3.2 履帶式車輛懸掛的總體設計

履帶式裝甲車輛行駛裝置主要由主動輪、履帶、負重輪、誘導輪、履帶張緊機構、托帶輪（或托邊輪）、張緊輪及誘導輪補償張緊機構等部件組成，如圖3-8所示。其基本功能是把動力傳動裝置傳來的轉矩經主動輪和履帶轉變為坦克的牽引力，推動坦克行駛；制動時，通過傳遞地面傳來的地面制動力來實現坦克制動；負重輪支撐坦克的質量；履帶為負重輪提供一條連續滾動的軌道（支撐面），從而使坦克有良好的通過性。

3.2.1 履帶式車輛懸掛形式的選擇

依據主動輪安裝的位置，可將履帶行駛裝置分為主動輪前置（前驅）和主動輪后置（后驅）兩種方案。當動力—傳動艙位于車體前部時，往往采用主動輪前置方案。這種方案在某種程度上可以改善車輛在松軟地面上的通過性（因為在牽引力作用下，履帶對地面的單位壓力分配比較均勻）。主動輪后置方案的優點是，可以使車輛在用前進擋行駛時降低履帶行駛裝置的功率損失，保證它對戰斗車輛的武器有較好的防護作用，并且當車體振動時可以減小主動輪對地面的撞擊概率。

履帶式車輛采用平衡肘為導向結構的懸掛形式。

3.2.2 履帶式車輛懸掛部件的選擇

1．扭桿彈簧+葉片式減震器

按照履帶式裝甲車輛的用途，其可以分為主戰坦克、裝甲運兵車和兩棲突擊車。主戰坦克因為要完成正面突擊的任務，故配有大口徑火炮和厚重的金屬裝甲，導致車重較大，我國的主戰坦克車重都在40～60t。為了降低被擊中概率，主戰坦克需要低矮的外形，且其懸掛部件首先要有很好的承載能力，其次要有好的防護性和緊湊的結構。主戰坦克首選的懸掛部件是扭桿彈簧+葉片式減震器。中、美、俄和歐洲都基本貫徹這一設計思路，少數國家包括英國、日本的主戰坦克采用油氣懸掛。

圓斷面扭桿彈簧在現代履帶式裝甲車輛上應用最廣，優點是結構簡單，工作可靠，質量輕且維修方便，工藝性好。單扭桿彈簧在履帶式裝甲車輛上應用已有60多年，其缺點是懸掛特性基本上是線性的，它使懸掛性能的進一步提高受到限制，也不便于實現可控及可調。通過改善扭桿的材料，采用強扭、滾壓、噴丸等工藝措施，可使扭桿懸掛的性能有很大的提高。到目前為止，進一步提高性能已相當不容易，因此今后提高車輛懸掛性能的途徑之一就是采用油氣彈簧。

有些履帶式裝甲車輛沒有托帶輪，且負重輪直徑較大并受布置的限制，故只好采用葉片式減震器。葉片式減震器是依靠旋轉葉片產生阻力力矩的，它的阻尼力依靠限壓閥限壓與葉片和各固定部件間的縫隙及節流孔節流產生，要得到滿意的阻尼需要嚴格控制縫隙的尺寸精度。葉片式減震器在結構上難以保證在溫度變化時具有穩定的阻尼系數，一般當溫度升高時，其阻尼系數會急劇下降。

2．扭桿彈簧+液壓筒式減震器

對于裝甲運兵車，由于車重的降低，懸掛布置空間相對寬松，目前主要的懸掛形式為扭桿彈簧+液壓筒式減震器，部分車輛采用油氣懸掛形式。

液壓筒式減震器一般安裝在平衡肘上方，上端固定在側甲板上，下端與平衡肘相連，由帶桿的活塞在充滿液體的封閉缸筒內運動，迫使液體通過活塞上的節流孔流動，形成壓差，產生阻尼力。它的結構簡單，質量輕，內部縫隙少，漏損少，阻尼力性能穩定，零件可用精拔鋼管、粉末冶金制造，生產效率高，成本低，適于大量生產。

