的建模

随着近年来多刚体动力学的发展和计算机运算速度的提高，许多多体动力学软件应运而生，为进一步研究履带车辆的动力学性能提供了条件。目前最常用的软件有ADAMS、DADS、RecurDyn等。采用多体动力学软件RecurDyn建模计算分析，该软件针对履带车辆建模方面具有优势：采用相对坐标系和完全递归算法计算速度快，提供了低速（Track—LM）和高速（Track—HM）履带模块、多级子系统建模、部件生成和编辑独立不相互干涉、参数化实体功能以及实体布尔运算等功能使履带车辆的建模方便快捷。

1.实体模型

建立针对某履带车辆的多刚体模型，它包括车身系统和两个履带子系统。车身系统包括车体、主动轮、诱导轮、托带轮、负重轮、平衡肘和悬挂部件。悬挂部件由扭杆弹簧和叶片减振器以及缓冲器组成。履带子系统包括板体、销和橡胶衬套。建模过程中进行了简化，只建立有相对运动的部件模型，对于与以上部件固连的零部件只需与其固连的部件一起建立一个实体。保证质量和转动惯量以及质心位置等影响计算结果的参数不变的条件下，对实体较细的几何外形做适当简化。该模型包括227个刚体。

2.运动约束

主动轮、诱导轮、托带轮、平衡肘与车体之间以及负重轮与平衡肘之间通过转动副连接。限制器与车体无相对运动，建模时直接建在车体上，与平衡肘用6个接触（contact）约束连接。缓冲器与车体用移动副连接，同时连接拉伸弹簧加相应的阻尼。平衡肘与车体之间由扭杆弹性连接，建模时扭杆的作用力通过在转动副上加螺旋弹簧来实现。该模型共50个转动副6个移动副组成。

3.路面的建模

计算过程中路面用的是实体模型，建模过程中要用到路面不平度。路面相对基准平面的高度q沿路程l的变化q（l），称路面不平度。国际标准路面功率谱密度函数采用：

Gq（n）=Gq（n0）（n/n0）-W，（nl≤n≤nu）　　（2-80）

式中　n——空间频率；

n0——参考空间频率（0.1m-1）；

nu、nl——路面谱的上、下限空间频率；

Gq（n0）——参考空间频率n0下的路面谱值；

W——频率指数。

国标按路面不平度系数Gq（n0）的值将路面分为8（A～H）级。路面不平度q（l）一般认为是均值为零的各态历经过程，在已经给出路面不平度自功率谱密度函数Gq（n）的情况下，可以用有限个离散空间频率nk的三角级数来描述路面不平度q（l）这一随机过程：

式中　l——路程，m；

φK——相角，为N个在（0.2π）区间均匀分布且相互独立的随机变量；按对数坐标以等距方式来分配空间频率得到N个中心频率；

nK——第K个中心频率，nku、nkl为该频段的上下限频率；

αk——幅值。

图2-53（a）、图2-53（b）是用MATLAB软件按标准路面不平度系数Gq（n0）的值仿真出的E级路面不平度曲线和自功率谱密度在双对数坐标下的曲线，不平度曲线的均值μ=-0.0197mm、均方根值σq=51.03mm、自功率谱密度函数Gq（n）与空间频率n在双对数坐标下是接近下降的斜线，符合路面的国际标准指标。

四、高速履带车辆履带预张紧力与平顺性仿真

（一）简介

高速履带车辆的机动性、平顺性和可靠性研究是高速履带车辆机动性研究的重要内容。目前在理论分析中，通常不考虑履带预张紧力对车辆平顺性的影响，在工程实际中履带预张紧力常根据使用经验来确定，也不考虑对车辆平顺性的影响。因此，履带预张紧力对高速履带车辆的平顺性的影响不得而知。该文应用多刚体动力学软件RecurDyn建立了某高速履带车辆的非线性实体模型、路面模型和履带模型。在同一车速、相同路面下，分别以6％、8％、10％、12％和14％的履带预张紧力进行了车辆行驶仿真计算。履带预张紧力太小，履带容易脱带，履带预张紧力太大，履带和主动轮磨损剧烈，通过对计算结果比较分析，该高速履带车履带预张紧力取8％左右较为合适，而且随着履带预张紧力的增加，高速履带车辆振动加剧。

（二）履带张紧力的分析

履带车辆的履带需要一定的预张紧力，主要是为了减小履带车辆脱带的概率，减少振动、跳动，但预张紧力过大会导致主动轮和履带磨损剧烈。对于后驱动履带车辆，主动轮上支端和斜支端受力如图2-54所示。

