高機動越野運輸車設(shè)計

摘要：世界上許多國家都根據(jù)自己國家的環(huán)境特點和后勤保障要求，研制和裝備了適合特定地區(qū)的運輸裝備，但是國內(nèi)目前尚無同類成熟產(chǎn)品。文章在借鑒國外同類產(chǎn)品后，設(shè)計了一款0.25t高機動越野運輸車：它采用獨立懸架，在運輸過程中能減少沖擊；車輛結(jié)構(gòu)采用輕量化設(shè)計以減少自重；采用輪邊減速器增大了離地間隙和傳動比；動力性和通過性要求高；在無路、壞路或狹窄的路面上以運輸各種物資為主，兼運送人員。

關(guān)鍵詞：高機動越野運輸車；0.25t；獨立懸架；發(fā)動機；動力性；通過性

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0017-03

1 研制的必要性

由于我國的特殊地理位置，我國山區(qū)的許多道路通行條件極差，除道路及橋梁的本身質(zhì)量較差外，還具有“急、險、陡、窄”的特點，所以產(chǎn)生的主要問題有：標準低、質(zhì)量差、道路及地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。不少路段最大縱坡達30%以上，路基寬度僅3m左右，最小曲線半徑只有4～6m，有的地方僅有2m左右；回頭彎多，有些地方大車需倒一兩次車才能完成轉(zhuǎn)彎，會車困難，經(jīng)常需要在預(yù)先設(shè)定的地點進行會車。尤其是路基較為松散（有的道路根本沒有路基），給車輛的行駛造成極大的困難和危險。微型高機動越野運輸車給交通不發(fā)達地區(qū)的人民帶來了極大的方便。

2 原始設(shè)計數(shù)據(jù)

總質(zhì)量：1100kg（越野裝備質(zhì)量：250kg）

最高車速范圍：60～70km/h

最大爬坡度：>60%

輪胎規(guī)格：215/80R16越野輪胎（外徑：0.750m）

3 整車主要參數(shù)和總成型式

3.1 發(fā)動機的選型

在實際工作中，還利用現(xiàn)有汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步估計汽車比功率來確定發(fā)動機應(yīng)有功率。汽車比功率是單位汽車總質(zhì)量具有的發(fā)動機功率，比功率的常用單位為kW/t。小于2～3t的輕型貨車常是轎車或微型旅行車的變型車，動力性能很好，比功率很大。

3.2 動力性計算

3.2.1 主減速器。根據(jù)外特性曲線就可以選擇出合理的主減速比i0的值。最小傳動比是變速器最高檔傳動比與主傳動比的乘積。變速器的最小傳動比為1時，即是主減速器傳動比i0的選擇。選擇主傳動比時，其最高車速小于發(fā)動機最大功率點的車速，后備功率有較大增加。查閱相關(guān)資料后選擇主減速器傳動比為2.37。

3.2.2 輪邊減速器。輪邊減速器相當于二級減速器，不僅可以增大離地間隙，還能增大傳動比。查閱相關(guān)資料后選擇輪邊減速器傳動比為1.92。

3.2.3 變速器的選擇。當主減速器傳動比i0知道后，只要確定變速器最大傳動比，也就確定了變速器1檔傳動比。從動力性分析，檔位數(shù)越多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了汽車的加速與爬坡能力。從燃油經(jīng)濟性分析，檔位數(shù)越多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了燃油油耗。所以增加檔位數(shù)會改善汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。汽車傳動系各檔的傳動比大體上是按等比級數(shù)分配的。經(jīng)過查閱資料，變速器選擇北京牌BJ2023（BJ212）。變速器：一檔3.115、二檔1.772、三檔1.000、倒檔3.738。

3.2.4 分動器。分動器是一種能將變速器輸出分派給各個驅(qū)動的分配裝置。為增加傳動系的最大傳動比及檔位數(shù)，越野車設(shè)有高、低檔，使之能增加扭矩和力并兼起副變速器的作用，一般行駛時用高檔行駛，扭矩要求大時才用低檔。經(jīng)查閱相關(guān)資料，機械式分動器采用北京牌BJ2023（BJ212）高檔1.92、低檔2.522。

3.2.5 汽車驅(qū)動力和行駛阻力平衡圖。最大傳動比為35.75，傳動效率為90%。從外特性曲線可以求得發(fā)動機扭矩為91.14，由公式（2）可以求出在四個檔位的驅(qū)動力。

畫出汽車驅(qū)動力和行駛阻力平衡圖后，汽車以最高檔行駛時的最高車速，可以直接在圖上找到。交點處驅(qū)動力和行駛阻力相等，汽車處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，最高車速為68km/h。當車速低于最高車速時，驅(qū)動力大于行駛阻力。這樣，汽車就可以利用剩余的驅(qū)動力加速或爬坡。

3.2.6 最大爬坡度。一般所謂汽車的爬坡度能力，是指汽車在良好路面上克服空氣阻力和滾動阻力后的余力全部用來克服坡度阻力時能爬上的坡度。汽車最大爬坡度是在一檔時的最大爬坡度。對于高機動越野車爬坡能力是一項很重要的指標。

