3.2 履带式车辆悬挂的总体设计

履带式装甲车辆行驶装置主要由主动轮、履带、负重轮、诱导轮、履带张紧机构、托带轮（或托边轮）、张紧轮及诱导轮补偿张紧机构等部件组成，如图3-8所示。其基本功能是把动力传动装置传来的转矩经主动轮和履带转变为坦克的牵引力，推动坦克行驶；制动时，通过传递地面传来的地面制动力来实现坦克制动；负重轮支撑坦克的质量；履带为负重轮提供一条连续滚动的轨道（支撑面），从而使坦克有良好的通过性。

3.2.1 履带式车辆悬挂形式的选择

依据主动轮安装的位置，可将履带行驶装置分为主动轮前置（前驱）和主动轮后置（后驱）两种方案。当动力—传动舱位于车体前部时，往往采用主动轮前置方案。这种方案在某种程度上可以改善车辆在松软地面上的通过性（因为在牵引力作用下，履带对地面的单位压力分配比较均匀）。主动轮后置方案的优点是，可以使车辆在用前进挡行驶时降低履带行驶装置的功率损失，保证它对战斗车辆的武器有较好的防护作用，并且当车体振动时可以减小主动轮对地面的撞击概率。

履带式车辆采用平衡肘为导向结构的悬挂形式。

3.2.2 履带式车辆悬挂部件的选择

1．扭杆弹簧+叶片式减震器

按照履带式装甲车辆的用途，其可以分为主战坦克、装甲运兵车和两栖突击车。主战坦克因为要完成正面突击的任务，故配有大口径火炮和厚重的金属装甲，导致车重较大，我国的主战坦克车重都在40～60t。为了降低被击中概率，主战坦克需要低矮的外形，且其悬挂部件首先要有很好的承载能力，其次要有好的防护性和紧凑的结构。主战坦克首选的悬挂部件是扭杆弹簧+叶片式减震器。中、美、俄和欧洲都基本贯彻这一设计思路，少数国家包括英国、日本的主战坦克采用油气悬挂。

圆断面扭杆弹簧在现代履带式装甲车辆上应用最广，优点是结构简单，工作可靠，质量轻且维修方便，工艺性好。单扭杆弹簧在履带式装甲车辆上应用已有60多年，其缺点是悬挂特性基本上是线性的，它使悬挂性能的进一步提高受到限制，也不便于实现可控及可调。通过改善扭杆的材料，采用强扭、滚压、喷丸等工艺措施，可使扭杆悬挂的性能有很大的提高。到目前为止，进一步提高性能已相当不容易，因此今后提高车辆悬挂性能的途径之一就是采用油气弹簧。

有些履带式装甲车辆没有托带轮，且负重轮直径较大并受布置的限制，故只好采用叶片式减震器。叶片式减震器是依靠旋转叶片产生阻力力矩的，它的阻尼力依靠限压阀限压与叶片和各固定部件间的缝隙及节流孔节流产生，要得到满意的阻尼需要严格控制缝隙的尺寸精度。叶片式减震器在结构上难以保证在温度变化时具有稳定的阻尼系数，一般当温度升高时，其阻尼系数会急剧下降。

2．扭杆弹簧+液压筒式减震器

对于装甲运兵车，由于车重的降低，悬挂布置空间相对宽松，目前主要的悬挂形式为扭杆弹簧+液压筒式减震器，部分车辆采用油气悬挂形式。

液压筒式减震器一般安装在平衡肘上方，上端固定在侧甲板上，下端与平衡肘相连，由带杆的活塞在充满液体的封闭缸筒内运动，迫使液体通过活塞上的节流孔流动，形成压差，产生阻尼力。它的结构简单，质量轻，内部缝隙少，漏损少，阻尼力性能稳定，零件可用精拔钢管、粉末冶金制造，生产效率高，成本低，适于大量生产。

3．全油气悬挂

两栖突击车由于在浮渡时要收起负重轮，因此，必须采用全油气悬挂。和轮式车辆不同，两栖突击车负重轮采用实心橡胶，浮力与重力比要远小于充气轮胎，因此，普通的油气弹簧无法满足收起负重轮的需求。国内的履带两栖突击车采用的是带反压气室的油气弹簧，当油气弹簧中的液压油放出后，利用反压气室的气体压强收起负重轮。

油气弹簧集弹性元件与阻尼元件于一体，布置油气弹簧的悬挂系统一般不需要额外布置减震器。油气弹簧的弹性元件实质上是气体弹簧，它是通过密闭容器中的高压氮气受压缩时吸收冲击能量来实现弹性特性的。油气弹簧具有很好的非线性特性，其刚度随压缩量的增加而显著增大，因而改善了悬挂性能。

3.2.3 履带式车辆悬挂总体参数的设计

3.2.3.1 悬挂刚度的确定

履带式车辆在振动过程中，其悬置车体相对其静平衡位置处于既有上下垂直位移z，又同时绕通过其重心的横轴俯仰旋转一个角度φ的位置，即车体振动既有垂直线振动，又有俯仰角振动。

车体垂直线振动的固有频率为

车体俯仰角振动的固有频率为

车轮垂直线振动的固有频率为

式中，ak——刚度比，ak＝kw/k；

am——悬置质量与非悬置质量的比，am＝mh/（nmw）。

振动周期与固有频率的关系为

垂直振动周期：

俯仰振动周期：

在设计履带车辆的刚度特性时，主要依据平顺性指标，即保证履带车辆的振动频率使乘员能够适应，不致晕车或疲乏。

对乘员的感觉不起显著影响的履带式车辆振动的允许周期（或频率）范围，可以由步行时人的器官舒适的条件来决定。人们正常有节奏的行走步速为50～120步/min，这一步速对应的振动周期为0.5～1.2s，人体器官对这样的周期振动比较习惯。

履带车体的俯仰振动对火炮射击精度和乘员疲劳的影响较大，在设计悬挂时可选用俯仰振动周期Tφ＝1.1～1.3s。

现代坦克垂直振动周期和俯仰振动周期分别为

Tz＝0.5～1 s, Tφ＝0.8～1.55 s

在选定振动周期值T后，可以根据公式确定振动固有频率ω，进而初步确定悬挂的刚度k。

3.2.3.2 悬挂阻尼的确定

由于履带能够为车辆悬挂系统提供附加的阻尼，因此，在阻尼比的选择上，履带车辆可以比轮式车辆稍小，特别是履带对车辆的俯仰振动有较大的衰减。

在确定悬挂的阻尼特性时，首先要根据路况和车速选取适宜的阻尼比，然后确定悬挂的阻尼系数。

车体垂直线振动的阻尼比为

车体俯仰角振动的阻尼比为

车轮垂直线振动的阻尼比为

式中，γ——车辆一侧减震器数量。

由于bi、am、ak、n和γ为悬挂系统总体方案确定的常数，故ωz确定后，ωφ、ωw随之确定；同样地，当ξz确定后，ξφ、ξw亦随之确定。即悬挂系统中只有ωz和ξz是独立变量。

前面已经介绍了车体垂直振动固有频率ωz的确定方法，对于车体垂直线振动阻尼比，一般利用下式来确定悬挂的最优阻尼比：

一般车辆的最优阻尼比ξz m⊂（0.15,0.2）。若取质量比a m＝10，刚度比a k＝9，代入上式可得最优阻尼比为ξz m＝0.175，可以看出，解析求得的数值在该范围内。

确定了悬挂的最优阻尼比，便可确定悬挂的阻尼系数c。