淺談某型重載越野底盤設計特點分析

王京 　龐建中 　李建果 　王理然 　陳勇 　宋建新

摘 要：根據(jù)使用環(huán)境特點，針對性設計某車型越野底盤的結構，對該越野底盤的主要性能、結構、特點進行分析，使底盤性能具備良好的動力性、承載性能、路況適應性，結構上滿足改裝要求，適應使用環(huán)境等特點，分析保證底盤的各項部件的匹配，具備相應的系統(tǒng)設計特點。

關鍵詞：越野底盤 設計特點

A Brief Discussion on the Design Characteristics of a Heavy-duty Off-road Chassis

Wang Jing Pang Jianzhong Li Jianguo Wang Liran Chen Yong Song Jianxin

Abstract：This paper analyses the performances and design features of the heavy off-road vehicle according to its working condition and presents the power performance、bearing capacity、road adaptability、modified adaptability. Region adaptability should be needed for the heavy off-road vehicle， and the matching of the chassis and the corresponding design feature of the system is required.

Key words：off-road vehicle， design feature

近年來，我國重型越野汽車發(fā)展迅猛，尤其在世界各國、各地區(qū)武器裝備中日益凸顯重要作用。軍用重型輪式越野汽車在部隊中，擔任著主要運輸作用，輪式車輛的在特殊環(huán)境（ 如： 山地、林地、草原、丘陵、沼澤等特殊地形） 中執(zhí)行任務時， 機動性、操縱性、通過性、維修性及其它方面都要高于其它車輛。

本次介紹的某型重載越野底盤，為8*8底盤整車總重達到50000kg，總體設計主要參考ND2500GD2J6Z00 （北奔）車型。結合國內外先進的底盤車架技術，根據(jù)承載力要求，對車架和車橋承載能力進行分析，根據(jù)仿真分析結果進行加強。整車設計方面， 先確定底盤輪廓尺寸;對發(fā)動機及變速器動力模塊進行校核，重新分析載重力對動力模塊的影響，優(yōu)化動力模塊的懸置布置，確定發(fā)動機和傳動系的布置，懸架校核其承載力和彈性變形，滿足整車承載力要求及車架高度要求，確定前、后懸架。核算車架長度確定載貨空間。供油、進氣、排氣、傾翻、車輛電源及各總成的布置與車輛整體性能協(xié)調。提供了車輛性能參數(shù)。本車型次設計參考并借鑒了以往的現(xiàn)有車型結合成熟零部件技術， 在成熟車型平臺上進行了改進與創(chuàng)新！

1 底盤總布置特點

該底盤參考ND2500GD2J6Z00（北奔）越野汽車，驅動形式不變，仍為8×8，駕駛室為NG80B平頭短駕駛室。發(fā)動機采用渦輪發(fā)動機水冷，四沖程，直-6，增壓中冷，排量9.726L，功率大、油耗低。車架設計沿用為重型變截面I型車架， 后懸為非等高形式，根據(jù)有限元分析車架受力強度薄弱處，增加8mm加強板加強。車橋設計解決整車質量增加導致的驅動橋負載能力不夠、驅動橋齒輪強度不足無法滿足動力傳動要求的問題，現(xiàn)有7噸級第一、二驅動前橋的基礎上設計開發(fā)了10噸級第一、二驅動前橋，匹配的現(xiàn)有16噸級中橋和后橋。懸架系統(tǒng)的設計滿足第軸荷承載，前懸架第一、第二鋼板彈簧選用材料為50CrVA，板簧剛度達到520N/ mm，后懸架借用ND2500GD2J6Z00成熟平衡懸架結構。輪胎選用12.00-20-20PR輪胎的單胎負載可達4200kg，滿足四級公路運輸和承載力要求。

對該車型的車架三維模型的承載能力進行CAE分析，根據(jù)分析結果進行加強設計，滿足承載能力需求，設計開發(fā)10噸第一驅動前橋、10噸第二驅動前橋，并匹配16噸中橋、16噸后橋，根據(jù)承載能力需求，設計匹配開發(fā)前后懸架，根據(jù)重載時制動性能需求，設計開發(fā)符合需求的制動系統(tǒng)，提升制動系統(tǒng)壓縮空氣的壓力、提高驅動橋使用的制動氣室的尺寸以提升制動力矩。

2 整車主要技術參數(shù)

該8*8底盤自重13000kg，載質量為37000kg，整車總重達到50000kg，汽車外廓尺寸（長*寬*高）為12065*2500*3195（mm），軸距為1500+5350+1450（mm），滿載接近角/離去角（°）為33/27，最小離地間隙（mm）為340。通過水平壕溝（mm）為500，通過垂直障礙（mm）為400，整車最大爬坡通過40%縱坡。

