图 文 导 读

1. 揭示了履带系统高频振动产生机理，并分析了其振动频率的影响因素；

2. 设计了一种带阻尼器的新型弹性履带张紧装置，作为诱导轮和底盘之间的缓冲；

3. 开发了一种用于张紧器的混合阻尼模糊半主动控制系统，以适应不同的行驶工况。

Highlights:

2. An improved track tensioning device with a damper is designed as a cushion between the idler and chassis.

3. A hybrid damping fuzzy semi-active control system for the tensioner is developed to achieve excellent road adaptability.

履带车辆广泛地应用于工业和农业领域。履带作为其行动系统最主要的组成部分之一，使得车辆具有较强的越野机动性。然而，车辆行驶过程中，履带与车轮碰撞产生的冲击能量传递到车架，引起车架和履带的振动，影响车辆机动性和舒适性等性能，并使系统中的关键部件受到持续的冲击载荷，大大降低了行动系统在其生命周期内的可靠性和可维护性。履带张紧装置在缓解履带振动、提高履带车辆性能方面发挥着重要作用。该装置根据不同的行驶工况改变履带张紧力，从而保证履带链的稳定性，降低履带与车轮碰撞导致的系统振动，并防止因振动过大而导致掉带故障发生。因此，研究履带振动的产生机理，进而设计一种新型履带系统减振装置具有重要意义。

中国科学院院士、南京理工大学芮筱亭教授团队在《国际机械系统动力学学报（英文）》（International Journal of Mechanical System Dynamics, IJMSD）发表题为“履带车辆高频振动产生机理及控制”的研究论文。该文精细建立了履带车辆行动系统动力学模型，通过动力学仿真分析，揭示了履带车辆高频振动产生机理。同时，针对传统的张紧装置不具备实时调整履带张紧力能力的问题，该文设计了一个带有阻尼器的新型弹性履带张紧装置，作为诱导轮和底盘之间的缓冲器。根据其几何形状，评估了模型的等效阻尼系数。随后，通过混合阻尼模糊半主动控制系统改变阻尼，以适应不同的行驶工况。该控制器同时考虑了底盘和履带系统振动。研究结果表明，设计的半主动张紧器大大降低了系统振动，为减小履带车辆振动提供了一种新颖、可行的方案。

Abstract: A crawler system provides much larger ground contact, leading to excellent terrain adaptability. Due to its structural characteristics, high-frequency vibration proportional to the vehicle speed is generated during the driving process. This is a result of the polygon and rolling effects between the track and the wheels. A field test of a tracked vehicle is performed to monitor movement signals of the chassis and a rocker arm. Their corresponding power spectral density distributions confirm the correctness of the frequency-calculation equation. Then, a novel elastic track tensioning device with a damper is designed as a cushion between the idler and the chassis. Depending on its geometry, the equivalent damping coefficient for a dynamic model is evaluated. Subsequently, the damping is altered in response to different operating conditions by a hybrid damping fuzzy semiactive control system. The controller accounts for both chassis and track vibration. Based on the transfer matrix method for multibody systems, a dynamical model of the track system is developed. Control performances are evaluated using two numerical simulations of obstacle crossing and off-road driving operations. Results indicate that the proposed semiactive tensioner is substantially better than the conventional one. This paper provides a novel feasible scheme for vibration reduction of tracked vehicles.

Keywords:

crawler system, polygon effect, damper, elastic track tensioning device, hybrid damping fuzzy semiactive control

DOI: 10.1002/msd2.12059

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12059 （点击链接直达原文）

Cite this article: Wang P, Rui X, Liu F, et al. Generation mechanism and control of high-frequency vibration for tracked vehicles. Int J Mech Syst Dyn. 2022; doi:10.1002/msd2.12059

作 者 简 介

王平鑫  南京理工大学副研究员，从事多体系统动力学、履带车辆振动控制、机械系统优化设计的研究。主持和参与国家大型软件重大项目、基础加强重大项目、国家自然科学基金青年科学基金项目等10余项，以第一作者发表论文9篇。

芮筱亭  中国科学院院士、发射动力学家、南京理工大学力学学科首席带头人。首创多体系统传递矩阵法，建立了多体系统发射动力学理论与技术体系，以排名第一获国家技术发明奖和国家科技进步奖4项，获“全国创新争先奖”称号；主编国际刊物或特刊3种、出版专著7部、发表论文400多篇、获授权发明专利100项。

刘飞飞  某集团青年科技带头人，长期从事发射技术研究。主持或为主参与国家基础类科研项目10余项；发表学术论文20余篇；获授权发明专利1项，获授权软件著作权1项。

  

王国平  南京理工大学能源与动力工程学院院长、教授、博士生导师。主要从事多体系统发射动力学的科研和教学工作，主持在研国家自然科学基金等国家和部级重点项目10多项。合作出版专著4部，发表SCI、Ei收录论文120余篇；获授权发明专利78项、软件著作权10项。入选国家“万人计划”科技创新领军人才、国家百千万人才工程、教育部新世纪优秀人才支持计划、江苏省“333工程”中青年领军人才等。

于海龙  南京理工大学教授、博士生导师，从事发射动力学、多体系统传递矩阵法等研究。承担国家重点项目多项；出版专著1部，发表论文10多篇；发明专利10多项。

何  斌  南京理工大学教授、博士生导师，从事多体系统动力学、振动与噪声控制、发射动力学等研究。主持完成及在研国家与省部级课题10多项；在国内外核心期刊发表论文60多篇，其中SCI、Ei收录40余篇；合作出版专著教材2部；获省部级以上科技奖励3项。

顾俊杰  南京理工大学副研究员，从事多体系统动力学及软件研究，国家大型软件重大项目副总师。发表论文10余篇，获授权发明专利10余项。

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期 刊 简 介

IJMSD由来自18个国家的21位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创办。主编为国际机械系统动力学学会（International Society of Mechanical System Dynamics, ISMSD）主席、中国科学院院士、南京理工大学芮筱亭院士，3位合作主编为加拿大工程院院士、欧洲科学院院士、加拿大麦吉尔大学Marco Amabili院士，国际理论与应用力学联盟(International Union of Theoretical and Applied Mechanics, IUTAM)前司库、国际多体系统动力学协会(International Association for Multibody System Dynamics, IMSD)前主席、德国斯图加特大学Peter Eberhard教授和美国工程院及科学院院士、欧洲科学院外籍院士、英国皇家学会外籍院士、中国科学院外籍院士、美国工程科学协会前主席、美国西北大学Yonggang Huang院士。

IJMSD旨在用机械系统动力学科学与技术为现代装备设计、制造、试验、评估和使用全生命周期性能的提升提供先进的理论、软件、方法、器件、标准，为全球科学家和工程专家提供广泛的机械系统动力学国际交流平台。IJMSD强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学，所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构，还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。

目前，IJMSD已被ESCI，Scopus，IET Inspec，DOAJ等收录。2023年免收出版费，并为已录用稿件免费提供专业语言润色服务，欢迎全球科学家投稿交流。

期刊主页：

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投稿网址：

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编辑部邮箱：office@ijmsd.net

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