侯友山，袁野，劉凱華，劉震濤*,

具有獨(dú)立動(dòng)力源的模塊化行動(dòng)系統(tǒng)通過性仿真分析

侯友山1，袁野2，劉凱華2，劉震濤*,2

（1.中國(guó)北方車輛研究所，北京 100072；2.浙江大學(xué) 動(dòng)力機(jī)械及車輛工程研究所，浙江 杭州 310027）

提出一種輪式車輛的模塊化行動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，即將若干具備動(dòng)力源的獨(dú)立行動(dòng)系統(tǒng)采用鉸鏈串聯(lián)式連接，研究其通過性表現(xiàn)。首先建立單個(gè)模塊和兩個(gè)模塊鉸接而成的系統(tǒng)的三維模型，其次利用ADAMS設(shè)置臺(tái)階和正弦起伏兩種路面條件，以及四種車輪轉(zhuǎn)速和三種載荷情況，對(duì)二者進(jìn)行通過性對(duì)比仿真分析。結(jié)果顯示，在臺(tái)階路面上，單個(gè)模塊和組合系統(tǒng)的通過性隨車速和載荷變化的趨勢(shì)一致，但是相同工況下組合系統(tǒng)比單個(gè)模塊的通過性差；在正弦路面上，二者通過性隨車速和載荷的變化趨勢(shì)并不一致，在車輪轉(zhuǎn)速較低（30～60 r/min）時(shí)組合系統(tǒng)通過性不如單個(gè)模塊，但是在車輪轉(zhuǎn)速較高（90～120 r/min）時(shí)二者相差不大，該結(jié)論可為輪式裝甲車輛模塊化發(fā)展提供基礎(chǔ)支持。

通過性；模塊化；ADAMS仿真；臺(tái)階路面；正弦起伏路面

現(xiàn)代輪式裝甲車需要具備諸如高可靠性、高通過性等優(yōu)秀品質(zhì)[1]。為了更好地滿足現(xiàn)代狼群式作戰(zhàn)目的，提升作戰(zhàn)表現(xiàn)，模塊化設(shè)計(jì)的思想已經(jīng)應(yīng)用在輪式車輛的研發(fā)中。將原來的裝甲車單體行動(dòng)系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立模塊，其自身具有獨(dú)立動(dòng)力單元，既可單獨(dú)行動(dòng)，又可進(jìn)行前后連接組裝，進(jìn)而組成更大型的組合式行動(dòng)系統(tǒng)。但多模塊帶來的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、多自由度和幾何約束也對(duì)整體行動(dòng)系統(tǒng)的通過性造成了影響。

關(guān)于車輛的通過性研究有諸多的專家學(xué)者進(jìn)行了研究，得到了大量的成果。陳欣等[2-3]和張申等[4]分別對(duì)多軸越野車輛和輪式裝甲車輛的越障性能進(jìn)行了仿真分析。田宇[5]和劉波等[6-7]利用ADAMS軟件對(duì)車輛通過臺(tái)階和壕溝路面進(jìn)行了仿真分析。秦偉[8]以車載火箭炮為研究對(duì)象，在RecurDyn中進(jìn)行了各種路面上的仿真分析。以上研究不乏多軸車輛的通過性仿真分析，但多軸車輛的各軸統(tǒng)一在一個(gè)車架之上，本質(zhì)上還是一個(gè)單體模塊的通過性研究，這與模塊化行動(dòng)系統(tǒng)的通過性研究有著根本的不同。

胡雋卿[9]以兩自由度鉸鏈越野車為研究對(duì)象，利用RecurDyn軟件進(jìn)行了在臺(tái)階路面上的通過性仿真分析。但是其研究的越野車的鉸鏈位于前后軸之間的傳動(dòng)軸上，整體系統(tǒng)只有一個(gè)獨(dú)立動(dòng)力單元，屬于內(nèi)部有兩自由度變化的單個(gè)行動(dòng)系統(tǒng)的通過性分析。而本文的研究對(duì)象是通過鉸鏈連接具有獨(dú)立動(dòng)力源的，由兩個(gè)行動(dòng)系統(tǒng)組成的行動(dòng)系統(tǒng)模塊，開展模塊化行動(dòng)系統(tǒng)與單個(gè)行動(dòng)系統(tǒng)的通過性對(duì)比研究，對(duì)未來裝甲車輛集群式作戰(zhàn)提供參考。

