高机动履带车辆行驶系统中的5个科学技术问题

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.08.024

摘要/Abstract

摘要： 行驶系统对坦克装甲车辆的性能尤其是机动性有特别重要的影响，然而由于工作环境复杂且恶劣，使行驶系统技术成为制约坦克装甲车辆性能提高的“瓶颈”。论述了高机动履带车辆行驶系统中基于机电相似系统的振动衰减网络设计、复杂系统非线性振动动力学、能量耗散、地面力学和非线性振动控制等5个科学技术问题的概念内涵、研究目标、研究内容和前人的研究成果，期望引起各方面的关注，并深入开展基础理论层面上的研究和工程技术层面上的协同攻关。行驶系统对坦克装甲车辆的性能尤其是机动性有特别重要的影响，然而由于工作环境复杂且恶劣，使行驶系统技术成为制约坦克装甲车辆性能提高的“瓶颈”。论述了高机动履带车辆行驶系统中基于机电相似系统的振动衰减网络设计、复杂系统非线性振动动力学、能量耗散、地面力学和非线性振动控制等5个科学技术问题的概念内涵、研究目标、研究内容和前人的研究成果，期望引起各方面的关注，并深入开展基础理论层面上的研究和工程技术层面上的协同攻关。

关键词: 兵器科学与技术, 行驶系统, 机电相似理论, 非线性振动, 能量耗散, 地面力学, 控制

Abstract: The running system is very important for tank and armored vehicles, especially for the mobility performance. The running system becomes a bottleneck to improve the performance of tank and armored vehicles due to the complex and adverse working environment. The concept, connotation, research objectives, research contents and research achievements of five scientific and technological problems, such as vibration damping network design based on the electrical and mechanical analogy, nonlinear vibration dynamics of complex system, energy dissipation, ground mechanics and nonlinear vibration control, are discussed. The fundamental theoretical research is carried out, and the key technical problems are overcome by collaborative research.

Key words: ordnance science and technology, running system, electrical and mechanical analogy, nonlinear vibration, energy dissipation, ground mechanics, control

中图分类号:

U463.3

毛明，张亚峰，杜甫，陈轶杰. 高机动履带车辆行驶系统中的5个科学技术问题[J]. 兵工学报, 2015, 36(8): 1546-1555.

MAO Ming， ZHANG Ya-feng， DU Fu， CHEN Yi-jie. Five Scientific and Technological Problems on Running System of High Mobility Tracked Vehicle[J]. Acta Armamentarii, 2015, 36(8): 1546-1555.

