轻型山地运输车战技指标方案论证

张岩，李嘉，郭志平（.西安职业技术学院，陕西 西安 7003；.内蒙古工业大学机械工程学院，内蒙古 呼和浩特 0005）

轻型山地运输车战技指标方案论证

张岩1，李嘉2，郭志平2
（1.西安职业技术学院，陕西 西安 710032；2.内蒙古工业大学机械工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051）

摘 要：该设计的任务是对需要在地区地形复杂，路况很差的道路运输设备和物资设计的一款山地运输车的方案论证。在初步确定山地运输车的总质量、最高车速范围、最大爬坡度、轮胎规格的基础上，首先，根据提供的原始参数和数据，对该车各主要总成进行选型，选择符合实际的发动机。其次，对山地车进行动力性和经济性分析，调整发动机与传动系参数的匹配，使其既能满足动力性需求，也能满足经济性要求，从而完成基础的方案论证。

关键词：山地运输车；发动机选型；数据拟合

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.10.038

CLC NO.: U469.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-104-03

引言

山地运输车，是指适合能够适应恶劣道路环境及野外行驶并运送紧急较轻物资的运输车,具有一定的越野行驶能力。本次要设计的山地运输车是一种能够在边区、灾区等路面状况差或无路地区运载较轻紧急物资的运输车，车辆爬坡度要求高、适应复杂道路环境状况，经常需要通过一些恶劣地带，能够到达一般的运输车无法到达的地区。综合以上国内环境道路的实际情况，现阶段国内国外的汽车研发的科学水平，以及设计中的技术和实际要求，轻型山地运输车的设计研发具有重要的实际意义和迫切的需求，因此，此次设计要充分考虑汽车的动力性、通过性、经济性等因素。

山地运输车设计的主要技术指标：（1）运输车总质量：2060kg，越野装备质量：600kg；（2）最高车速范围：60-70Km/h；（3）最大爬坡度：100%；（4）轮胎规格：215/80R16越野轮胎，外径：0.750m。

1、发动机主要性能指标的选择

1.1 发动机最大功率Pemax和相应转速NP

在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。

对于货车，式中第一项的数值大体一致。式中第二项是克服空气阻力功率的部分，它随A/m变化，所以第二项将随着总质量的增加而逐步减少[1]。下图是货车比功率与总质量的关系图。

由设计的主要技术指标得山地运输车的总质量是2060kg，比功率在15-23kw/t，由比功率公式（1）得Pe为41.2kw。

1.2 发动机最大转矩Temax及相应转速nT

（4）规模化发展用地难仍然存在。土地作为一种资源，越来越紧缺，由于耕地保护政策和禁养区限养区划定，使养殖用地进一步的缩减，未来不仅面临养殖人员的问题，更要解决养殖场地的问题。

根据公式（2-2）计算确定Temax

式中，α为转矩适应性系数，在1.1~1.3之间由发动机最大功率Pemax和相应转速NP和最大转矩Temax及相应转速选择型号为V1505-T发动机。

2、汽车变速器的传动比的选择

2.1 变速器最小传动比的选择

传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积，即最小传动比过小时，发动机的加速性不好，容易出现发动机的噪声和振动。但最小传动比过大时，发动机的燃油经济性就会不好，当发动机高速运转时噪声过大。所以最小传动比的选择应该兼顾动力性和经济性。所以山地运输车的变速器最小传动比为1。

2.2 变速器最大传动比的选择

确定最大传动比时，需要考虑三个方面的问题：最大爬坡度、附着率及汽车最低稳定车速。对于普通汽车来说，传动系最大传动比itmax是变速器1档传动比ig1与主减速器传动比io的乘积。当汽车爬坡时，车速相对较低，同时可以忽略空气的阻力，因此汽车的最大驱动力应如下计算：