1 模塊化行動(dòng)系統(tǒng)幾何建模

1.1 模塊化行動(dòng)系統(tǒng)幾何建模

模塊化行動(dòng)系統(tǒng)中單個(gè)模塊相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的輪式車輛底盤，在研究其通過性時(shí)將底盤的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化忽略，單個(gè)模塊具有獨(dú)立的動(dòng)力源，其動(dòng)力系統(tǒng)采用輪轂電機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式為前輪驅(qū)動(dòng)。

在行動(dòng)系統(tǒng)中最重要的部件便是懸架，模塊的可提升懸架由提升架、油氣彈簧減震器[10]等組成。其中提升架包括提升架立柱、提升架連桿和提升架支撐板，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 懸架結(jié)構(gòu)示意圖

1.車架連接件；2.立柱；3.橫向固定板；4.連桿；5.支撐板。

圖2中，橫向固定板的兩端分別與左右立柱固定連接，連桿左右對(duì)稱各兩個(gè)，一端與立柱鉸接，另一端與支撐板鉸接。

彈簧上端與車架鉸接，下端與提升架支撐板鉸接，車輪與提升架支撐板連接。工作時(shí)，活塞桿的伸出與縮回實(shí)現(xiàn)懸架的升降，如圖3所示。

圖3 懸架升降原理

單個(gè)模塊可以通過在車架前部和尾部加裝鉸鏈機(jī)構(gòu)連接成串聯(lián)式的行動(dòng)系統(tǒng)，類似高鐵各車廂之間的連接，每個(gè)連接的單體模塊都通過自身的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)一對(duì)前輪行駛。如圖4所示，是兩個(gè)單體模塊通過鉸鏈連接在一起組成的行動(dòng)系統(tǒng)。還可以在兩個(gè)模塊組成的行動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將中間的模塊車架前、尾部都加裝鉸鏈，以組成三個(gè)和多個(gè)的模塊連接的行動(dòng)系統(tǒng)。

圖4 兩個(gè)模塊連接的行動(dòng)系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)各部件靜態(tài)參數(shù)設(shè)置

將轉(zhuǎn)換為“.x_t”格式后的模型導(dǎo)入ADAMS軟件，全局坐標(biāo)軸的x方向?yàn)閼壹艿拈L(zhǎng)度方向，其負(fù)方向?yàn)檐囕v前進(jìn)方向；全局坐標(biāo)軸的方向?yàn)閼壹艿母叨确较?，坐?biāo)軸的方向?yàn)閼壹艿膶挾确较颉Ｈ鐖D5所示。

圖5 ADAMS中坐標(biāo)軸設(shè)置

在ADAMS中還需要進(jìn)行模型各部件之間運(yùn)動(dòng)副的約束，以使得模型中的各部件形成統(tǒng)一的整體，并以正確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系運(yùn)行，如表1所示。

表1 運(yùn)動(dòng)副約束

對(duì)于行動(dòng)系統(tǒng)來說，質(zhì)量、懸架剛度和阻尼是關(guān)鍵的參數(shù)，由于本研究對(duì)象是可以方便地進(jìn)行模塊化組合與拆卸的輪式裝甲車輛模塊，且面向未來的裝甲車輛必然是具有輕量化技術(shù)優(yōu)勢(shì)的越野作戰(zhàn)車輛[11]，所以參數(shù)設(shè)置方面可以參考輕型裝甲車、輕型載貨汽車以及越野車輛等。輕型載貨汽車的整備質(zhì)量在2000～4000 kg范圍內(nèi)[12]，文獻(xiàn)[13]中采用的輕型貨車整備質(zhì)量為2810 kg，設(shè)計(jì)總質(zhì)量為6000 kg，文獻(xiàn)[14]中研究的輕型貨車整備質(zhì)量為1880 kg，滿載質(zhì)量為5180 kg，本文設(shè)計(jì)單個(gè)模塊空載、輕載和重載這三種情況，分別對(duì)應(yīng)2000 kg、3000 kg和4000 kg的總質(zhì)量。文獻(xiàn)[14]中懸架的剛度設(shè)置為2.11×105N/m，文獻(xiàn)[15]中懸架剛度為2.7×105N/m，阻尼為5000 N·s/m，本文的懸架彈簧剛度設(shè)置為1.2×105N/m，阻尼為6800 N·s/m。靜態(tài)參數(shù)設(shè)置如表2所示。

