第三節(jié)　坦克裝甲車輛懸掛技術(shù)

坦克裝甲車輛高速行駛在崎嶇的道路上，雖然履帶或車輪因地面不平而上下跳動，但車內(nèi)的乘員卻感受不到強烈的顛振，究其原因，是懸掛系統(tǒng)起的作用。懸掛系統(tǒng)是坦克裝甲車輛行動裝置的重要組成部分，是將坦克裝甲車的車體和負重輪連接起來的所有零部件的總稱，主要包括彈性元件、減振器、限制器、平衡肘等。確保行駛平穩(wěn)、乘坐舒適、保持乘員的工作效能是懸掛系統(tǒng)的核心任務(wù)。具體說，其功能主要體現(xiàn)在以下兩個方面。一是彈性支承車體，緩和行駛裝置（履帶和負重輪）在路面行駛時產(chǎn)生并傳給車體的沖擊與振動，改善車內(nèi)乘員的工作環(huán)境，提高工作效能。因地面崎嶇而引起的坦克裝甲車的起伏振動，會嚴重影響車內(nèi)乘員的觀察、瞄準和射擊。同時這種振動會使車內(nèi)乘員很快感到疲勞、惡心、頭暈，嚴重時會造成內(nèi)臟器官的損傷，極大地削弱戰(zhàn)斗力。懸掛系統(tǒng)的另一個功用是減輕振動對車輛各部件的損傷和破壞，增加可靠性，從而確保坦克裝甲車輛在任何路面上都能充分發(fā)揮動力-傳動裝置的最大效能，并保證其能以最大車速行駛，使車輛具有良好的機動性。坦克在惡劣地形上的高速運動能力取決于懸掛系統(tǒng)，特別是懸掛系統(tǒng)為負重輪提供的垂直行程。它是評價坦克裝甲車輛戰(zhàn)場機動性重要的指標之一。

一、彈性元件與阻尼元件

彈性元件是坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)的核心部件，它的發(fā)展和結(jié)構(gòu)改進會影響到懸掛系統(tǒng)的發(fā)展步伐。最初的坦克（如英國的Ⅰ型坦克），最大公路速度只有5.95km/h，此時的懸掛系統(tǒng)為剛性懸掛（實際上就是無懸掛）。因為當時沒有設(shè)計出任何一種懸掛系統(tǒng)，坦克行進時勢必會給車內(nèi)乘員帶來很大的顛簸，再加上77kW發(fā)動機產(chǎn)生的熱量、噪聲及煙霧使乘員感到很不舒服。因此，迫切需要應(yīng)用一種減振部件和懸掛系統(tǒng)來保證車輛行駛的平穩(wěn)性和乘坐的舒適性。1917年法國“雷諾”FT-17輕型坦克的懸掛裝置上，首次將螺旋彈簧和片狀彈簧作為彈性元件。之后，各種類型的彈性元件和減振器不斷應(yīng)用在坦克裝甲車的懸掛系統(tǒng)上，使得車輛的行駛平穩(wěn)性和乘坐舒適性越來越好。自坦克問世以來，應(yīng)用于懸掛系統(tǒng)上的彈性元件主要有片狀彈簧、蝸卷彈簧、圓柱螺旋彈簧、扭桿彈簧和油氣彈簧等幾種。

片狀彈簧由多片不等長和不等曲率的鋼板疊合而成，安裝好后兩端自然向上彎曲，除具有緩沖作用外，還有一定的減振作用，縱向布置時還具有導(dǎo)向傳力的作用。片狀彈簧和蝸卷彈簧體積和重量偏大、撓度小、單位體積吸收的沖擊能量小，作為非獨立式懸掛裝置的核心部件，經(jīng)常被安裝在車外，因此對敵人火力不具備防護能力。圓柱螺旋彈簧在受壓縮時，可認為是繞成螺旋狀的扭桿，常常應(yīng)用于獨立式懸掛裝置，可安裝在車內(nèi)（如前蘇聯(lián)研制的T-34坦克）。舉世聞名的“克里斯蒂”懸掛裝置就采用圓柱螺旋彈簧作為彈性元件。此外，備受英國專家青睞的“霍斯特曼”懸掛裝置也采用了螺旋彈簧作為彈性元件。選擇螺旋彈簧作為懸掛系統(tǒng)的彈性元件，其缺點是占用車內(nèi)空間較大，隨著坦克裝甲車輛負重輪設(shè)計行程的增大，在車內(nèi)也難以布置，上述幾種彈性元件都已被淘汰。目前，世界各國坦克裝甲車輛的懸掛系統(tǒng)中更多地采用扭桿彈簧作為彈性元件。扭桿彈簧是圓截面的細長桿，承受純扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，橫向布置在車內(nèi)底甲板上方，占用車內(nèi)空間小，有利于車輛的總體布置。尤其是經(jīng)過工藝改進的高強度扭桿彈簧，更是履帶式裝甲車輛懸掛系統(tǒng)最優(yōu)先考慮的彈性元件。油氣彈簧是一種結(jié)構(gòu)新穎的彈性元件，它由貯能器、動力缸和減振閥三部分組成。貯能器中含有一個高壓惰性氣體（一般為氮氣）的彈性密閉氣室，貯能器的其余容積內(nèi)充滿液體，減振閥與動力缸通過管道相連接。液體進出貯能器，改變氣室占有的容積，氣體壓力隨之變化，起到貯存與釋放能量的作用，液體是氣體的密封和傳力介質(zhì)。動力缸是一個液壓執(zhí)行機構(gòu)，既能把外力所做的功變?yōu)橘A能器內(nèi)氣體的壓能，也能用貯能器內(nèi)氣體的壓能對外做功。油氣彈簧的容器（貯能器和動力缸）承受拉伸應(yīng)力，能耐高壓，體積小，重量輕，很適合越野車輛高速行駛。油氣彈簧做成伸縮式元件，要比圓柱螺旋彈簧的體積和占用車內(nèi)空間小得多。

減振器是安裝在車體和負重輪之間的一個阻尼部件，用來消耗坦克的振動能量，衰減坦克的振動并限制共振情況下增大車體的振幅。由于坦克縱向角振動（前、后俯仰振動）最顯著，并且對射擊準確性影響最大，而這種振動在最前端和最后端兩個負重輪處的運動加速度最大。所以，現(xiàn)代坦克多在最前、最后負重輪處安裝減振器，以便有效地衰減坦克縱向角振動。由于減振器能夠減小車體振動的振幅和次數(shù)，因而能延長彈性元件的使用壽命。目前，坦克上大都采用液壓減振器。近年來，也有采用摩擦減振器的。

減振器吸功緩沖與彈性元件吸功緩沖不同。彈性元件變形吸功儲存能量，隨后還要釋放出來，這是個可逆的能量轉(zhuǎn)換過程；而減振器將吸收的能量，只轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，因而是一個不可逆的過程。可見減振器吸振能力最終還是取決于散熱效果及密封件耐高溫的性能。按不同的分類方法，減振器可分為不同的類型。

1.傳力介質(zhì)

（1）機械式（摩擦式）減振器　通常機械式（摩擦式）減振器是利用外部摩擦阻尼的形式來消耗振動能量、衰減車體振動的裝置。摩擦式減振器的結(jié)構(gòu)十分簡單；但是，由于摩擦材料表面的耐磨性較差，磨損較快，摩擦阻力不穩(wěn)定，致使這種減振器的使用性能不穩(wěn)定，后被液壓減振器所代替。但隨著高溫、耐磨性能良好材料的問世，同軸摩擦式減振器應(yīng)運而生。例如豹2坦克（圖1-45）的摩擦式減振器。