式中：imax为最大爬坡度，imax=45度

由设计的主要技术指标得山地运输车的Ttqmax。在进行动力性分析时，无试验得到准确滚动阻力系数值，可用经验公式大致估算。

α=45%，轮胎外径：0.750m，r=0.750m；传动效率取0.82-0.85。

最大传动比确定后，还应计算驱动轮的附着率，检查附着条件是否满足上坡或者加速的要求。

综上所述，汽车变速器最高档的传动比为3.84。

2.3 变速器传动比的选择

在选定汽车的最小传动比imin、最大传动比imax及传动系的档位数后，应当确定中间各档的传动比。实际上，汽车传动系各档位的传动比大体上是按照等比级数分配的。

令公比为q，则q3=3.84所以q=1.566。最后四个档位的传动比为i1= 3.84，i2=2.45，i3=1.566，i4=1。

3、汽车动力性及燃油经济性计算

3.1 运用matlab绘制发动机驱动力—行驶阻力平衡图

运用表中各数据用matlab软件polyfit工具拟合发动机驱动力各档位F与车速v的关系式绘制发动机驱动力—行驶阻力平衡图。

图上所示为I、II、III、IV档位驱动力与速度的关系图，点划线表示的为爬坡档位的驱动力与速度的关系。图中红线为行驶阻力与车速的关系线，红线与IV档相交时，驱动力与行驶阻力达到了平衡，此时汽车的车速最高，最高车速约为67m/s。

3.2 汽车通过性的验证

由于不同行驶路面滚动阻力系数对汽车的通过性由一定的影响，现通过取用不同路面的滚动阻力系数，对汽车行驶时阻力与行驶车速及档位进行验证。在不同滚动阻力系数，发动机驱动力各档位F与车速v的关系式绘制不同滚动阻力系数发动机驱动力—行驶阻力平衡图。

图上所示为I、II、III、IV档位驱动力与速度的关系图，点划线表示的为爬坡档位的驱动力与速度的关系。图中红线为不同滚动阻力系数与行驶阻力与车速的关系线。由下向上分别为f=0.01，f=0.03，f=0.05，f=0.07，f=0.10的行驶阻力与车速的关系曲线。

3.3 汽车爬坡性的验证

由于山地运输车多运行在西藏、贵州等偏远地区，对汽车的爬坡性能要求较高，现通过取用不同路面的爬坡度，对汽车行驶时爬坡能力进行验证。不同爬坡度，发动机驱动力各档位F与车速v的关系式绘制驱动力-行驶阻力平衡图。

图5所示为I、II、III、IV档位驱动力与速度的关系图。图中红线为不同滚动阻力系数与行驶阻力与车速的关系线。由下向上分别为i=0%，i=20%，i=40%，i=60%，i=80%，i=100%的行驶阻力与车速的关系曲线。当i=100%时，红线与爬坡档曲线有交点，交点横坐标约为31m/s，所以所选发动机动力性符合设计要求的爬坡度100%。

4、结论

本文是对复杂路况设计的一款轻型山地运输车的方案论证。根据车辆提供的原始参数和数据，为山地运输车选择V1505—T型发动机,并根据V1505—T型发动机外特性曲线图，绘制驱动力-行驶阻力平衡图，利用直观的图例证明轻型山地运输车的动力性，突出山地车良好的动力性，爬坡性。发动机能够保证山地运输车的动力性，在此基础上，兼顾燃油经济性。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论（第五版）[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.

[3] 陈家瑞.汽车构造（第五版）[M].北京:人民交通出版社,2006.

[4] 蒋美华,齐丹,李慧梅,李栓成,童敏勇.装载机总体布局可行性分析研究 [J].工程机械,2006(08):7-12.

[5] 邓薇.Matlab 函数全能速查宝典[M].北京:人民邮电出版社,2012.

The Demonstration Program of Light Mountain Truck Tactical Technical Index

Zhang Yan1,Li Jia2,Guo Zhiping2
( 1.Xi'an Vocational and Technical College, Shaanxi Xi’an 710032; 2. Mechanical College of Inner Mongolia University, Mongolia Hohhot 010051 )

Abstract:The design task is in the area with complex terrain, poor road conditions road transport equipment and supplies designed a mountain truck demonstration program. In the preliminary determination of the total mass of the mountain truck, top speed range, the maximum gradeability, tire size, first, according to the original parameters and the data provided by the major assembly on the car selection, choose realistic engine . Secondly, the bike be dynamic and economic analysis, adjusted to match the engine and drive train parameters, it can meet the power demand, but also to meet the economic requirements, thus completing the basic demonstration program.

Keywords:Mountain transport vehicle; Engine selection; Data fitting

作者简介：张岩，助教，就职于西安职业技术学院，研究方向为发动机性能及其与车辆匹配技术。

中图分类号：U469.3

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2015)10-104-03