参考文献

［1］王书镇．高速履带车辆行驶系[M]．北京：北京工业学院出版社，1988．
WANG Shu-zhen．The running system of high speed tracked vehicle[M]．Beijing: Beijing Institute of Machinery Press，1988．(in Chinese)
[2] 潘旭东，韩志平．美军2010年联合作战构想[J]．现代防御技术， 1990（2）：54-66．
PAN Xu-dong，HAN Zhi-ping．America's joint vision 2010[J]．Modern Defence Technology，1990(2)：54-66．(in Chinese)
[3] Smith M C，Wang F C．Performance benefits in passive vehicle suspension employing inerters[J]．Vehicle System Dynamics，2004，42(4)：235-257．
[4] Chen M Z Q，Papageogiou C，Scheibe F， et al．The missing mechanical circuit element[J]．IEEE Circuits and Systems Magazine，2009，9(1)：10-26．
[5] Papageorgiou C，Smith M C．Positive real synthesis using matrix inequalities for mechanical networks：application to vehicle suspension[J]．IEEE Transactions on Control System Technology，2006，14(3)：423-435．
[6] Evangelou S，Limebeer D J N，Sharp R S．Mechanical steering compensators for high-performance motorcycle[J]．Journal of Applied Mechanics，2007，72(2)：332-346．
[7] 廖柏淮．被动式机械系统之络路实现——惯质与线性矩阵不等式在火车悬吊系统上之应用[D]. 台北：台湾大学,2006．
LIAO Bo-huai．Passive mechanical system network-linear matrix inequality in the application of train suspension system[D]．Taibei：National Taiwan University，2006．(in Chinese)
[8] 陈龙，杨晓峰，汪若尘,等．基于二元件ISD结构隔振机理的车辆被动悬架设计与性能研究[J]．振动与冲击， 2013，32(6)： 90-95．
CHEN Long，YANG Xiao-feng，WANG Ruo-chen, et al．Design and performance study of vehicle passive suspension based on two-element inerter-spring-damper structure vibration isolation mechanism[J]．Journal of Vibration and Shock，2013，32(6)：90-95．(in Chinese)
[9] 李川，王时龙，张贤明,等．一种含螺旋飞轮运动转换器的悬架的振动控制性能分析[J]．振动与冲击，2010，29(6)：96-100．
LI Chuan，WANG Shi-long，ZHANG Xian-ming, et al．The suspension performance control and analysis witch contain flywheel Mmovement conversion device[J]．Journal of Vibration and Shock，2010，29(6)：96-100．(in Chinese)
[10] 杜甫．“惯容-弹簧-阻尼”悬挂结构综合及其在高机动履带车辆上的应用研究[D].北京：中国北方车辆研究所, 2014．
DU Fu．The research on structure synthesis of “inerter-spring-damper”suspension and its application in high mobility tracked vehicle[D].Beijing：China North Vehicle Research Institute, 2014．(in Chinese)
[11] 张亚峰．履带车辆行动系统总体设计KBE系统研究[D].北京：中国北方车辆研究所．2009．
ZANG Ya-feng．KBE system research of tracked vehicle running system design[D]．Beijing：China North Vehicle Research Institute,2009．(in Chinese)
[12] 尤·帕·沃尔科夫，阿·弗·巴依科夫．履带车辆的设计与计算[M]．刘太来，郭兆熊，吴雪英,译．北京：北京理工大学出版社，1997．
Volkov，Bayikefu．Design and calculation of tracked vechicle[M]．LIU Tai-lai，GUO Zhao-xiong，WU Xue-ying, translated．Beijing: Beijing Institute of Technology Press，1997．(in Chinese)
[13] 吕振华，姜利泉．基于液-固耦合有限元分析方法的气-液型减振器补偿阀性能研究[J]．工程力学，2006，23(11):163-169．
LYU Zhen-hua，JIANG Li-quan．FSI FEA simulation of liquid-supplement valves in gas-pressurized hydraulic dampers[J]．Engineering Mechanics，2006，23(11):163-169．(in Chinese)
[14] 王庆年．刚性轮在松散土壤上多次通过时滚动阻力及下陷量的计算方法[J]．吉林大学学报:工学版，1987，37(3)：453-464．
WANG Qing-nian．The calculation method of rolling resistance and subsidence value on rigid wheel through the loose soil many times[J]．Journal of Jilin University: Engineering Science，1987，37(3)：453-464．(in Chinese)
[15] Bekker M G． Introduction to terrain-vehicle [M]．Michigan: The University of Michigan Press，1969.
[16] Reece A R．Problems of soil-vehicle mechanics [R]．Warren，Michigan：US Army Land Locomotion Lab，1964.
[17] Wong J Y，Huang W．“Wheels vs tracks”-a fundamental evaluation from the traction perspective[J]．Journal of Terramechanics，2006，43：27-42．
[18] 陈秉聪，王昕．半履带式气垫车最佳功率匹配的研究[J]．青岛大学学报：工程技术版，1999，14(2)：1-3．
CHEN Bing-cong，WANG Xin．Study on power optimization of half-track air-cushion vechicle[J]．Journal of Qingdao University: Engineering Technology，1999，14(2)：1-3．(in Chinese)
[19] 郭孔辉，刘青．稳态条件下用于车辆动力学分析的轮胎模型[J]．汽车工程，1998，20(3)：129-134．
GUO Kong-hui，LIU Qing．Tire models for vehicle dynamic analysis in steady state condition[J]．Automotive Engineering，1998，29(3)：129-134．(in Chinese)
[20] 张克健，张相麟．履刺效应的有限元分析[J]．兵工学报，1982, 3(4)：54-60．
ZHANG Ke-jian，ZHANG Xiang-lin．Finite element analysis of track grouser effect[J]．Acta Armamentarii，1982,3(4)：54-60．(in Chinese)
[21] Federspiel Labrosse J M．Beitragzum studium undzur vervol-lkommung der aufhangung der fahrzeuge[J]．ATZ， 1955(3):Jah rgang 57．
[22] Bender E K．Optimum linear preview control with application to vehicle suspension [J]．ASME Journal of Basic Engineering，1968,90(2)：213-221．
[23] Yamada H， Sasaki M， Nam Y． Active vibration control of a micro-actuator for hard disk drives using self-sensing actuator[J]．Journal of Intelligent Material Systems and Structures， 2008， 19(1): 113-123．
[24] 王国丽，顾亮，孙逢春．车辆主动悬架技术的现状和发展趋势[J]．兵工学报，2000，21(S)：80-83．
WANG Guo-li，GU Liang，SUN Feng-chun．Current study and tendency of development in vehicle active suspension[J]．Acta Armamentarii，2000，21(S)：80-83．(in Chinese)
[25] Huiman G R．Preview estimation and controlf or (semi-) active suspensions [J]．Vehiele System，2000(2)：36-43．
[26] Yeh E C，Tsao Y J．Fuzzy control for active suspension design[C]∥Proceedings of Intelligent Vehicles ‘92 Symposium. Detroit，MI： IEEE，1992：92-97．