表2 靜態(tài)參數(shù)

1.3 系統(tǒng)各部件動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)置

導(dǎo)入ADAMS中的模型需要在路面上行駛以完成通過性仿真，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù)主要分成兩類：一類是驅(qū)動(dòng)參數(shù)，用于調(diào)整行動(dòng)系統(tǒng)向前的運(yùn)動(dòng)特性；另一類是接觸參數(shù)，用于調(diào)整車輪和路面模型接觸耦合時(shí)的相關(guān)力學(xué)特性[16]。

由于行動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力由輪轂電機(jī)提供，且為前輪驅(qū)動(dòng)，故直接在車輪與支撐板轉(zhuǎn)軸處的轉(zhuǎn)動(dòng)副上添加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，以調(diào)節(jié)車輪轉(zhuǎn)速的方式控制系統(tǒng)的車速。接觸參數(shù)主要設(shè)置輪胎與地面的接觸方式和附著系數(shù)，由于該行動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境通常是野外土路路面，土路（干）路面的平均峰值附著系數(shù)為0.68左右[17]，所以設(shè)置接觸時(shí)的動(dòng)摩擦系數(shù)為0.68，靜摩擦系數(shù)要稍大一點(diǎn)，設(shè)置為0.7。動(dòng)態(tài)參數(shù)如表3所示。

表3 動(dòng)態(tài)參數(shù)

注：6.46 km·h-1、12.93 km·h-1、19.39 km·h-1、25.85 km·h-1為車輪轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的車速。

2 單個(gè)模塊在不同路面上的通過性分析

本文將研究重點(diǎn)放在單個(gè)模塊鉸接組成的組合行動(dòng)系統(tǒng)的通過性分析上，為了與普通的單個(gè)行動(dòng)系統(tǒng)模塊通過性進(jìn)行對(duì)比，也對(duì)單個(gè)模塊在不同路面上的通過性進(jìn)行了同工況下的仿真分析。

2.1 臺(tái)階路面的通過性分析

選擇單個(gè)模塊載荷為30000 N，臺(tái)階路面的高度為0.5 m，仿真時(shí)間設(shè)為40 s，步長(zhǎng)0.05。模塊從較高的路面通過臺(tái)階后行駛到較低的路面，如圖6所示。

當(dāng)模塊通過臺(tái)階面時(shí)，由于輪胎和地面的沖擊，以及車架和車輪相對(duì)位置的變化，一方面立柱和支撐板的最低點(diǎn)可能接觸地面，另一方面彈簧受力較大位置傾斜可能與車架發(fā)生干涉，這兩種情況下模塊都不能順利通過臺(tái)階面。將模塊剛好能通過臺(tái)階路面時(shí)臺(tái)階的最大高度作為衡量其通過性的指標(biāo)，分別在4種車速和3種載荷條件下測(cè)試能通過的臺(tái)階最大高度，結(jié)果如表4所示。

圖6 臺(tái)階路面通過性仿真

表4 各種工況下模塊能通過的臺(tái)階最大高度

由表4可得如下結(jié)論：

（1）在載荷一定的情況下，模塊能通過的臺(tái)階最大高度隨車速的增加有增加的趨勢(shì)，但不是嚴(yán)格的單調(diào)增加，低車速時(shí)能通過的最大臺(tái)階高度不大于高車速時(shí)的最大臺(tái)階高度，可以認(rèn)為模塊在臺(tái)階路面上的通過性在一定范圍內(nèi)隨車速的提高而提升。

（2）在車速一定的情況下，模塊能通過的臺(tái)階最大高度隨載荷的增加而減小，即模塊在臺(tái)階路面上的通過性在一定范圍內(nèi)隨載荷的提高而降低。

2.2 正弦起伏路面的通過性分析

選擇單個(gè)模塊載荷為30000 N，起伏路面輪廓的正弦曲線幅值為0.1 m，波長(zhǎng)為3 m，仿真時(shí)間30 s，步長(zhǎng)0.05。考察模塊在正弦起伏路面上的行駛過程，如圖7所示。

同樣，以車架立柱和支撐板不接觸地面和彈簧不與車架干涉為前提，將模塊剛好能通過正弦起伏路面時(shí)路面最大幅值作為衡量其通過性的指標(biāo)，分別在4種車速和3種載荷條件下測(cè)試能通過的路面最大幅值，結(jié)果如表5所示。