（2）液壓減振器　在功率相等的情況下，液壓減振器的金屬用量最少，結(jié)構(gòu)最緊湊，并具有比較穩(wěn)定的性能，易于調(diào)整。液壓減振器按結(jié)構(gòu)可分為筒式、擺動活塞式和葉片式的（圖1-46）。

2.減振器與平衡肘連接形式

根據(jù)從平衡肘到減振器的傳動裝置的運動學(xué)簡圖，液壓減振器又可以分為筒式、連桿式（連桿-活塞式、連桿-葉片式或連桿摩擦式的）和同軸式（葉片式或摩擦式）。

（1）擺桿-活塞式液壓減振器。在一些已經(jīng)過時的坦克裝甲車輛上還可以見到它。因其尺寸小，所以將它們布置到車體上很容易，并且有良好的防護。但同時也由于其能量小，使用壽命短，因此不能滿足現(xiàn)代高速履帶式坦克裝甲車輛對減振器的各種要求。

（2）筒式液壓減振器。結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，可以互換，密封性好，工作性能高度穩(wěn)定；在適當?shù)耐庑纬叽绾徒Y(jié)構(gòu)條件下能吸收較高的能量。筒式減振器在坦克裝甲車輛的懸掛裝置中獲得廣泛的應(yīng)用。但是，在完善懸掛系統(tǒng)中由于負重輪行程的加大，在履帶行走系統(tǒng)的現(xiàn)有外形尺寸條件下，要將筒式液壓減振器布置在車體外面是件復(fù)雜的事情。此外，筒式液壓減振器的防護性差。

（3）葉片式減振器有葉片密封的和不密封的兩種。密封葉片式減振器的性能比較穩(wěn)定。連桿式葉片減振器在車上的布置和防護性都很好，與車體的大面積接觸保證其有良好的散熱條件。同軸減振器沒有杠桿的關(guān)節(jié)式連接，所以它們的布置實際上不受負重輪行程的限制，提高了懸掛裝置的可靠性，且不要求在車體上另開減振器安裝孔。同軸減振器的結(jié)構(gòu)組合保證了懸掛裝置的優(yōu)質(zhì)保養(yǎng)和修理。值得指出的是，葉片式減振器的制造比較復(fù)雜，質(zhì)量和尺寸比較大。由于葉片的密封困難、隔板的形狀復(fù)雜以及減振器體容易變形，因此不穩(wěn)定性是這種減振器的特點。在減振器同軸布置的情況下，當經(jīng)過強扭處理的扭力軸受熱時，其強度可能下降。

二、懸掛裝置的分類與特點

（一）簡介

早期的坦克上沒有懸掛裝置，坦克即使以很低的速度在野地里行駛，也顛簸得很厲害。隨著技術(shù)的不斷進步，各種類型的懸掛裝置在坦克裝甲車輛上得到應(yīng)用，車輛行駛的平穩(wěn)性和乘坐的舒適性不斷改善，坦克裝甲車輛也具備了在崎嶇道路上高速行駛的能力。

坦克裝甲車輛的懸掛裝置可以有多種劃分方法，應(yīng)用最為廣泛的是按照彈性元件的不同來劃分。據(jù)此可將坦克裝甲車輛的懸掛裝置分為螺旋彈簧式、扭桿式、油氣式及混合式懸掛等。

現(xiàn)代履帶式裝甲車用得較多的是高強度扭桿彈簧和減振器并列的獨立懸掛裝置，也有采用油氣懸掛和混合式懸掛的，懸掛性能和可靠性均有大幅度提高。

第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，世界各國才開始真正重視并有意識地研制坦克裝甲車輛的懸掛裝置。在這方面，美國人走在了前面。1919年，沃爾特·克里斯蒂設(shè)計出了他的第一輛坦克。

正所謂“墻內(nèi)開花墻外香”，被美國軍方拋棄了的“克里斯蒂”懸掛系統(tǒng)卻在蘇聯(lián)遇上了知音。蘇聯(lián)于1936年研制的BT-7快速坦克的行動部分完全照搬了克里斯蒂的設(shè)計，后來蘇聯(lián)生產(chǎn)的T-34中型坦克和英國生產(chǎn)的“十字軍”巡洋坦克也全面模仿了“克里斯蒂”的懸掛系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)前，許多國家的坦克裝甲車輛都應(yīng)用了“克里斯蒂”懸掛系統(tǒng)，其先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計對20世紀30～40年代坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生過重大影響。

后來改進成著名的T3“克里斯蒂”坦克。T3坦克應(yīng)用了一種新型懸掛裝置，使得坦克在行駛平穩(wěn)性和乘坐舒適性等方面都比同期各國的坦克要優(yōu)秀得多，這就是大名鼎鼎的“克里斯蒂”懸掛裝置。從結(jié)構(gòu)和原理上說，“克里斯蒂”懸掛屬于螺旋彈簧式懸掛裝置。這種懸掛的特點是采用了4個大直徑負重輪，無托帶輪，負重輪和車體之間由大型螺旋彈簧相連，最后一個負重輪處為水平螺旋彈簧，提高了負重輪的動行程。當它的第2個負重輪處于高度壓縮狀態(tài)時，其余的3個負重輪仍然處于伸張狀態(tài)。這樣，就可保證坦克裝甲車在行駛過程中達到44km/h的高速度。T3式“克里斯蒂”坦克的缺點是操縱系統(tǒng)不靈活；懸掛系統(tǒng)全都擁擠在車內(nèi)，使得車內(nèi)空間狹??；履帶壽命較短，攀越障礙的能力較弱等。因此，這種坦克在美國遭到了冷遇，“克里斯蒂”懸掛系統(tǒng)也因此被打入了冷宮。

懸掛裝置目前典型的有扭桿懸掛和油氣懸掛兩大類。各類又可細分為不同形式。

1.扭桿懸掛

（1）按扭桿結(jié)構(gòu)形式分類

①單扭桿　結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛。因其長度貫穿整個車寬，使懸掛裝置的剛度及剪應(yīng)力較小。1938年在德國Ⅱ型坦克上最先采用。

②雙扭桿　包括兩根實心或一實一管同軸式兩種結(jié)構(gòu)。同軸式結(jié)構(gòu)的特點是：可減小懸掛裝置占用車內(nèi)的空間，改善車輛可操作性，但它卻難以實現(xiàn)大懸掛裝置行程。兩根扭桿可依次或同時扭轉(zhuǎn)，依次扭轉(zhuǎn)可降低裝置的等效剛度和扭桿內(nèi)應(yīng)力，同時扭轉(zhuǎn)則可增加裝置的剛度。

③束狀扭桿　由一束細而短的扭桿組成。扭桿應(yīng)力較小，可用于大負重輪行程和大扭轉(zhuǎn)角的工作條件下。但它和雙扭桿軸的共同缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差，其較大的外徑將增加車體高度。

（2）按載荷傳至負重輪的方法分類

①獨立式　車體分別與負重輪獨立相連接的懸掛裝置。現(xiàn)代履帶車輛廣泛采用。

②平衡式　將兩個以上負重輪安裝在同一個機構(gòu)上的懸掛方式。它裝在車輛外，更換迅速，但影響負重輪行程。最早在法國雷諾FT-17型坦克上使用。目前，多用于拖拉機上。

