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摘要:文章通過對典型越野工況進行分析,研究了影響車輛越野機動能力的影響因素,對提高軍用車輛越野機動性具有一定的參考價值。
關鍵詞:車輛;越野機動;影響因素
前言
未來戰爭對車輛裝備發展不斷提出各種新的要求,由于機動性能對于軍用車輛具有特殊重要的意義,提高車輛的機動性能是重中之重。為適應未來信息化戰場大縱深、地域廣和高速度的要求,車輛首先應具有在戰區各種道路或無路地帶的高速機動能力。文章對機動能力中平均越野機動速度進行研究,通過對典型的越野路面進行分析,找出影響車輛越野機動能力的主要因素,以便在車輛開發中有針對的進行設計優化。
1軍用機動能力概述
由于機動性能對于軍用車輛具有特殊重要的意義,一些發達國家將軍用車輛按機動性能進行了劃分,將軍用車輛劃分為高機動性、標準機動性和有限機動性車輛。所謂高機動性車輛,主要是指在多種復雜地域上具有較強行駛能力的車輛。這些地域包括:各種等級公路、等外公路、急造軍路、鄉村道路等道路;各種不平硬地面;沙漠、沼澤、灘涂等松軟地面;還有濕滑地面;冰雪地面等特殊地面;此外,還包括跨越溝坎、彈坑、凸嶺、水障、灌木等障礙。上述行駛能力包括:通過性能和安全行駛速度。從廣義上講,部分高機動車輛還應具備通過鐵路、輪船、飛機等運輸工具進行遠距離投送的能力。影響車輛越野機動能力主要是地形特征、車輛的性能及駕駛員的駕駛技能。文章主要對地形特征及其對車輛性能的要求進行分析。
2越野工況分析
地形特征直接影響車輛的性能發揮。車輛在等級公路或碎石路面上行駛,都具有良好的性能。但是如果車輛在有各種復雜地形的越野路行駛,情況就會變得非常復雜。在車輛越野行駛過程中,除了平時行駛時受到的摩擦力、驅動力和穩定性問題外,還存在著各種型式的自然障礙和人為障礙,地形特征是影響車輛越野機動能力的主要因素,如山坡、巨石、臺階、溝塹、坑洞和樹樁等。各種不平路段是一種特殊的障礙,這種路面凹凸不平,使車輛的傳動系統和懸架系統產生劇烈的振動,這些振動會傳遞到車身,嚴重影響車輛機動速度、可靠性和人員的疲勞程度。另外,軍用車輛行駛的路面通常是軟土,松軟路面是制約車輛(特別是重型車輛)越野行駛的重要因素。以典型的某軍方試驗場越野路為例,以丘陵地帶自然路面為主,局部適當修整,有效路面最窄處為4m,最大縱坡35%左右,包括砂石路、碎石路、河灘路、石塊路、泥濘路、坑洼、草地等典型越野路面及連續彎道、陡坡、凸嶺、側坡、扭曲、搓板等復雜地形。
3越野機動能力影響因素分析
3.1整車幾何尺寸
車輛的總體布置、結構和尺寸對車輛的越野機動性有著直接的影響。車輛的幾何特征,如接近角、離去角、縱向通過角、最小離地間隙,是影響車輛地形通過能力的關鍵要素。合理的車輛幾何特征可以使車輛在越野路面不會發生干涉危險,同時這些幾何特征不會對車輛的人機工程、質心高度等參數產生負面作用。
3.2動力性能
越野路面的彎道、坡道、凸嶺等路面,對車輛動力性提出了很高的要求。在越野路面行駛經常處于加速、制動工況,因此充足的發動機功率、良好的傳動系匹配及差速器型式是較高越野機動速度的基礎。而越野路中存在很多泥濘、松軟路面,為了在這些工況車輛驅動力得以充分的發揮,車輛必須具備較大的接地面積。
3.3制動性能
為了應對越野路各種障礙,減少車輛沖擊,使車輛不發生側翻、沖擊過大而損壞,使人員不過早疲勞,車輛會頻繁制動,以較低的車速通過障礙。因此,較大的制動力、較好的制動效能恒定性、較佳的制動時方向穩定性是車輛以較高速度機動的安全保障。
3.4平順性
良好的平順性,可以將路面的沖擊過濾和吸收,有效降低車輛振動,避免乘員疲勞,從而使車輛具有較高越野機動速度的能力。較高車輛通過惡劣路面時,還會產生懸架擊穿,此時將使車輛受力急劇增大、人員承受的振動加速度變大,嚴重影響車輛的可靠性和人員的疲勞度;懸架除擊穿外還會懸空,從而使車輪喪失部分驅動力,影響車輛的加速和制動性能。為減少路面的振動傳遞,懸架的剛度越小越好;而為了降低懸架的擊穿概率,要求具有較大的上行程和合適的懸架剛度;為了降低懸架懸空概率,又希望懸架剛度較小且具有較大的下行程。較大的懸架行程又會影響輪胎定位參數變化及整車布置,且彈簧本身結構特性及整車布置原因,懸架必須要在懸架剛度、車輪行程中取最佳優化值。因此,可以通過對越野路面分析,利用仿真軟件建立虛擬路面,對前后懸架的偏頻、阻尼比進行優化,從而使車輛達到這些性能的最佳平衡點。
3.5操縱穩定性
良好的操縱穩定性,可以使車輛以較高的速度通過彎道,從而提高越野機動速度。通過合理的懸架剛度匹配、較低的整車質心高度,必要時增加橫向穩定桿,使車輛具有良好的操縱穩定性。
4結論
越野機動能力是高機動越野汽車重要的技術特征。通過對典型的越野路面分析,影響越野機動能力的主要因素有整車幾何尺寸、車輛動力性能、制動性能、平順性、操縱穩定性等。通過對整車布置、發動機性能及發動機與傳動系的匹配、輪胎參數、制動參數、懸架參數等合理選擇匹配,使車輛具有較高越野機動能力,對軍用車輛越野機動性設計具有一定的參考價值。
參考文獻
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作者:劉常青 沈阿榮 單位:陜西重型汽車有限公司