圖7 正弦起伏路面通過性仿真

表5 各種工況下模塊能通過的路面最大幅值

由表5可得如下結(jié)論：

（1）在載荷一定的情況下，模塊能通過的路面最大幅值基本上隨著車輪轉(zhuǎn)速的增加而減少，但也并非嚴(yán)格單調(diào)減少，低車速下能通過的路面最大幅值不會(huì)小于高車速下能通過的路面最大幅值，即模塊在正弦起伏路面上的通過性在一定范圍內(nèi)隨車速的提升而降低。

（2）在車速一定的情況下，模塊能通過的路面最大幅值和載荷的變化沒有確定的關(guān)系。在30 r/min和120 r/min時(shí)，路面最大幅值隨載荷增加而非單調(diào)增加；在90 r/min時(shí)，路面最大幅值隨車速增加而單調(diào)增加，但是在90 r/min時(shí)，路面最大幅值不隨載荷的變化而變化。即模塊在正弦起伏路面上的通過性在一定范圍內(nèi)不會(huì)隨載荷的提升而降低。

3 兩個(gè)模塊鉸接后在不同路面上的通過性分析

將兩個(gè)單體行動(dòng)模塊利用鉸鏈機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，形成組合式的行動(dòng)系統(tǒng)，由于系統(tǒng)尺寸的增加、零部件數(shù)目的增加、自由度數(shù)的增加以及機(jī)構(gòu)幾何形狀的限制，組合式行動(dòng)系統(tǒng)在路面上的通過性必然與單體模塊的通過性不同。因此在ADAMS中進(jìn)行組合式行動(dòng)系統(tǒng)通過臺(tái)階路面和正弦起伏的仿真并加以分析。

3.1 臺(tái)階路面的通過性分析

選擇模塊載荷30000 N，臺(tái)階高度0.35 m，仿真時(shí)間20 s，仿真步長(zhǎng)0.01，考察兩個(gè)模塊連接組成的行動(dòng)系統(tǒng)通過臺(tái)階路面的過程。圖8是車輪轉(zhuǎn)速30 r/min下組合行動(dòng)系統(tǒng)四對(duì)車輪的質(zhì)心位移變化情況。

圖8 30 r/min時(shí)各對(duì)車輪質(zhì)心位移變化

由圖8可知，分別在8.14 s、9.22 s、10.14 s和11.32 s的時(shí)刻第1、2、3、4對(duì)車輪從較高的路面上滾落首次觸地，并由于彈簧的作用經(jīng)過多次彈跳后趨于正常的行駛狀態(tài)?？梢钥吹剑煌能囕喡涞捷^低的路面上以后發(fā)生衰減振動(dòng)的振幅也不同。第1對(duì)車輪落到地面上時(shí)輪胎產(chǎn)生的振幅最大約0.15 m，第4對(duì)車輪的最大振幅僅次于第1對(duì)車輪，約0.13 m。第2對(duì)車輪和第3對(duì)車輪處于行動(dòng)系統(tǒng)居中的位置，產(chǎn)生的振幅則較小，最大振幅分別是0.07 m和0.05 m。所以可以推測(cè)，第1對(duì)車輪從較高臺(tái)階面落在地面上收到的沖擊最大，第4對(duì)車輪次之，而中間的第2對(duì)和第3對(duì)車輪受到的沖擊較小。如圖9是車輪的垂向受力變化，驗(yàn)證了第1對(duì)車輪受沖擊力最大，第4對(duì)車輪次之而第2、3對(duì)車輪受力較小的結(jié)論。

圖9 各對(duì)車輪垂向力變化

與單體模塊一樣，將組合系統(tǒng)能通過的臺(tái)階路面最大臺(tái)階高度作為其通過性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在4種速度和3種載荷下進(jìn)行仿真，得到結(jié)果如表6所示。

表6 各種工況下組合系統(tǒng)能通過的臺(tái)階最大高度

由表6可得到如下結(jié)論：

（1）在載荷一定時(shí)，組合系統(tǒng)能通過的最大臺(tái)階高度在一定范圍內(nèi)隨車速的增大而呈非單調(diào)增大，車輪轉(zhuǎn)速每增加300 r/min，則最大臺(tái)階高度增加約0～0.05 m。

（2）在車速一定時(shí)，組合系統(tǒng)能通過的最大臺(tái)階高度在一定范圍內(nèi)隨載荷的增大而減小，載荷每增大10000 N，則最大臺(tái)階高度減小約0.15～0.25 m。