③按扭桿　左右側(cè)布置方式分類可分為不同軸式和同軸式兩種。圖1-47是各種扭桿式懸掛裝置的布置簡圖。

此外，也有按平衡肘的結(jié)構(gòu)、軸向固定方法、固定座形式，平衡肘與減振器連接方式等特征進行分類的。

（3）特點

①基本特點

a.單位體積材料吸功能力高、尺寸質(zhì)量比小、占用車內(nèi)空間小。

b.結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、工藝成熟、可靠性及保護性好，不需要維護。

c.因車體底部設(shè)備布置困難，而需要增加車體高度100～150mm和車體質(zhì)量。

d.更換時復(fù)雜費力。

這是一種技術(shù)最成熟、成本最低、各國采用最多的懸掛裝置。隨著高強度扭桿的發(fā)展，其性能已達到或接近油氣懸掛裝置。

②材料與工藝措施　制造扭桿材料和工藝方法的選擇對提高扭桿的疲勞壽命影響很大。

a.材料　對扭桿所用材料的要求是：具有較高的拉伸強度、屈服極限、疲勞強度，以及良好的淬透性和一定的沖擊韌性。

俄羅斯的坦克裝甲車輛用扭桿，在工作應(yīng)力較小時，采用60C2A鋼制造；在承受大動載荷時，使用45XH2MΦA(chǔ)-Щ鋼制造。

20世紀80年代美國使用鍛鋼制造扭桿，因其中雜質(zhì)、磷、硫、氣體含量高而影響了使用壽命。以后采用電渣重熔或真空電弧重熔方法冶煉的30VAR鋼制造扭桿，其工作壽命提高了近4倍?？梢娨睙挿椒ê筒牧线x擇的重要性。

b.工藝強化措施　扭桿制造缺陷是導(dǎo)致斷裂、疲勞失效的主要原因。為了提高長期處于高度變載荷工作條件下扭桿軸的壽命，目前在扭桿軸加工制造過程的各個環(huán)節(jié)已采取了多種措施，并制定了嚴格的檢驗標準。

機械加工　加工表面不允許有機械損傷和劃痕，在正常情況下表面粗糙度應(yīng)在0.8μm以上，制成品要經(jīng)過磁力探傷檢查。

熱處理　普遍采用淬火后進行低溫回火的工藝方法，以降低材料內(nèi)部應(yīng)力，提高強度。例如：用45XH2MΦA(chǔ)-Ⅲ制造的扭桿，其硬度為HB401～444，σs=1400MPa；σb=1500MPa。

表面機械強化　方法有兩種。一種是采用噴丸處理保證扭桿表面硬化，在正常情況下硬化層深度為0.2～0.8mm；另一種方法是采用滾壓處理，滾壓扭桿的花鍵槽、桿部以及扭桿與花鍵頭部的過渡部位，滾子直徑為80～95mm，頂部圓角半徑為R5+1mm，滾壓深度在2mm之內(nèi)，滾壓力在10～11kN，每圈滾子進給不大于0.2mm。

強扭處理　方法是把將扭桿軸向工作方向扭轉(zhuǎn)五次。第一次扭轉(zhuǎn)角度應(yīng)使表層應(yīng)力超過材料的屈服點并保持30s時間，卸荷后，材料外層將保持有反方向的殘余剪切應(yīng)力。第二次至第五次扭轉(zhuǎn)時，應(yīng)減去前次扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的殘余變形角。但在第四次扭轉(zhuǎn)時，應(yīng)在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)停留60s。

表面防護　扭桿軸桿部應(yīng)進行表面磷化、涂漆或涂環(huán)氧樹脂處理。然后再縫綁膠帶或漆布來防止銹蝕或機械損傷。其中一種保護工藝在扭桿包裝前將其浸入塑料溶膠內(nèi)，壽命可提高1.5倍。

2.油氣懸掛裝置

（1）分類

①按油氣彈簧結(jié)構(gòu)形式可分為固定缸筒油氣懸掛、擺動缸筒油氣懸掛、肘內(nèi)式缸筒油氣懸掛、葉片式缸體油氣懸掛。

②油氣分隔方法分類。

a.無分隔式　對控制和補償?shù)耐獠恳簤簼B漏無要求。

b.有隔片式　隔膜質(zhì)量小，工作時無摩擦，可減小蓄氣筒尺寸。

c.活塞分隔式　工作可靠，但蓄氣筒尺寸大。

d.同軸葉片式　非懸掛質(zhì)量小，容易制成整體式，工作腔壓力大，密封及隔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要隨時補充滲漏，制造工藝性差。

③按油缸與氣室布置方式分類。

a.整體式　彈簧阻尼元件、支架、平衡肘均裝在一個構(gòu)件內(nèi)。工作可靠性高，保養(yǎng)方便。

b.分立式　各元件單獨布置，可充分利用有限空間。圖1-48是一種空降戰(zhàn)車用帶活塞式分隔器油氣懸掛裝置。

（2）特點

①具有良好的非線性彈簧特性，其剛性隨負荷的平均值增加而增加。

②可以提供較大的負重輪行程。

③容易進行車體高度、前后俯仰、左右傾斜，以及當車輛布置發(fā)生變化時車體狀態(tài)的調(diào)整。

④安裝在車外，并將彈性與阻尼元件制成一體后，便于加工、總體布置和拆裝。

⑤可改善火炮射擊的平穩(wěn)性，建立可控懸掛系統(tǒng)。

⑥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封要求與加工成本高。

⑦-40°以下低溫性能不佳，維修性與可靠性不如扭桿懸掛。

⑧車底距地高不易控制，在困難地面行駛超出散熱能力時性能不穩(wěn)定。

（3）應(yīng)用　這是一種利用密閉容器內(nèi)的高壓氣體作為彈性元件的懸掛裝置。其工作原理是依靠控制動力機構(gòu)和蓄氣筒之間的液體流量來實現(xiàn)緩沖功能。工作特性介于純氣體和純液體懸掛之間。工作時，容器內(nèi)的氣壓在14.7MPa（150kgf/cm2）以上。

油氣懸掛裝置最早用于1960年定型的瑞典“S”型坦克，其主要作用是給固定在車體上的火炮提供射角。日本74式坦克的油氣懸掛則是用來變換車高，以便提高越野性能。它們均屬于第一代安裝在車內(nèi)的油氣懸掛。

第二代安裝在車外的油氣懸掛主戰(zhàn)坦克有英國“挑戰(zhàn)者”、法國“勒克萊爾”、俄羅斯T-80、巴西“奧索里沃”、日本90式、韓國88式等。它們共同的特點是體積小。而且彼此獨立、易于修理更換。其中，日本90式車體可在正常位置向上升170mm或向下降255mm（車高最低降至2.08m），據(jù)稱中彈率比普通坦克降低30％左右；法國“勒克萊爾”上采用的油氣懸掛動行程為300mm，靜行程為109mm。

研制中的第三代肘內(nèi)油氣懸掛，彈性元件和阻尼元件均裝在平衡肘內(nèi)，體積比前兩代懸掛裝置更小。其特點可以歸結(jié)為：結(jié)構(gòu)簡單，氮氣熱膨脹、車體距地高和履帶張緊力變動量小，拆裝方便，維修性好，采用高速阻尼低而低速阻尼高的多片濕式摩擦減振器與彈性元件分離安裝，并借助車體將工作熱量散走。如果用它取代扭桿懸掛裝置可以達到節(jié)約車內(nèi)空間、延長履帶壽命、提高射擊精度、改善乘坐舒適性的效果。

3.減振器

（1）功用　吸收懸掛系統(tǒng)的能量并將這一部分能量轉(zhuǎn)化為熱量散掉，以便達到衰減車體振動、限制共振狀態(tài)下車體振幅增大這一目的。它具有不可逆吸收轉(zhuǎn)換功能。

