6×6 轮式车辆越障性能研究

（北京汽车集团越野车有限公司 北京 101300）

引言

6×6 轮式车辆需要满足一定的越障性能要求，越障计算分为越台阶和越壕沟2 种能力的计算[1]。越障能力既与车辆的结构和几何参数有关，又与驱动形式、轴荷和地面附着系数有关。本文在分析有悬架和无悬架的6×6 轮式车辆的基础上，对各轴越障受力情况进行研究，列出动力学方程，并进行比较计算。

1 6×6 轮式有悬架车辆越台阶

由于越障时车速很低，可根据分析受力图建立越障模型并求解。

车辆越障实际工况影响因素较多，为便于分析，做出以下假设[2]：

1）车辆左右对称，可简化为1/2 模型，左右轮越障状态相同。

2）车架为刚性车架，车轮为刚性车轮且半径相等。

3）忽略阻尼将独立悬架简化为弹簧，设各桥悬架刚度相同并为k，设作用在各车轮上的地面反力与悬架变形量呈线性关系。

4）整车质量简化为集中质量。

1.1 1 轴越台阶计算

由于越台阶时车速很低，可根据分析受力图建立越台阶模型并求解。

图1 为简化后的6×6 轮式有悬架车辆第1 轴越台阶分析图。

由∑FX=0，∑FY=0，∑MO1=0，以及地面反力与悬架变形量的关系，建立力学平衡方程组[3]，在车辆结构参数和路面附着系数已知的情况下，可以求得各轴受力和越台阶高度h1，见方程组（1）。

式中：F1、F2、F3分别为第1、2、3 轮受的地面反力；φ为地面附着系数；α 为F1与地面线夹角；G 为整车重力；R 为车轮半径；L2为1 轴到2 轴的距离；L 为轴距；a 为1 轴到车辆质心的水平距离；h1为1 轴越台阶高度。

1.2 2 轴越台阶计算

图2 为简化后的6×6 轮式有悬架车辆2 轴越台阶分析图。

同1 轴越台阶分析原理，根据图2 建立力学平衡方程组（2），计算越台阶高度h2。

图2 6×6 轮式有悬架车辆2 轴越台阶分析图

式中：h2为2 轴越台阶高度。

1.3 3 轴越台阶计算

图3 为简化后的6×6 轮式有悬架车辆3 轴越台阶分析图。

同1 轴和2 轴越台阶分析原理，根据图3 建立力学平衡方程组（3），计算越台阶高度h3。

图3 6×6 轮式有悬架车辆3 轴越台阶分析图

式中：h3为3 轴越台阶高度。

2 6×6 轮式无悬架车辆越台阶

无悬架车辆越障受力图与有悬架不同，整车无悬架，可简化为刚体进行分析。

2.1 1 轴越障计算

图4 为简化后的6×6 轮式无悬架车辆1 轴越障分析图。

图4 6×6 轮式无悬架车辆1 轴越台阶分析图

同6×6 有悬架车辆1 轴越台阶分析原理，建立力学平衡方程组（4），计算越台阶高度h1。

2.2 2 轴越障计算

图5 为简化后的6×6 无悬架车辆2 轴越障分析图。根据图5 建立力学平衡方程组（5），计算越台阶高度h2。

2.3 3 轴越障计算

图6 为简化后的6×6 轮式无悬架车辆3 轴越障分析图。

图5 6×6 轮式无悬架车辆2 轴越台阶分析图

图6 6×6 轮式无悬架车辆3 轴越台阶分析图

根据图6 建立力学平衡方程组（6）。

3 越沟壕

车辆越壕沟与越台阶只有一个换算系数的差别[1]，因此，可按公式（7）计算车辆的越沟壕宽度[4]。

式中：ld为车辆越沟壕宽度；li为相邻两轴的轴距；hi为单轴越台阶值，这里取最小值。

4 6×6 轮式车型越障计算

某6×6 轮式车辆尺寸参数如表1 所示。

表1 6×6 轮式车辆尺寸参数 mm

由以上可知，在车辆结构参数和路面附着系数确定的情况下，可以求得F1，F2，F3及各轴hi和ld。计算结果如表2 所示。

表2 6×6 轮式车辆越障结果 mm

由计算结果可知，无悬架车辆前2 轴越障能力强于有悬架车辆，但是第3 轴越障能力弱于有悬架车辆，而整车的越障能力应根据最弱的确定。所以，同一类型车辆，有悬架车辆越障能力高于无悬架车辆。

5 结论

通过分析对有悬架和无悬架车辆越障能力给出了分析计算的方法。由计算结果可知，6×6 轮式有悬架车辆越障能力强于无悬架车辆。