3 良好的機動性是基本性能需求

該越野車底盤用于承載運輸特殊裝備等， 主要行駛于二級以下公路或越野路面，考慮到環(huán)境的復雜多樣性，如山地丘陵、林地草原、丘陵、沼澤砂石等特殊路面），需要車輛具有良好的動力性，以適應爬坡（或側坡）、克服路面行駛阻力，重載大的需要。

運行工況復雜，對底盤的動力及傳動系統(tǒng)提出了較高的要求，發(fā)動機最大扭矩必須滿足動力匹配需求，最大扭矩范圍較寬且低速扭矩大，才能夠適應重載低速爬坡的動力需求，并以充足的后備功率適應。通過對發(fā)動機性能分析，該越野底盤匹配WD615.38發(fā)動機，額定功率/轉速（kw/rpm）為280/2200。

根據(jù)最高車速計算公式：

良好公路時，，最大行駛速度為：。

根據(jù)爬坡度計算公式：

底盤的動力條件滿足爬坡度40%的要求，底動力性符合使用要求。

4 良好的承載性

整車重量達到50000kg，要適應多樣復雜的路況，并且還要考慮避免對板簧瞬時沖擊過大造成鋼板彈簧斷裂，一味增加板簧片數(shù)，勢必會增加板簧的剛度，對整車平順性是不利的，該底盤前后懸架采用了多片鋼板彈簧平衡懸架，適當增加單片厚度和寬度來增加板簧的強度。既滿足對強度的影響又不會對平順性造成影響。

車架作為車輛的主要承載體， 要求具有良好的強度，使用CAE分析方法對車架受力進行分析，找出車架受力時強度薄弱處，通過優(yōu)化設計分析計算，確保車架能夠滿足承載受力要求。

輪胎性能通過提高層級和氣壓以提高底盤整體的負荷能力。空間布置上要考慮尺寸限制，跳動影響，包絡干涉影響，以及維修操作等方面。

根據(jù)總質量，以及第一橋、第二橋，中橋、后橋承載的需要，匹配12.00-20-20PR輪胎，輪胎的單胎負載可達4200kg，滿足四級公路運輸，行駛速度級別不小于80km/h，可滿足承載需求。

5 良好的路況適應性和通過性

底盤的總體設計布置，使底盤的通過性接近角、離去角、最小離地間隙、縱向通過角、最小轉彎半徑等指達到最優(yōu)。

底盤按照各項指標進行了相應試驗，底盤通過靜側翻試驗、爬坡試驗、通過性（包括垂直障礙、壕溝、側坡）等試驗，按照里程分配進行了各項路面（包括高速環(huán)道、山區(qū)公路、凹凸不平路、越野路）可靠性行駛試驗，底盤的總體設計得到試驗驗證。

6 環(huán)境適應性

高溫濕熱環(huán)境，對底盤零部件進行分類，選取各類別中具有代表性的底盤零部件進行了濕熱、霉菌、鹽霧試驗，試驗執(zhí)行GJB150.9A《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法通過試驗》。底盤滿足在濕熱、霉菌、鹽霧的使用環(huán)境。散熱方面設計匹配加大了散熱器面積，風扇選用電子風扇并增大直徑，使散熱性能明顯提升。

低溫環(huán)境，采取配置發(fā)動機進氣管加熱格柵、配置燃油加熱器、配置帶加熱裝置的油量傳感器的措施，經(jīng)低溫起動試驗驗證，試驗結果為：-41℃低溫起動，在采用輔助裝置（液體燃油加熱器）后，預熱15分鐘后一次啟動成功。

7 改裝適應性

底盤整車布置設計時，就已考慮的上裝使用情況，并改裝和預留了技術接口，駕駛室后圍的進氣空濾采用上置式結構，不影響車架的上裝空間，排氣系統(tǒng)消音器采用下沉吊裝式結構，尾排口采用高位安裝， 車架兩側油箱和氣電瓶總成布置按照上裝布置情況預留更多使用空間，車架后懸長度適當調整，既滿足上裝使用空間，又能保證備胎的布置和使用，為能加大上裝的布置空間，所以將備胎布置在底盤后懸處，整車布置見圖4。

8 結束語

隨著使用地域、用途、用戶需求的不同。對于差異化需求，總體設計應該有對應不同需求的差異化設計，并且形成模塊化配置，依靠平臺集成組合應用。對于用戶的需求、反映的改進、問題反映，要全面考慮其使用地域區(qū)域特點，合理開發(fā)，形成豐富產(chǎn)品型譜目錄。

該底盤在此次設計開發(fā)過程中，借鑒同類型汽車的成熟配置和技術，并根據(jù)用戶使用特點，進行了設計改進，以提高了整車的承載能力、機動能力、環(huán)境適應性能力以及裝配整體匹配性為目的，滿足現(xiàn)代部隊用戶對車輛的使用要求。