（2）分類

①按結(jié)構(gòu)類型和布置方式分類，可分為筒式橫桿活塞式、葉片式和同軸式幾種。

a.筒式　結(jié)構(gòu)簡單，工藝及密閉性好，工作性能穩(wěn)定，但防護性能最差。目前，軍用履帶車輛廣泛采用。結(jié)構(gòu)如圖1-49所示。

b.橫桿活塞式　尺寸小，容易布置，但因工作能量小和使用壽命短而不適于高速車輛。

c.葉片式　分為密封和不密封兩種。密封式布置防護性及散熱性好，而制造比較復(fù)雜，質(zhì)量和尺寸較大，密封困難，器體易變形，性能不穩(wěn)定是其缺點。工作液為透平油和變壓器油各50％。這種結(jié)構(gòu)按布置方式又可分為連桿和同軸式。

d.同軸式　與平衡肘軸同軸安裝，有液壓式和摩擦式兩種。布置時不受負重輪行程限制，可靠性高，易于保養(yǎng)維修，同時也不削弱車體防護；但其受熱后易使扭桿發(fā)熱。其摩擦式如德國“豹”2上10個減振器均采用摩擦式。其摩擦片壽命可達10000h。某摩擦式減振器如圖1-50所示。

②按工作原理分類

a.液壓式　結(jié)構(gòu)上有筒式與葉片式等幾種。

b.摩擦式　這種摩擦式分主動式和被動式，由此來實現(xiàn)摩擦阻力，可使車體振動等比例地衰減，而且正反行程減振阻力大體相等。

葉片式和摩擦式減振器是具有角位移的減振器，可能的方案如圖1-51所示。

同軸減振器方案沒有杠桿臂的關(guān)節(jié)連接，因而可以保證它們有大的阻力。這種方案對負重輪行程沒有限制，懸掛組件具有整體結(jié)構(gòu)，減振器的防護性好。這種方案結(jié)構(gòu)上的缺點是減振器的外形尺寸和質(zhì)量較大，這與各元件圍繞著平衡肘軸布置以及工作壓力比較低有關(guān)。大的外形尺寸使這種減振器在車上的布置，特別是將它布置在車首非常困難。因為懸掛裝置支架的凸出部分太大。減振器大的尺寸還會加大扭桿的離地高度和它們互相間的相對位移。減振器發(fā)熱引起扭桿的發(fā)熱，這也是不希望見到的現(xiàn)象。

連桿式減振器有兩種安裝方案：一是布置在平衡肘軸的上方，減振器通過連接器1、拉桿2和平衡肘3上固定臂的銷耳相連（圖上未畫出）；二是布置在平衡肘軸的縱向方向。第一種方案實際上對負重輪行程沒有限制；但是，為了不削弱懸掛裝置與車體本身的固定位置，要求在負重輪與車體側(cè)裝甲之間有足夠大的距離來安裝減振器。減振器相對于平衡肘支座的下部縱向布置方案的特點是防護性比較好；并且要求負重輪與車體之間的距離尺寸也不大。為了安裝這些減振器要求在車體上開孔增加安裝座。由于受杠桿臂系統(tǒng)運動學(xué)簡圖的限制，不會總能保證負重輪的最大行程。在上述方案中增加彈性元件和限制器是件十分復(fù)雜的事。

（二）扭桿懸掛系統(tǒng)

1.簡介

扭桿彈簧實際上是一種細長的金屬桿，在車底甲板上橫向安裝。其長度與車體寬度差不多，它的一端固定在車體支架上，另一端與平衡肘相連，在行駛過程中負重輪的上、下跳動使扭桿扭轉(zhuǎn)，以吸收地面對車體的沖擊能量。每一個負重輪都與一根扭桿相連，扭桿數(shù)目與負重輪數(shù)目相同。扭桿的直徑和長度決定著坦克裝甲車輛的懸掛特性。由于扭桿結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，單位體積吸收能量較多，在車體內(nèi)所占容積不大，工作可靠，不易損壞，已成為20世紀50年代后履帶式裝甲車輛懸掛裝置中首選的金屬彈性元件。20世紀60年代中期，西方主要發(fā)達國家對扭桿彈簧的制造工藝進行了改進。一是將熱處理工藝中的中溫回火改為低溫回火，在保持材料具有良好韌性和塑性的情況下，提高了材料的扭轉(zhuǎn)屈服點；二是增加了強扭預(yù)應(yīng)力處理工序，提高扭桿彈簧的承載能力。改進后的扭桿彈簧稱為高強度扭桿彈簧，目前許多國家主戰(zhàn)坦克的懸掛裝置中都應(yīng)用了這種高強度扭桿彈簧。

2.布置

扭桿在懸掛裝置中，既可同心配置，又可同向配置。

扭桿采用同心配置時，懸掛裝置的工藝和體積質(zhì)量指標要好一些，因為扭桿的長度與同向配置的相比要減小40％，其最大工作應(yīng)力比較高（1325MPa）。這種配置方式的缺點是扭桿的工作條件變壞，因為在這種情況下車輛底部承受載荷而變形，從而使扭桿產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。除此之外，在往底部焊接中間支承座時會出現(xiàn)不同心度，花鍵孔的橢圓度，那么在花鍵接合處負荷分布不均勻，從而對扭桿的壽命產(chǎn)生不良影響。

扭桿同向配置的懸掛裝置能在軸的工作應(yīng)力水平最大的條件下實現(xiàn)較大的動行程（近350mm）。因此，軍用履帶車輛大多數(shù)懸掛裝置都采用這種結(jié)構(gòu)形式。這種扭桿同向配置的缺點是兩不同側(cè)的懸掛裝置和負重輪的錯移，由于這個（因為運動阻力不同）原因使車輛往一側(cè)跑偏。

扭桿式懸掛裝置在其與車體的連接方面有不同的方式。目前，采用兩種固定方式：一種用螺栓連接，另一種是用法蘭盤和螺紋連接；螺紋直接在平衡肘軸上控制，將其擰入焊接車體上的螺母內(nèi)。

第二種方式在質(zhì)量、布置和工藝方面有一定的優(yōu)越性，但是配合面長度相對來說并不大，在支座內(nèi)有間隙，當承受高負荷時有時會使螺紋接合處和肘軸本身產(chǎn)生過應(yīng)力。

為了安裝平衡肘，車體內(nèi)采用了滑動軸承和滾動軸承。車輛使用經(jīng)驗表明，滾針軸承比滾動軸承在很大程度上更能滿足對懸掛裝置工作能力的要求，這是因為滾針軸承能可靠地密封住平衡肘軸和支座。采用滑動軸承可以減小懸掛裝置的重量和外形尺寸，但是由于在摩擦零件之間有較大的間隙，在使用過程中這種間隙會增大，懸掛裝置內(nèi)腔會落入磨粒而導(dǎo)致軸承有嚴重的磨損，這樣一來會使平衡肘產(chǎn)生偏斜，從而降低了負重輪的輪胎的工作能力。

要想提高軍用履帶式車輛行駛的平均速度，就需要有這樣的懸掛裝置，其剛度較低，動行程較大，減振器的散熱能力較強。要做到這一點，需要將彈性和阻尼元件同心配置并制成統(tǒng)一的整體。比如，在美國研制出這樣的懸掛裝置，它是由實心的扭桿彈簧和配置在平衡肘軸上的葉片式液力減振器組成的。這種結(jié)構(gòu)金屬用量少，但是需要在高溫條件下保證扭桿彈性性能的穩(wěn)定性。德國采用的扭桿式懸掛裝置，其摩擦式減振器也配置在平衡肘軸上。

扭桿彈簧和油氣彈簧都能滿足履帶式裝甲車輛懸掛系統(tǒng)的使用要求，具體選用哪種適合車輛的使用特點呢？一線作戰(zhàn)的車輛，為了避免前沿火力引燃油氣彈簧在車內(nèi)的高壓容器對乘員造成傷害，常采用高強度扭桿彈簧作為懸掛系統(tǒng)的彈性元件。美國M1系列坦克、德國“豹”式坦克，蘇聯(lián)T-72、T-80坦克和BMP-3步兵戰(zhàn)車等，在懸掛裝置中都采用了高強度扭桿彈簧。自行火炮則廣泛采用了油氣彈簧懸掛系統(tǒng)來調(diào)節(jié)車體俯仰，補充火炮高、低角，擴大火力攻擊范圍。雷達控制的自行高炮，安裝的是油氣彈簧懸掛裝置，在車體調(diào)平后閉鎖，能提高射擊精度。

