一种基于行驶平顺性的坦克悬挂系统的设计方法

摘要

本发明公开了一种基于行驶平顺性的坦克悬挂系统的设计方法，该方法通过直接建立悬挂系统和车体行驶平顺性的优化模型，分析车体、负重轮和悬挂系统之间的耦合关系，然后再进一步考虑悬挂系统的悬挂特性对优化模型的影响，然后通过先解耦后耦合的方法对模型进行求解即可得到悬挂系统设计的必要参数。依照本发明的悬挂系统的优化设计方法设计的坦克悬挂系统可使坦克行驶过程中的平顺性得到优化。

主权项

1.一种基于行驶平顺性的坦克悬挂系统的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）根据产品开发过程中的耦合形式建立坦克行驶平顺性优化模型：建立的坦克行驶平顺性优化模型为：$\left\{\begin{array}{c}\min {\stackrel{..}{z}}_{\mathrm{ds}}\\ {\stackrel{..}{z}}_{\mathrm{ds}}=\stackrel{..}{z}+d_{\mathrm{ds}}·\stackrel{..}{\phi }\\ s.t.\\ M\stackrel{..}{z}=-2\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{f}_{\mathrm{ki}}\left(x_{\mathrm{si}}\right)-2\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{f}_{\mathrm{ci}}\left({\stackrel{.}{x}}_{\mathrm{si}}\right)-\mathrm{Mg}\\ I\stackrel{..}{\phi }=2\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{f}_{\mathrm{ki}}\left(x_{\mathrm{si}}\right)·l_i+2\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{f}_{\mathrm{ci}}\left({\stackrel{.}{x}}_{\mathrm{si}}\right)·l_i+\mathrm{Mg}·(x_c·\cos \left(\phi \right)-y_c·\sin \left(\phi \right))\\ x_{\mathrm{si}}=z+l_i\phi -x_{\mathrm{ri}}\\ \mathrm{and},s.t.\mathrm{initial},\mathrm{conditions}\\ 2\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{f}_{\mathrm{ki}0}\left(x_{\mathrm{si}0}\right)=\mathrm{Mg}\\ 2\underset{i=1}{\overset{5}{\Sigma }}{f}_{\mathrm{ki}0}\left(x_{\mathrm{si}0}\right)·l_i=\mathrm{Mg}\times (x_c·\left({\phi }_0\right)-y_c·\sin \left({\phi }_0\right))\\ \sin \left({\phi }_0\right)=\frac{x_{s10}-x_{s20}}{l_1-l_2}=\frac{x_{s20}-x_{s30}}{l_2-l_3}=\frac{x_{s30}-x_{s40}}{l_3-l_4}=\frac{x_{s40}-x_{s50}}{l_4-l_5}\\ \mathrm{and},s.t.\mathrm{boundary},\mathrm{conditions}\\ x_{\mathrm{ri}}:\mathrm{irregularities},\mathrm{of},\mathrm{class},E,\mathrm{road},\mathrm{surface}\end{array}\right.$其中：为驾驶员位置处的车体加速度；z,分别为车体质心处的位移、加速度；dds为驾驶员位置和车体质心之间的水平距离；分别为车体的角度、角加速度；为车体初始纵倾角；f_ki为求弹簧弹力F_ki的函数；f_ci为求阻尼器阻力F_ci的函数；M为车辆的质量；x_si,为转向架处的车体位移、速度；g为重力加速度；I为车体的转动惯量；l_i为每个转向架和坐标原点之间的水平距离；x_c为车体质心的横坐标值；y_c为车体质心的纵坐标值；x_ri为路面激励输入；x_si0为转向架处的初始车体位移；（2）建立油气弹簧的性能模型：建立的油气弹簧的性能模型为：b=R/leverRatio$l_{\mathrm{OD}}=\frac{b[x_1\sin ({\alpha }_s-{\alpha }_c)+y_1\cos ({\alpha }_s-{\alpha }_c)]}{\sqrt{{[y_1+b\sin ({\alpha }_s-{\alpha }_c)]}^2+{[b\cos ({\alpha }_s-{\alpha }_c)-x_1]}^2}}$$p=p_0{(1-\frac{s_i}{h_0})}^{-m}$$L_{\max }=\sqrt{{[x_1-b\cos ({\alpha }_0-{\alpha }_c)]}^2+{[y_1+b\sin ({\alpha }_0-{\alpha }_c)]}^2}$$l=\sqrt{{[x_1-b·\cos (\alpha -{\alpha }_c)]}^2+{[y_1+b·\sin (\alpha -{\alpha }_c)]}^2}$s_i=L_max-lx_si=R(sinα₀-sinα)F=p·A·l_OD/(R×cosα)其中：R为平衡肘半径；leverRadio为杠杆比；b为弹簧的初始位移；l_OD为弹簧的上铰链中心和平衡肘之间的距离；x₁为弹簧的上铰链中心的横坐标；y₁为弹簧的上铰链中心的纵坐标；α_s为车辆处于静止或平衡状态时，平衡肘和水平轴之间的夹角；α_c为平衡肘与通过坐标原点和下铰链中心的直线之间的夹角；α₀为平衡肘和水平轴之间夹角的初始值；p为油气弹簧中的气体压力；p₀为油气弹簧中的气体的初始压力；s_i为活塞行程；h₀为气柱的初始高度；m为气体的可变指数；L_max为最大行程；α为任意时刻平衡肘和水平轴之间的夹角；l为弹簧上下铰链中心之间的距离；x_si为转向架处的车体位移；F为悬挂系统竖直向上的力；A为活塞面积；（3）联合求解步骤1建立的坦克行驶平顺性优化模型和步骤2建立的油气弹簧的性能模型，得到活塞面积、活塞行程、杠杆比、平衡肘长度、弹簧的初始位移、平衡肘和水平轴之间的初始安装角、油气弹簧中气体的初始压力、气柱的初始高度等参数，从而实现基于行驶平顺性的坦克悬挂系统的设计。