（3）通過比較表4和表6，可以發(fā)現(xiàn)單體模塊和組合系統(tǒng)在臺(tái)階路面上的通過性存在異同。相同點(diǎn)是通過性與車速和載荷的關(guān)系表現(xiàn)出一致性，不同點(diǎn)在于在同等條件下組合系統(tǒng)的通過性遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于單體模塊的通過性，組合系統(tǒng)能通過的臺(tái)階最大高度比同條件下模塊能通過的最大臺(tái)階高度低0.35～0.4 m，相當(dāng)于車輪半徑的61%～70%。

3.2 正弦起伏路面的通過性分析

選擇模塊載荷為30000 N，起伏路面的正弦曲線幅值為0.2 m，波長(zhǎng)為3 m，仿真時(shí)間40 s，仿真步長(zhǎng)0.01，考察組合系統(tǒng)通過正弦起伏路面的過程。圖10展示了90 r/min車輪轉(zhuǎn)速下車輪和車架質(zhì)心位移的變化。

組合系統(tǒng)通過正弦起伏路面的過程中，當(dāng)?shù)?對(duì)車輪爬升至波峰時(shí)，第3對(duì)車輪正處于上坡的過程中，二者都處于較高位置，將前方的車架抬升起來，于是第2對(duì)車輪懸空。當(dāng)?shù)?對(duì)車輪爬升至波峰時(shí)，第4對(duì)車輪處于上坡的過程，第3對(duì)車輪懸空；但此時(shí)由于第1對(duì)車輪在較低的位置，前方的車架向前下方傾斜使得在最高點(diǎn)的第2對(duì)車輪的懸架彈簧形變劇烈。以此類推，第3對(duì)車輪爬升至波峰時(shí)第2對(duì)車輪懸空；第4對(duì)車輪在較低位置使得后方的車架向前上方傾斜，使得在最高點(diǎn)的第3對(duì)懸架彈簧形變劇烈；第4對(duì)車輪爬升至波峰時(shí)，第3對(duì)車輪懸空。所以在正弦起伏路面上行駛時(shí)，行動(dòng)系統(tǒng)的第2和第3對(duì)車輪的懸架彈簧受力較大，彈簧的形變程度大，也是影響其通過性的關(guān)鍵位置。圖11是通過起伏路面時(shí)各對(duì)彈簧上端點(diǎn)受力的變化，可看出第2、3對(duì)彈簧受力最大。

圖10 90 r/min時(shí)組合系統(tǒng)車輪和車架質(zhì)心位移變化

圖11 各對(duì)彈簧上端點(diǎn)受力變化

在4種速度和3種載荷下進(jìn)行仿真，測(cè)試組合系統(tǒng)在正弦起伏路面上能通過的路面最大幅值，得到結(jié)果如表7所示。

表7 各種工況下行動(dòng)系統(tǒng)能通過的路面最大幅值

由表7可得如下結(jié)論：

（1）在載荷一定時(shí)，組合系統(tǒng)在正弦起伏路面上能通過的路面最大幅值在一定范圍內(nèi)隨車速的增加呈現(xiàn)先不變、后增加、再減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵谳^低的車速范圍內(nèi)，車輪基本上貼合路面曲線行駛，車架隨著路面地形的起伏發(fā)生周期性的傾斜，能通過的最大路面幅值受到幾何形狀參數(shù)的制約，改變不大。隨著速度的提高，組合系統(tǒng)因?yàn)閼T性而不完全貼合路面曲線行駛，這使得車架隨路面變化而傾斜的情況得到了改善，能通過的最大路面幅值稍有增大。而在車速較大的范圍內(nèi)，由于慣性導(dǎo)致的車輪與路面的沖擊力會(huì)增大，車輪的跳動(dòng)幅度增大，彈簧受力增大，能夠通過的最大路面幅值又會(huì)降低。根據(jù)表7，組合系統(tǒng)在車輪轉(zhuǎn)速為90 r/min即車速為19.4 km/h附近的通過性最好。

（2）在速度一定時(shí)，組合系統(tǒng)在正弦起伏路面上能通過的最大路面幅值在一定范圍內(nèi)隨載荷的變化沒有明顯的變化趨勢(shì)，基本上維持在0.2±0.05 m的附近。