3.扭桿懸掛裝置的方案和類型

軍用履帶式車輛的扭桿（扭力軸）懸掛裝置的方案如圖1-52所示。它是利用圓形扭桿在扭轉(zhuǎn)時的彈性變形實現(xiàn)車體和負重輪之間的彈性連接。扭桿的一端用花鍵固定在車體上，另一端固定在懸掛裝置的平衡肘內(nèi)。平衡肘轉(zhuǎn)動時，扭桿就發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在已設(shè)計出許多扭桿式懸掛裝置結(jié)構(gòu)，按照不同特點可以分為不同的類型。按彈簧的結(jié)構(gòu)形式分，有一根扭桿的單扭桿式懸掛裝置，有兩根實心扭桿或一根實心的、一根管狀的扭桿組成的雙扭桿式懸掛裝置，有由一些并在一起的小直徑扭桿組成的束狀扭桿式懸掛裝置。

按左、右兩側(cè)懸掛裝置扭桿的布置，分為不同軸心布置和同軸心布置的扭桿式懸掛裝置。

扭桿懸掛裝置的各種方案示于圖1-52中。在軍用履帶式車輛上用得最廣的扭桿是不同軸心布置的單扭桿式懸掛裝置；因為這種扭桿式懸掛裝置的結(jié)構(gòu)最簡單，與同軸心布置的扭桿相比，其長度較長（利用車體的整個寬度），能夠保證懸掛裝置有較小的剛度和較小的剪切應(yīng)力。

扭桿同軸心布置的優(yōu)點是可以減小懸掛裝置占用車內(nèi)的空間；減少坦克裝甲車輛直線行駛時的駛偏傾向，因而改善了坦克裝甲車輛的可操縱性。但是，這種方案的缺點是難以實現(xiàn)大的懸掛裝置行程，以及車體底部的可能變形會使花鍵的工作條件變壞。

在有兩根扭桿的彈簧內(nèi)，兩根扭桿可以依次或同時扭轉(zhuǎn)。依次扭轉(zhuǎn)時在負重輪行程大的情況下，能降低懸掛裝置的等效剛度和扭桿內(nèi)的應(yīng)力；同時扭轉(zhuǎn)時會增加懸掛裝置的剛度。圖1-52（f）的方案說明由一根實心扭桿和兩根管狀扭桿組成的復(fù)式彈簧，其中的一根管狀扭桿用來作為副鋼管彈簧來保證非線性特性。

束狀扭桿彈簧以其一束細而短的扭桿來保證大的扭轉(zhuǎn)角和相應(yīng)的負重輪行程，但應(yīng)力比較小。雙扭桿和束狀扭桿的主要缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、外部直徑較大，為了將它們安裝在車體底部需要較大的車底距地高度。

目前，通過選用高強度材料和相應(yīng)的制造工藝、對扭桿加以強化以及選擇平衡肘的適當長度等措施以后，采用結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、不同軸心布置的單扭桿式懸掛裝置，就可以實現(xiàn)足夠大的負重輪行程（580mm以上）。

（三）油氣懸掛系統(tǒng)

早在20世紀30年代，英國坦克就曾應(yīng)用過油氣彈簧作為懸掛系統(tǒng)的彈性元件。但受到當時制造水平和動密封元件質(zhì)量的限制，可靠性差，沒有得到進一步的應(yīng)用。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和制造技術(shù)的進步，到了20世紀60年代，油氣彈簧在車輛懸掛系統(tǒng)中的應(yīng)用終成現(xiàn)實，瑞典的S坦克就是典型代表。S坦克采用可調(diào)式油氣懸掛系統(tǒng)，能按照車輛轉(zhuǎn)向和火炮射擊要求，控制懸掛和車身的姿態(tài)，這個全新概念的方案，在坦克裝甲車輛懸掛系統(tǒng)研究中曾引起過強烈的反響。隨后，英國、日本、巴西、印度等國的坦克也采用了可調(diào)式油氣懸掛。這種懸掛裝置不但應(yīng)用于裝甲車輛，還可應(yīng)用于大型運輸車輛和客運車輛，尤其是用于越野車和需要作業(yè)的工程車。20世紀70年代，美國和蘇聯(lián)等國在主戰(zhàn)坦克懸掛系統(tǒng)中成功地應(yīng)用了高強度扭桿彈簧，作為彈性元件的油氣彈簧已經(jīng)不具優(yōu)勢。但其調(diào)節(jié)的功能，特別是作為控制力應(yīng)用于主動懸掛中，仍有很好的前景。鑒于油氣懸掛的特點，英國、法國、日本在現(xiàn)裝備上還是采用油氣懸掛裝置，但美、俄、德軍坦克大國尚未列裝。

油氣懸掛是一種帶有液力阻尼的氣體彈簧，以油液傳遞壓力，用氣體（氮氣）作為彈性介質(zhì)的彈性元件。與通常的螺旋彈簧、扭桿彈簧相比，油氣懸掛具有結(jié)構(gòu)緊湊、動行程大、剛度非線性的優(yōu)點。根據(jù)油氣懸掛裝置液壓油缸和蓄能器的不同特點可以分為不同的類型。

1.液壓油缸的結(jié)構(gòu)形式

（1）筒式（活塞式）油氣懸掛裝置　筒式油氣懸掛簡圖如圖1-53所示。按蓄能器數(shù)目，筒式油氣懸掛裝置又可分為單蓄能器油氣懸掛、雙蓄能器油氣懸掛。

（2）葉片式油氣懸掛裝置　葉片式油氣懸掛裝置。采用同軸葉片式液壓機構(gòu)的油氣懸掛裝置方案，具有較小的非懸掛重量，可以很容易地將它制成整體式，很方便地布置在車上；對來自液壓系統(tǒng)液體的輸送十分簡單。采用同軸葉片式液壓機械的油氣懸掛裝置的主要缺點是其密封裝置很復(fù)雜。

2.筒式液壓缸的固定形式

（1）固定式液壓油缸　固定式動力液壓缸的方案，常常制造成整體式的，將它布置在車體外部，這種方案能簡化油氣懸掛裝置的保養(yǎng)和修理工作，使懸掛裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊。保證用固定的管道將油氣彈簧與液壓系統(tǒng)連接起來。用曲柄-連桿傳動時，在加上側(cè)向力作用于活塞，而造成缸壁和密封件的不均勻磨損。在這種油氣彈簧結(jié)構(gòu)中要求有專門連接活塞與連桿接頭用的軸承，但就接頭的尺寸又受到限制。固定式動力液壓缸的油氣懸掛裝置，由于有平衡肘的軸承支架因而重量比較大。

有一種固定式動力液壓缸的方案，如果其臂向下布置，那么將這種油氣懸掛布置在車輛的側(cè)面是比較簡單的，尤其是對于前面幾個負重輪的懸掛。有兩個動力液壓缸的方案，能夠減小彈簧的寬度尺寸（在相等的工作壓力和載荷條件下，減小動力液壓缸的直徑）；保證減小作用于連桿軸承和平衡肘軸的負荷；在有兩個蓄能器的情況下，可以使負重輪靜態(tài)條件下的懸掛特性具有較高的剛度，但是這種懸掛裝置也比較復(fù)雜。

將彈簧布置在平衡肘內(nèi)的油氣懸掛裝置，在車體內(nèi)部占的空間最小，但它使平衡肘的重量增加，從而增加非懸掛的重量；并相應(yīng)地增加對負重輪和履帶的動載荷。這種結(jié)構(gòu)要實現(xiàn)對懸掛裝置的控制是很復(fù)雜的。