主动轮上支端履带动张紧力

F1=F0+FC　　（2-83）

主动轮斜支端履带动张紧力

F2=F+F0+FC　　（2-84）

式中，FC为离心张紧力；F0为预张力。

履带预张力可以通过弦垂线方程获得。

工作张紧力

F=M/R　　（2-85）

式中，M为主动轮力矩；R为主动轮分度圆半径。

考虑履带与负重轮、诱导轮、主动轮以及履带链节间的摩擦力的影响，引入影响系数Kd，则离心张紧力为：

式中，m为单块履带板的质量；v为履带速度，km/h；lg为单块履带板长；Kd=0.5，用于有托带轮的行动装置；Kd=2，用于无托带轮的行动装置和有预扭力的履带。

以上对履带张紧力的分布做简化分析，在实际履带车辆中，由于路面不平度和履带与地面间的摩擦力的影响，导致斜支端履带动张紧力并不是预张紧力、离心张紧力和工作张紧力的简单相加。

（三）履带车辆建模平顺性模型

某型履带车辆悬挂系统包括车身系统和两个履带子系统。车身系统包括车体、主动轮、诱导轮、托带轮、负重轮、平衡肘和悬挂部件。悬挂部件由扭杆弹簧和叶片减振器以及缓冲器组成。履带子系统包括板体、销和橡胶衬套。建模时扭杆的作用力通过在转动副上加与扭杆扭转刚度相等的扭转弹簧来实现。减振器拉臂和连接臂以及平衡肘组成四连杆机构，建模过程中，拉臂与平衡肘、拉臂与连接臂、连接臂与车体之间用转动副连接，连接臂与车体连接的转动副上加阻尼器来代替减振器，根据该型履带车辆悬挂系统的布置特点，即1、2、6负重轮安装有减振器，而3、4、5负重轮没有减振器的特点，在1、2、6号负重轮上设置阻尼器，而3、4、5号负重轮上，考虑摩擦等影响因素将阻尼值设为阻尼器阻尼的5％。

平顺性度量车辆驾乘人员舒适程度。悬挂系统是影响履带车辆平顺性的主要因素。由于履带滤掉了路面不平度中比履带节空间频率更高的成分，因此履带对平顺性也有影响。

（四）仿真结果

该履带车分别以车重的6％、8％、10％、12％、14％的预张紧力在特定路面行驶，仿真计算得到了驾驶员处振动加速度、俯仰加速度和动张紧力等信号。驾驶员处垂直方向振动加速度，横向振动加速度、纵向振动加速度、俯仰角加速度和动张紧力的平均值、标准差、有效值的分别如表2-5～表2-9所示；图2-55～图2-58为驾驶员处垂直、横向和纵向振动加速度的有效值及俯仰角加速度有效值随预张紧力的变化。

由6％、8％、10％、12％和14％的履带预张紧力在特定路面行驶时的仿真结果可以看出，驾驶员处垂直振动加速度、横向振动加速度和纵向振动加速度的标准差、有效值随预张紧力的增加而呈递增趋势，说明履带预张紧力的增加会使驾驶员处三个方向的振动加剧，而且垂直方向和横向振动加速度随预张紧力的增加而逐渐变缓，纵向振动加速度随预张紧力的增加而大致成线形增长趋势；俯仰角加速度的标准差、有效值随预张紧力的增加也呈递增趋势。说明以相同的车速在同一路面行驶时，履带车辆履带预张紧力的增加会使车体振动加剧，可以认为履带预张紧力的增加会使悬挂的刚度增大。履带动张紧力的平均值和有效值随预张紧力的增加而呈递增趋势，在8％时履带动张紧力的方差较小，说明履带动张紧力在8％的履带预张紧力时的有效变化范围较小，如果按照u-3σ为履带动张紧力的有效范围的最小值，6％的履带预张紧力时履带动张紧力最小值为2720N，由于履带最小张紧力出现在主动轮处的上支端，对于该履带车辆，上支端振幅较大，如果此时履带车辆非直线行驶，在侧向力的作用下很容易在主动轮处脱带，8％的履带预张紧力时履带动张紧力最小值为105300N（车重的2.65％）。从减小履带脱带的概率来看，履带预张紧力越大越好；从减小履带磨损来看，显然履带预张紧力越小越好，因此，该履带车履带预张紧力取8％左右较合适，这与该车实际取车重的7.7％作为履带预张紧力较吻合。

（五）仿真结果

履带结构和张紧力等对车辆的动力性起着很重要的作用，直接影响履带的脱落、轮上支承力的分配、动力传递效率、振动、噪声、履带的寿命和履带车辆的平顺性。通过仿真分析可知，履带预张紧力的增加会使驾驶员处三个方向的振动加剧，而且垂直方向和轴向振动加速度随预张紧力的增加而逐渐变缓，纵向振动加速度随预张紧力的增加而大致成线形增长趋势；履带预张紧力的增加也会使车体俯仰振动加剧，可以认为履带预张紧力的增加会使悬挂的刚度增大。实际履带车辆的履带预张紧力需要综合考虑履带脱脱落和磨损等因素，对于该履带车辆履带预张紧力取车重的8％左右比较合适。