（3）對(duì)比表5和表7，可以發(fā)現(xiàn)單體模塊和組合系統(tǒng)在正弦起伏路面上的通過性存在著較大的差異。差異體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，兩者在載荷一定時(shí)能通過的最大路面幅值隨車速的變化關(guān)系不同，模塊的通過性隨車速增加并不會(huì)降低，而組合系統(tǒng)的通過性在車速較高范圍內(nèi)，會(huì)隨車速的繼續(xù)增加而降低。第二，同等條件下模塊和組合系統(tǒng)的通過性略有不同，在低速范圍（30～60 r/min）組合系統(tǒng)能通過的路面最大幅值比模塊的要降低0.1～0.15 m，而在高速范圍（90～120 r/min）組合系統(tǒng)通過的最大幅值基本上不低于模塊通過的最大幅值，即模塊相對(duì)于組合系統(tǒng)在正弦起伏路面上通過性的優(yōu)勢(shì)主要在于車輪轉(zhuǎn)速30～60 r/min的低速區(qū)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)應(yīng)用于輪式車輛的模塊化行動(dòng)系統(tǒng)，利用ADAMS多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件分別進(jìn)行了單個(gè)行動(dòng)系統(tǒng)模塊和兩個(gè)模塊鉸接形成的組合式行動(dòng)系統(tǒng)在不同路面上的通過性仿真，得到結(jié)論如下：

（1）臺(tái)階路面上，單個(gè)模塊和組合式行動(dòng)系統(tǒng)的通過性隨車速和載荷的變化而變化的關(guān)系一致；正弦起伏路面上，二者的通過性隨車速和載荷的變化而變化的關(guān)系存在差異。

（2）無論是臺(tái)階路面還是正弦起伏路面，單個(gè)模塊和組合式行動(dòng)系統(tǒng)在同車速、同載荷條件下的具體通過性表現(xiàn)存在差異。臺(tái)階路面上行動(dòng)系統(tǒng)通過性遠(yuǎn)遜于單個(gè)模塊，正弦起伏路面上僅在低速時(shí)行動(dòng)系統(tǒng)通過性略遜于單個(gè)模塊。

對(duì)于模塊化行動(dòng)系統(tǒng)的通過性研究，兩個(gè)模塊連接組成的系統(tǒng)仍顯特殊，且在實(shí)際中使用的概率較低，后續(xù)以三個(gè)模塊連接組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象將具有更大的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際意義。

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Simulation Analysis of Trafficability of Modular Mobile System with Independent Power Source

HOU Youshan1，YUAN Ye2，LIU Kaihua2，LIU Zhentao2

(1.China North Vehicle Research Institute, Beijing 100072, China; 2.Power Machinery and Vehicular Engineering Institute, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China )

A design idea of modular running system was proposed by connecting several independent running systems with power sources in series with hinges for wheeled vehicles. The trafficability performance of the system was studied. Firstly, three-dimensional models of a single module and the system composed of two modules were established. Secondly, two road conditions, steps and sinusoidal undulations, as well as four speeds and three load conditions, were established with ADAMS, and then the trafficability performance of the single module and the system were compared through simulation analysis. The results show that the trafficability of a single module and the combined system changed consistently with vehicle speed and load on the stepped road. However, the trafficability of the combined system is worse than that of a single module under the same working conditions. On a sinusoidal undulating road, the changing trend of the trafficability of the two is inconsistent with the speed and load. When the wheel speed is low (30～60 r/min), the trafficability of the combined system is not as good as that of a single module, but when the wheel speed is high (90～120 r/min), the difference is not significant. The findings can support the modular development of wheeled armored vehicles.

trafficability；modular；ADAMS simulation；stepped roads；sinusoidal undulating roads

U461.5+2；TB24

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2022.01.004

1006-0316 (2022) 01-0023-08

2021-05-17

侯友山（1981－），男，山東臨沂人，博士，研究員、工程師，主要研究方向?yàn)檐囕v行動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)，E-mail：houyoushan2008@126.com；袁野（1998－），男，安徽合肥人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槠嚰鞍l(fā)動(dòng)機(jī)零部件可靠性技術(shù)研究；劉凱華（1995－），男，浙江紹興人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槠嚰鞍l(fā)動(dòng)機(jī)零部件可靠性技術(shù)研究。*通訊作者：劉震濤（1971－），男，山東德州人，博士，教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)可靠性技術(shù)和熱管理理論及方法，E-mail：liuzt@zju.edu.cn。