（2）擺動式液壓油缸　擺動式液壓缸油氣懸掛簡圖如圖1-54所示，用于汽車和輕型軍用履帶式車輛油氣懸掛裝置，擺動式動力液壓缸方案的優(yōu)點是：彈簧的重量??；動力液壓缸活塞的密封工作條件好（它們不受側(cè)向載荷作用）；接頭的軸承尺寸不受限制。但是，在大的負重輪行程的情況下，將這種彈簧組裝在車體外邊是很復(fù)雜的；而且擺動式缸體使得來自控制系統(tǒng)液體的輸送（常常是通過一根軟管）復(fù)雜化。

3.蓄能器內(nèi)油、氣分隔件

根據(jù)蓄能器內(nèi)液體和氣體的分隔方法，油氣懸掛裝置蓄能器可以制成無隔片式的、有隔片式或浮動活塞式的。如果沒有給油氣懸掛裝置規(guī)定控制和補償外部液壓傳動的滲漏，那么蓄能器沒有隔片是可以的（如凱迪拉克儀表公司研制的油氣懸掛裝置14K），見圖1-55。如果蓄能器內(nèi)用膜式隔片，那么可以將蓄能器設(shè)計得緊湊一點，因為隔膜的重量小，工作無摩擦。用浮動活塞作隔片時，其工作比較可靠，但為了布置它，要求蓄氣筒的長度尺寸較大。

4.特點

（1）油氣懸掛的優(yōu)點

①油氣懸掛裝置具有非線性、變剛度和漸增性。它在平坦的地面上行駛時，動行程較小，懸掛剛度較小，行駛平穩(wěn)性較好；而在起伏地行駛時，則隨著負重輪動行程的增大，懸掛剛度變大，故能吸收較多的沖擊能量，避免產(chǎn)生剛性撞擊。較好地滿足了行駛平穩(wěn)性和緩沖可靠性的要求，并提高了行駛速度，改善了坦克的機動性能。

②采用油氣懸掛，使車輛振動周期增大，振動頻率降低，有較好的行駛平順性。因而搜索和跟蹤目標平穩(wěn)，減少了火炮穩(wěn)定系統(tǒng)所要求的功率。在長度為1000km越野跑道上試驗表明，裝有油氣懸掛M60AI坦克28.96km/h速度行駛，比裝扭桿的M60AI坦克以19.3km/h速度行駛時的射擊命中精度還要高。

③裝有可調(diào)式油氣懸掛裝置的坦克車體，可以上、下升降及前后俯仰和左右傾斜。因此可以提高車輛的通過性和擴大火炮的射角范圍（如74式坦克車體在正常高度時可升、降200mm，前后俯仰6°，左右傾斜9°），并且有利于車輛隱藏。油氣懸掛裝置具備調(diào)整車體姿勢的能力，能使坦克便于射擊和保證火炮耳軸的水平，減小炮彈的橫偏量。對于坦克涉水和通過積雪地、水田及沼澤地也是有利的。

④油氣懸掛還可以實現(xiàn)懸掛閉鎖及車體調(diào)平。液壓閉鎖可使彈性懸掛變成剛性懸掛，可消除射擊時車體的振動，提高射擊精度。在車輛爬坡和緊急制動時還可防止橫向側(cè)滑，這些對坦克、自行火炮、火箭發(fā)射車和工程車都是很有意義的。

⑤油氣懸掛能改善乘員的舒適性，能防止精密電子儀器振動加速度過大而損壞或失效。裝油氣懸掛的車輛在起伏地面上行駛時，振動頻率較小，振動周期較大，振動加速度較小。做對比試驗，以三擋同一速度行駛時，試驗車某部位的振動加速度為（2.5～5）g，對比的同型車加速度為（4.6～6.3）g。裝有扭桿懸掛與裝油氣懸掛的M60坦克在越過高度為304.8mm和406.4mm障礙的對比試驗表明：前者車速小于16.1km/h時，駕駛員位置的加速度已達到2.5g，而后者車速在48km/h時同一位置加速度都小于2.5g，如圖1-56所示。

⑥體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，易于布置。油氣懸掛集傳統(tǒng)懸掛中的彈性元件和阻尼元件于一體，使得懸掛簡單緊湊。重量一般比傳統(tǒng)懸掛輕50％以上。

⑦與扭桿懸掛相比，油氣懸掛在壓縮行程終點前段有較大的彈力。如壓縮行程阻尼力較小，則負重輪對履帶壓緊作用較大，每個負重輪猶如有源的履帶張緊器，在動態(tài)情況下可使履帶的松弛度減到最小，改善了對履帶的誘導(dǎo)作用，使履帶不易脫落。

⑧油氣懸掛可省去單獨的減振器。在油氣彈簧內(nèi)部油液往返流動的通道上，設(shè)置阻尼閥和限壓閥，就具有減振器的功能。

⑨車外安裝的油氣懸掛，無需占用炮塔回轉(zhuǎn)底板至車底甲板間安裝扭桿所需的空間高度，此高度約需80～150mm。采用油氣懸掛可減少車體的高度及其重量。

⑩油氣懸掛只要改變油氣彈簧蓄能器的充氣壓力，就可以在不同負載的變型坦克裝甲車輛上應(yīng)用，故部件的通用性較好。

可調(diào)式油氣懸掛可使行動部分維修方便，如坦克裝甲車輛在野外需要拆卸某個負重輪時，只需使該負重輪處的油氣懸掛處于放油位置，無需液壓千斤頂就可拆裝負重輪。

當車輛外部安裝新型武器、附加裝甲或有其他改進時，油氣懸掛裝置能針對諸如重心、重量等戰(zhàn)技指標的改變，容易進行平衡調(diào)整，還可方便地調(diào)整改善負重輪、履帶、地面間的接觸情況，保持履帶的張緊度。

（2）油氣懸掛的缺點

①油氣懸掛布置在車外，防護性較差。若其外側(cè)有負重輪及屏蔽裝甲，防護就有所改善。

②油氣懸掛成本一般較扭桿懸掛要高，據(jù)國外資料統(tǒng)計，其成本約高出20％～25％，并且其可靠性與壽命都不如扭桿懸掛。

③油氣懸掛中的油壓和氣壓力都較高。MBT-70試驗車的壓力高達80MPa，具有潛在安全風險，對油和氣的密封裝置要求較高，零件加工精度要求較嚴，否則會漏油、漏氣而不能使用。

④油氣懸掛一般較難在-40℃以下的氣溫下正常工作，對油液和橡膠低溫性能要求較高。

⑤維護、維修比較困難，并需配備專用的設(shè)備（如氮氣充氣設(shè)備等）。

⑥成本高。油氣懸掛除了懸掛缸、蓄能器外，還需要配置液壓泵、液壓控制閥以及相應(yīng)的電子、電氣控制元件和油箱、濾清器等輔件，因而成本較高。

（四）混合式懸掛系統(tǒng)

由兩種結(jié)構(gòu)形式的彈性元件共同組合而成的車輛懸掛系統(tǒng)，被稱為混合式懸掛系統(tǒng)。對于履帶式裝甲車來說，其首、尾懸掛在調(diào)節(jié)車體俯仰中的作用大于中間的懸掛。為了降低可調(diào)式油氣懸掛的造價，節(jié)省調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓源，減少連接管路，提高懸掛可靠性，20世紀70年代后期，在高強度扭桿彈簧問世后，一些原先采用油氣懸掛的車輛，將中間的油氣懸掛換成高強度扭桿彈簧，而車輛首尾仍保留可調(diào)式油氣懸掛，或不可調(diào)式油氣懸掛裝置，從而出現(xiàn)了混合式懸掛裝置?；旌蠎覓旒骖櫫烁邚姸扰U彈簧和可調(diào)式或不可調(diào)式油氣彈簧兩種懸掛的優(yōu)點，既保證了懸掛系統(tǒng)的功能，又降低了造價，是坦克裝甲車輛懸掛裝置發(fā)展的方向之一。