3．全油氣懸掛

兩棲突擊車由于在浮渡時要收起負重輪，因此，必須采用全油氣懸掛。和輪式車輛不同，兩棲突擊車負重輪采用實心橡膠，浮力與重力比要遠小于充氣輪胎，因此，普通的油氣彈簧無法滿足收起負重輪的需求。國內的履帶兩棲突擊車采用的是帶反壓氣室的油氣彈簧，當油氣彈簧中的液壓油放出后，利用反壓氣室的氣體壓強收起負重輪。

油氣彈簧集彈性元件與阻尼元件于一體，布置油氣彈簧的懸掛系統一般不需要額外布置減震器。油氣彈簧的彈性元件實質上是氣體彈簧，它是通過密閉容器中的高壓氮氣受壓縮時吸收沖擊能量來實現彈性特性的。油氣彈簧具有很好的非線性特性，其剛度隨壓縮量的增加而顯著增大，因而改善了懸掛性能。

3.2.3 履帶式車輛懸掛總體參數的設計

3.2.3.1 懸掛剛度的確定

履帶式車輛在振動過程中，其懸置車體相對其靜平衡位置處于既有上下垂直位移z，又同時繞通過其重心的橫軸俯仰旋轉一個角度φ的位置，即車體振動既有垂直線振動，又有俯仰角振動。

車體垂直線振動的固有頻率為

車體俯仰角振動的固有頻率為

車輪垂直線振動的固有頻率為

式中，ak——剛度比，ak＝kw/k；

am——懸置質量與非懸置質量的比，am＝mh/（nmw）。

振動周期與固有頻率的關系為

垂直振動周期：

俯仰振動周期：

在設計履帶車輛的剛度特性時，主要依據平順性指標，即保證履帶車輛的振動頻率使乘員能夠適應，不致暈車或疲乏。

對乘員的感覺不起顯著影響的履帶式車輛振動的允許周期（或頻率）范圍，可以由步行時人的器官舒適的條件來決定。人們正常有節奏的行走步速為50～120步/min，這一步速對應的振動周期為0.5～1.2s，人體器官對這樣的周期振動比較習慣。

履帶車體的俯仰振動對火炮射擊精度和乘員疲勞的影響較大，在設計懸掛時可選用俯仰振動周期Tφ＝1.1～1.3s。

現代坦克垂直振動周期和俯仰振動周期分別為

Tz＝0.5～1 s, Tφ＝0.8～1.55 s

在選定振動周期值T后，可以根據公式確定振動固有頻率ω，進而初步確定懸掛的剛度k。

3.2.3.2 懸掛阻尼的確定

由于履帶能夠為車輛懸掛系統提供附加的阻尼，因此，在阻尼比的選擇上，履帶車輛可以比輪式車輛稍小，特別是履帶對車輛的俯仰振動有較大的衰減。

在確定懸掛的阻尼特性時，首先要根據路況和車速選取適宜的阻尼比，然后確定懸掛的阻尼系數。

車體垂直線振動的阻尼比為

車體俯仰角振動的阻尼比為

車輪垂直線振動的阻尼比為

式中，γ——車輛一側減震器數量。

由于bi、am、ak、n和γ為懸掛系統總體方案確定的常數，故ωz確定后，ωφ、ωw隨之確定；同樣地，當ξz確定后，ξφ、ξw亦隨之確定。即懸掛系統中只有ωz和ξz是獨立變量。

前面已經介紹了車體垂直振動固有頻率ωz的確定方法，對于車體垂直線振動阻尼比，一般利用下式來確定懸掛的最優阻尼比：

一般車輛的最優阻尼比ξz m?（0.15,0.2）。若取質量比a m＝10，剛度比a k＝9，代入上式可得最優阻尼比為ξz m＝0.175，可以看出，解析求得的數值在該范圍內。

確定了懸掛的最優阻尼比，便可確定懸掛的阻尼系數c。