3.3 傳動系

3.3.1 變速器。經(jīng)過查看汽車資料后，變速器選用北京牌BJ2023（BJ212）。

變速器傳動比：一檔3.115、二檔1.772、三檔1.000、倒檔3.738。

3.3.2 主減速器。主減速器的功用主要是降低車速增大扭矩。查閱相關(guān)資料后選擇主減速器傳動比為2.37。

3.3.3 輪邊減速器。采用輪邊減速器減小了主減速器尺寸，提高了離地間隙；并可得到較大的主傳動比；半軸所承受的扭矩減少，減小了半軸和差速器等零件尺寸。查閱相關(guān)資料后選擇輪邊減速器傳動比為1.92。

3.3.4 離合器。離合器是汽車傳動系中直接與發(fā)動機相連接的總成。因為膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小、穩(wěn)定性好、使用壽命長等優(yōu)點，在各種形式的車上被廣泛采用，所以高機動越野車采用膜片彈簧離合器。

3.3.5 分動器。越野車在壞路和無路情況下行駛，為使汽車有足夠的牽引力，需要前橋參加驅(qū)動；而在好路上行駛時，則前橋應(yīng)作從動橋，以免增加功率消耗和輪胎及傳動系零件的磨損。查閱相關(guān)資料后，機械式分動器采用北京牌BJ2023（BJ212）高檔1.92、低檔2.522。

3.4 轉(zhuǎn)向系

轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)向輕便。從整體看采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器對于所設(shè)計的高機動越野運輸車比較合適。

3.5 制動系

制動系的功用是使汽車以適當?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡行駛時，使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定車速；使汽車可靠地停在平地或坡道上。高機動越野運輸車采用盤式制動器可以獲得更好的制動效果。

3.6 行駛系

3.6.1 車架。采用中梁式車架有較大的扭轉(zhuǎn)剛度并使車輪有大的運動空間，適合于高機動越野運輸車。

3.6.2 獨立懸架。麥弗遜式獨立懸架結(jié)構(gòu)緊湊，車輪跳動時定位參數(shù)變化?。徊倏v穩(wěn)定性好；取消上橫臂后，給車輛各系統(tǒng)的布置帶來方便；與其他懸架相比，它受到的側(cè)向力有了明顯改善；具有很強的道路適應(yīng)能力。所以高機動越野車麥弗遜式懸架比較適合。

3.6.3 車輪和輪胎。越野汽車花紋輪胎能夠在軟路面上附著性好，越野能力強，適用于礦山、建筑工地以及其他一些松軟路面上使用。采用越野花紋輪胎最適合高機動越野車在山區(qū)行駛。

3.7 電器部分

3.7.1 蓄電池。采用免維護蓄電池，在越野車合理使用過程中，不需添加蒸餾水，例如短途車可行駛10萬km，長途車可行駛40萬～48萬km，不需進行維護，可用3～4a不必加水，電樁腐蝕較輕，蓄電池自放電少。

3.7.2 照明系統(tǒng)。高機動越野車上采用的信號燈主要有制動信號燈、轉(zhuǎn)向信號燈、報警信號燈等。

3.7.3 汽車儀表。高機動越野運輸車儀表主要包括車速里程表、機油壓力表、燃油表、水溫表等。

3.7.4 汽車起動機。高機動越野運輸車采用減速起動機比普通起動機的體積、質(zhì)量約減小30%～50%，并便于安裝，提高了起動轉(zhuǎn)矩，有利于低溫起動。

3.7.5 交流發(fā)電機。高機動越野運輸車采用電壓為12V、電流為30A的交流發(fā)電機。

4 通過性幾何參數(shù)

汽車的通過性是指它能以足夠高的平均車速通過各種壞路和無路地帶及各種障礙的能力。汽車的通過性主要取決于地面的物理性質(zhì)及汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù)。

最小離地間隙：反映了汽車無碰撞地通過地面凸起的能力；縱向通過角：反映汽車能夠無碰撞地通過小丘、拱橋等障礙物的輪廓尺寸，角度越大，汽車的通過性越好；接近角：角度越大，越不易發(fā)生觸頭失效；離去角：角越大，越不易發(fā)生托尾失效；最小轉(zhuǎn)彎半徑：角度越小，汽車的機動性越好。

通過查閱《汽車工程手冊》等相關(guān)資料分析計算，最小離地間隙為350mm、接近角45°、離去角35°、最小轉(zhuǎn)彎直徑10m。

5 結(jié)語

0.25t高機動越野運輸車在我國有非常廣闊的用武之地，適合中國的國情，使道路狹窄山區(qū)百姓致富路走得更快，對我國的汽車工業(yè)發(fā)展也有促進。高機動越野運輸車采用4×4驅(qū)動方式，其主要部件有發(fā)動機、變速器、分動器、輪邊減速器、主減速器等。0.25t高機動越野運輸車其主要特點是：爬坡能力強、動力性和后備功率高、機動靈活、離地間隙大，傳動比大、通過性好。

作者簡介：王文斌（1981—），男，山西太原人，太原鐵路局晉太集團實業(yè)有限公司助理工程師。

（責任編輯：秦遜玉）