（五）半主動懸掛系統(tǒng)

1.剛度可調(diào)半主動懸掛系統(tǒng)

彈性元件剛度可調(diào)是在空氣彈簧（油氣彈簧或電磁彈簧）基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。通過改變彈簧剛度來減振的半主動懸掛由Hubbard和Margolia于1976年提出。20世紀80年代油氣懸掛已廣泛用于裝甲車。經(jīng)過研究人員的不懈努力，我國也將油氣懸掛成功地應(yīng)用在了履帶式裝甲車輛上，為實現(xiàn)裝甲車懸掛彈簧剛度控制奠定了基礎(chǔ)。

車輛彈性元件需承擔車身的靜載，因而實施剛度控制比阻尼控制困難得多，目前在半主動懸掛的研究中，通過對阻尼進行實時控制來實現(xiàn)半主動懸掛的研究比較多。但空氣懸掛（油氣懸掛）具有剛度低、質(zhì)量輕、噪聲低、壽命長等獨特優(yōu)勢，故許多學(xué)者開展了基于空氣彈簧（油氣彈簧和電磁彈簧）的半主動懸掛的研究，并取得了一定的成績。

2.阻尼可調(diào)半主動懸掛系統(tǒng)

（1）傳統(tǒng)的阻尼可調(diào)半主動懸掛　傳統(tǒng)的阻尼可調(diào)半主動懸掛又可分為有級可調(diào)和無級可調(diào)兩種。傳統(tǒng)阻尼可調(diào)半主動懸掛采用各種開關(guān)型節(jié)流閥或連續(xù)活門來控制液體的阻尼大小，實現(xiàn)阻尼的有級或連續(xù)調(diào)節(jié)。這種形式的懸掛是早期半主動懸掛研究的主要方向，可調(diào)節(jié)流閥一般設(shè)置在減振器內(nèi)部，也可以設(shè)置在外部的通道上，如梅賽德斯-奔馳公司研制出的一種外置可調(diào)減振器。經(jīng)過長時間的研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)可調(diào)減振器有著難以克服的缺陷，如節(jié)流閥制造精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)慢等。

（2）基于電流變液和磁流變液減振器的半主動懸掛　隨著電流變液和磁流變液等新型材料的相繼出現(xiàn)，研究人員開始利用電流變液和磁流變液研制可以實現(xiàn)無級可調(diào)的減振器。磁流變液（電流變液）在外加磁場（電場）作用下，其黏度、剪切強度等會發(fā)生顯著變化。電流變液對電場反應(yīng)迅速，控制帶寬廣。磁流變液響應(yīng)略慢，但在屈服應(yīng)力、溫度范圍、塑形黏度、穩(wěn)定性等方面強于電流變液，并且在相同的減振要求下，磁流變液減振器的耗電量明顯低于電流變液減振器。表1-1列出了電流變液和磁流變液的主要性能參數(shù)。由表1-1的性能參數(shù)比較可以看出，磁流變液與電流變液具有類似的性能，但磁流變液在以下幾個方面優(yōu)于電流變液：磁流變液和電流變液的耗電功率雖然相同，但磁流變液的工作電壓只有2～25V，從而可避免電流變液的工作電壓高達幾千伏帶來的危險和不便，尤其是可避免對軍用車輛通信裝備的干擾。在相同耗電功率下，磁流變液的屈服應(yīng)力是電流變液的20～50倍。由于這一特點，在達到相同最大阻力或減振效果的前提下，磁流變液制作的驅(qū)動器體積將更小，同時磁流變液對雜質(zhì)影響不敏感，溫度適應(yīng)范圍更寬。因而，各國軍用車輛也加大了在磁流變液減振器這方面的研究力度。美國內(nèi)華達大學(xué)為“悍馬”軍用吉普車設(shè)計并制造了磁流變液減振器，該磁流變液減振器具有失效保護功能，試驗表明，磁流變液減振器輸出阻尼力大，響應(yīng)速度快，具有優(yōu)良的動態(tài)特性。國內(nèi)在磁流變液減振器的研究上做了大量工作，取得了一些成績。國家儀表功能材料工程研究中心研制的磁流變體，其剪切屈服力基本達到美國Lord公司的水平。

磁流變液減振器，由于其裝置簡單、體積小、可實現(xiàn)連續(xù)變化、響應(yīng)速度快、能耗小等一系列優(yōu)點，目前已成為車輛半主動懸掛系統(tǒng)較為理想的構(gòu)成元件。

3.半主動懸掛系統(tǒng)的特征

半主動懸掛系統(tǒng)是一種非常實用的可調(diào)式懸掛系統(tǒng)，無論和傳統(tǒng)的被動式懸掛系統(tǒng)還是理論上更先進的主動式懸掛系統(tǒng)相比，從工程角度上講，其優(yōu)越性都非常明顯。圖1-57為半主動懸掛系統(tǒng)模型示意圖。

半主動懸掛系統(tǒng)只是調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)的參數(shù)，不需要大的功率輸入。而參數(shù)調(diào)節(jié)對相位不敏感，需要采集的車體動態(tài)信號也少，液壓管路結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定。

（六）主動懸掛系統(tǒng)

1.簡介

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和控制理論的成熟，主動懸掛成為懸掛發(fā)展的熱門課題，這種懸掛能使車輛提高以下能力。

（1）能顯著提高車輛機動性。由于坦克裝甲車輛行駛路面狀況比普通車輛更加惡劣，要提高現(xiàn)有車輛的越野行駛速度，再依靠對傳統(tǒng)被動懸掛系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，車速進一步提高的空間已經(jīng)很小。當前，制約車輛行駛速度的進一步提高的主要因素已不是發(fā)動機功率的不足，而是高速行駛情況下車內(nèi)振動太劇烈以至乘員無法忍受而不得不降低車速。因此，下一代坦克裝甲車輛要達到預(yù)期的車速，就需要開發(fā)合適坦克裝甲車輛的主動懸掛裝置。越野行駛速度是坦克裝甲車輛機動性的一個重要指標，速度提高了，車輛的戰(zhàn)場生存能力也會增強。

（2）提高車輛行進間射擊精度。采用高性能主動懸掛的坦克裝甲車輛，能有效降低車身由于路面引起的垂直振動和俯仰振動，從而為車載武器提供一個穩(wěn)定的發(fā)射平臺，有利于提高其行進間射擊命中率。

（3）有效降低車身及部件所受的沖擊和振動。車上各部件工作條件改善了，可以延長部件的使用壽命，降低坦克裝甲車輛的維修保養(yǎng)費用。而且，由于采用了主動懸掛的車輛振動沖擊明顯降低，各部件可以進一步減輕重量，在一定程度上減小車重。

（4）能有效保持車上乘員的戰(zhàn)斗力。由于車身振動明顯減輕，駕駛員和車上其他乘員的乘坐條件顯著改善，能最大程度地保持戰(zhàn)斗力。

（5）采用主動懸掛的車輛在載荷變化時能保持車高不變，保證車輪全行程跳動，消除在非設(shè)計行駛高度下引起的操控性變化現(xiàn)象，同時解決了被動懸掛針對載荷變化通常將剛度設(shè)計偏高而造成舒適性損失的問題。在粗糙路面上增加離地間隙提高通過性，高速行駛時適當減少離地間隙以減少阻力，同時降低重心利于提高車輛操控性和舒適性。轉(zhuǎn)向時車身側(cè)傾、制動時車身縱擺可以通過調(diào)整有關(guān)車輪的懸掛參數(shù)來解決，不但可以提高車輛的舒適性，同時還能消除或減少車身運動帶來的車輪定位參數(shù)變化和制動跑偏等問題，可提高車輛的操控性。

