机动式气象保障车稳定性设计

机动式气象保障车稳定性设计

陈永付

（南京大桥机器有限公司江苏南京211101）

摘要：车载设备具有良好的机动性，但在设计时要考虑其安全性和稳定性。整车质心和轴荷分配要求满足车辆参数要求；整车爬坡能力及侧翻要满足军标要求；在工作时要保证设备的稳定。

关键词：质心；轴荷；安全性；稳定性

在现代战争中，车载设备具有良好的机动性和生存能力。现将某型气象保障设备及配套设备安装在一辆改装的依维柯越野车上（外型见下图），因此整车在行驶时的稳定性将直接影响车辆的行驶安全；在工作时的稳定性将直接影响系统工作的精确性和可靠性。在总体设计时必须考虑设备装车后车辆的安全性和稳定性。

一、整车质心位置及轴荷分配

在设计时，通过质量分配法求出车辆的整车质量G、质心位置O。根据力矩平衡原理求得轴荷分布：

前桥载荷：N1=G×a/L

后桥载荷：N2=G×（L-a）/L

式中：L为前桥距离后桥的中心距离即轴距（mm）

a为质心距离后桥的尺寸（mm）

代入该整车有关数据计算得：

N1=1892kg

N2=2554.5kg

通过与该型车底盘在满载时的参数进行对比，结果在其范围内，满足要求。

二、整车在行驶时安全性设计：

1.行使纵向安全性设计

（1）最大爬坡能力

最大爬坡能力是指汽车在最低档的情况下作等速行驶所能克服的最大坡度。现根据下列公式计算最大爬坡度：

Fw=（式-1）

Fw----最低挡行驶时的迎风阻力

A----迎风面积（m2）

VO----最低车速（m/s）

Cx----迎风阻力系数

Dmax=（式-2）

Dmax----最低档行驶时的最大动力因数

Fmax----最低档行驶时的最大驱动力（N）

imax=tg(arcsin)（式-3）

imax----最低挡所能爬行的最大坡度

f----滚动阻力系数f取0.015

根据以上三个公式计算得出：imax=65%

（2）驻车制动性

驻车制动性是指车辆在爬坡时的驻车制动能力，一般是靠手刹制动，路面对驱动轮产生地面制动力，实现驻车制动。

车辆在上坡时，根据力和力矩平衡条件求出驻车坡度：

i1=tgθ=

ψ1----纵向附着系数；取0.75（轮胎与干燥的水泥路面）

h----质心高度（mm）

代入相关数据计算得：i1=62%

（3）纵向翻倒

车辆以最低等速上坡行驶时，当前轮的法向反作用等于0时，车辆便会绕后轮向后翻倒。

由力矩平衡求车辆在不发生翻倒的极限坡度：

i2=tgθ=a/h

代入相关数据计算得：i2=96%

（4）纵向滑移

该车采用四轮驱动，在四轮不产生滑移的情况下，由力平衡计算得：

i3=tgθ=ψ1

即i3=0.75=75%

即车辆产生纵向滑移的临界状态时的坡度为75%。

i2>i3>imax>i1=62%，所以该车的最大爬坡度为62%；在60%的坡度上停车制动时不会下滑，且可以重新起步继续爬坡。满足GJB1380-92《军用越野汽车机动性要求》的规定（爬坡度不小以60%）。另外，由于纵向滑移的坡度小于纵向翻倒的坡度，因此在发生纵向翻倒前先发生纵向滑移，从而保证了纵向行驶的安全。

2.行使横向安全性设计

车辆在行驶时有发生侧翻的可能，必须对横向安全性进行设计。

（1）横向侧滑

车辆在横坡上静止或行驶时，当坡度角β1超过某一值时将会发生侧滑现象。

该车横向侧滑的极限角度由力平衡可计算：

iβ1=tgβ1=ψ2=45%

ψ2----横向附着系数，取ψmax=0.6ψ1

（2）横向侧翻

车辆在横向坡道上直线行驶或静止状态下，当坡度角β2超过某一值时将会发生侧翻现象。

该车不发生侧翻的极限坡度角β2由力矩平衡计算得：

iβ2=tgβ2=（b/2）/h=57%

b----左右轮距（mm）

保障车改装设计后车辆的制动性能、机械性能、安全性能、电动性能、防水和防尘性能与原车保持一致；改装设计是一项复杂的系统工程，通过对该车的安全性和稳定性设计分析，表明该车符合设计要求和国军标要求。

参考文献

[1]GJB1380-92《军用越野汽车机动性要求》

[2]扬航通.运输车爬坡能力分析.机电工程.1998（1）

[3]刘忠杰.电子设备厢式车行使稳定性探讨.电子机械工程.1998（5）

作者简介

陈永付、男、1979年1月、汉族、江苏江宁、工程师、大专学历，主要从事产品总体设计工作。