[1]	周伯俊, 于传强，刘志浩，柯冰. 基于高压储能的特种车辆快速起竖技术与验证[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1488-1497.
[2]	高月光，冯顺山，刘云辉，黄岐. 不同端盖厚度的圆柱形装药壳体破片初速分布[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1527-1536.
[3]	陈宇，杨国来，付羽翀，孙全兆. 高速机动条件下坦克行进间火炮非线性振动动力学研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(7): 1339-1348.
[4]	梁忠超，王永富. 地面重力条件模拟月面载人月球车直线加速的驱动算法[J]. 兵工学报, 2019, 40(3): 641-650.
[5]	娄伟鹏，郑长松，李和言，陈建文，张周立，马源. 高速《Symbol》v湿式换挡离合器排油阀临界开启和关闭压力研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1665-1672.
[6]	王宪成，杨绍卿，马宁，赵文柱. 车辆柴油机缸套动载荷磨损计算模型研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1673-1680.
[7]	孙皓泽，常天庆，王全东，孔德鹏，戴文君. 一种基于分层多尺度卷积特征提取的坦克装甲目标图像检测方法[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1681-1691.
[8]	张玉燕，孙莎莎，王振春，曹海要，战再吉. 高速载流电枢表面瞬态温度场仿真与测量[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1692-1698.
[9]	李臣明，宦超，石怀龙. 某箱式火箭炮对面目标分布式杀伤最优火力分配[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1699-1704.
[10]	雷娟棉，张嘉炜，谭朝明. 小攻角下船尾外形对旋转弹丸马格努斯效应影响的数值研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1705-1715.
[11]	李泽，闫晓鹏，栗苹，郝新红，王建涛. 扫频式干扰对调频多普勒引信的干扰机理研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1716-1722.
[12]	张浩为，谢军伟，张昭建，宗彬锋，陈唐军. 基于混合自适应遗传算法的相控阵雷达任务调度[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1761-1770.
[13]	李茂，侯海量，朱锡，黄晓明，李典，陈长海，胡年明. 结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1797-1805.
[14]	王鉴, 韩焱, 王黎明, 张丕状, 陈平. 弹丸在膛内运动的回波信号瞬时频率估计方法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1806-1814.
[15]	刘海鸥，张文胜，徐宜，赵梓烨. 基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1830-1838.