主動懸掛裝置是近十幾年來發(fā)展起來的由電腦控制的一種新型懸掛系統(tǒng)。它匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。它是在車上各個懸掛支承點，除作用懸掛力外，在支承點和懸掛元件中間，再接入由外部能源提供的控制力，使車輛在行駛過程中，即使車輪有較大起伏，各懸掛支承點的總和支承力變化仍不大，達到大大改善車輛振動的目的。這種有外部能源介入工作的懸掛系統(tǒng)稱為主動懸掛，一般可通過可調(diào)式油氣懸掛或混合式懸掛改造實施。而半主動懸掛是外部能源只用來改變行駛過程中懸掛元件的特性參數(shù)，不直接參與系統(tǒng)工作的懸掛。

2.特點

主動懸掛是一種具有做功能力的懸掛，通常包括產(chǎn)生力和轉(zhuǎn)矩的主動作用器、測量元件和反饋控制器等。因此，主動懸掛需要一個動力源為懸掛系統(tǒng)提供連續(xù)的動力輸入。當車輛載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件發(fā)生變化時，主動懸掛利用轉(zhuǎn)感器獲知車輛的瞬態(tài)動力學(xué)特性，將這些信息輸入到控制器中，利用控制器對信息進行處理，其中處理的方法是依據(jù)一定的控制算法，之后將得到的控制信號輸出給液壓系統(tǒng)，使液壓系統(tǒng)輸出相應(yīng)的主動力，從而使懸掛的性能得到優(yōu)化，從而滿足車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等各方面的需要。主動懸掛與被動懸掛相比，根本性區(qū)別在于：主動懸掛能連續(xù)地提供并調(diào)節(jié)能量流，因而其動力學(xué)性能不能隨車輛載荷的變化而變化，控制力也不受原先所存儲的能量而產(chǎn)生或改變；主動懸掛可以產(chǎn)生為許多變量函數(shù)的力，因此能夠適應(yīng)廣泛的外部干擾。

通過對比分析，主動懸掛具有以下顯著的特點：①能夠在獲得較好的舒適性的情況下滿足小的懸掛動態(tài)變形；②懸掛的動力學(xué)性能不隨車輛的載荷而變化；③對任何形式的激勵均能做出高速響應(yīng)；④能根據(jù)激勵的變化而任意改變其特性，以達到最好的控振效果。

3.主動懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主動懸掛是一個動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括測量系統(tǒng)、反饋控制中心、能量源和致動器四個部分。其原理是測量系統(tǒng)通過傳感器獲得車輛的振動信息，傳遞給控制中心進行處理，進而由控制中心發(fā)出指令給能量源產(chǎn)生控制力，再由致動器進行控制，衰減懸掛系統(tǒng)的振動（如圖1-58所示）。

目前，主動懸掛按照所采用的致動器不同可以分為：主動空氣懸掛、主動油氣懸掛、電液主動懸掛、電控主動懸掛和電磁主動懸掛等。

主動空氣懸掛是在已有的空氣懸掛基礎(chǔ)上通過電磁閥控制進入氣室的空氣量來達到主動控制的目的。但由于空氣的可壓縮性，其響應(yīng)靈敏度較低，對路面輸入來不及響應(yīng)。目前，主動空氣懸掛主要用于車高控制。另外，主動空氣懸掛系統(tǒng)需要大容量的壓氣機，存在占有空間較大、在車上布置困難等缺點。

主動油氣懸掛（或者稱為可調(diào)油氣懸掛）的工作原理是通過調(diào)節(jié)空氣體積實現(xiàn)剛度特性，通過改變油液管路中的節(jié)流孔的數(shù)量完成阻尼特性調(diào)節(jié)。該懸掛目前所能實現(xiàn)的功能僅限于調(diào)節(jié)車身高低、俯仰和側(cè)傾等的車身姿態(tài)調(diào)節(jié)功能，增加若干測控元件和致動器后才能實現(xiàn)適應(yīng)路面輸入和車速變化的實時控制。而且，其油氣缸布置在車體外，防護性不好。

電液主動懸掛采用雙作用液壓缸或旋轉(zhuǎn)葉片式致動器作為執(zhí)行元件，采用電磁閥控制致動器中的壓力來實現(xiàn)對車身振動的主動控制。

電控主動懸掛是用高能帶寬度的可控機電致動器取代了傳統(tǒng)的液壓致動器，致動器在車身與車輪之間傳遞—個幾乎不變的作用力。該懸掛系統(tǒng)的致動器在保持車輛底盤姿態(tài)的同時，還可根據(jù)地形變化作出響應(yīng)，主動控制車輪的垂直位移，從而實現(xiàn)對車輛橫向搖動、縱向搖動以及車輛平穩(wěn)起伏的主動控制，在實現(xiàn)這種效果的同時，致動器還充當著電動機和發(fā)電機兩個角色，根據(jù)實現(xiàn)總體平穩(wěn)響應(yīng)的需要，加大或卸去懸掛能量。

電磁主動懸掛中，采用電磁相互作用作為力源，具體的致動器有的采用永磁體之間的相互作用，有的開發(fā)了基于電磁相互作用的電磁致動器。電磁主動懸掛系統(tǒng)易于實現(xiàn)電子控制，可為全電車輛的發(fā)展提供基礎(chǔ)條件。主動電磁懸掛的電動機控制器根據(jù)傳感器測得的車輛狀態(tài)參數(shù)計算施加到該電磁致動器的位移量，進而控制電動機，即使得電磁致動器產(chǎn)生對應(yīng)于位移輸入的最優(yōu)阻尼力。電動機裝有電磁感應(yīng)裝置控制電路，電磁感應(yīng)裝置通過該控制電路連接到電磁感應(yīng)裝置控制器上。

目前，發(fā)達國家正在致力于研究和試驗電磁懸掛，研究目標是將其應(yīng)用于汽車或軍用車輛上。但是，由于電磁致動器具有能量密度小的缺點，目前難以用于車重較大的坦克履帶車輛上。

（七）外置懸掛裝置

外置懸掛裝置的主要技術(shù)優(yōu)點是車輪行程大，而且裝有一個多股彈簧。這都能提高車輛在不平路面上的行駛速度，能為車上乘員和設(shè)備提供更好的行駛平順性。由于車輛的行駛穩(wěn)定性提高了，故車輛武器系統(tǒng)行進間的射擊精度也會有所提高。外置懸掛裝置的實際優(yōu)點為外部螺栓連接裝置，這是為了增加車體內(nèi)部空間而考慮設(shè)置的。這些高度可調(diào)的外置懸掛裝置適合安裝在車重在20～70t的車輛上。3870型和2884型外置懸掛裝置具有壽命長和維護費用低的特點，可以減少使用和后勤支援費用。

（1）性能　裝有非線性多股彈簧，更強的履帶主動張緊能力、更高的越野機動性、更大的負重輪行程、更精確的行進間射擊精度。

（2）設(shè)計特點　技術(shù)成熟，并已經(jīng)過驗證：采用輕型、液壓、不磨損減振和栓接配合結(jié)構(gòu)。

（3）可調(diào)整性　適合安裝在質(zhì)量20～70t的車輛上，彈簧剛度可以調(diào)節(jié)，減振性能可以得到優(yōu)化。

（4）后勤要求　采用通用模塊，可互換的減振集成管，維護要求低，使用壽命為9656km，無需占用車內(nèi)空間。

（5）備選裝置　高度控制裝置、閉鎖裝置、主動減振裝置。