王宇1 张美荣2 赵毅慧3
（1.内蒙古第一机械集团股份有限公司科研所，包头 014030；2.内蒙古第一机械集团股份有限公司科研所，包头 014030；3.内蒙古第一机械集团股份有限公司科研所，包头 014030）
【摘要】对四轴车辆下坡驻车进行受力分析，建立车辆下坡驻车的数学模型，对影响车辆在坡道上驻车的影响因素进行分析，为整车总体设计时，一桥是否设置行驻一体制动器提供理论支撑。
关键词：下坡驻车；轴荷转移。
中图分类号：U462
Research on the factors of Four-axle vehicle parking on the slope
Wang Yu1 Zhang Meirong2 Zhao Yihui3
(1.Inner Mongolia First Machinery Group CO.,LTD,BaoTou,014030; 2.Inner Mongolia First Machinery Group CO.,LTD,BaoTou,014030; 3.Inner Mongolia First Machinery Group CO.,LTD,BaoTou,014030)
【Abstract】Analyze Force of four-axle vehicle parking on downhill and build a mathematical model of vehicle parking downhill. This paper analyzes the influencing factors of vehicle parking on the ramp, and provides the theoretical support for whether one bridge is equipped with a row-parking brake in the overall vehicle design.
Key words: Downhill Parking; axle load transfer.
1背景
多轴车辆具有功率大、强度高等特点，被广泛的应用于导弹发射、轮式装甲车等军事领域，同时其在大型起重机等民用领域同样有突出表现。如白俄罗斯SS-25地对地洲际战略导弹系统配套底盘（1414），单桥荷15t，总重量105t[1]。德国拳击手轮式装甲车（88），该车型采用模块化设计，通过不同模块的组合速变，能够实现10多种车型之间的快速切换，满载重量可达33t。徐州重工业集团自主研发的QAY500全地面起重机采用8桥全地面底盘，时速可达75Km/h。
驻车制动用来实现车辆在平直道路或坡道上稳定停驶，是车辆最重要的功能之一。轮式装甲车对机动性要求较高，常采用前两桥转向，而转向桥安装的具有行驻一体功能的制动器占用轮舱空间较大。目前轮式装甲车辆制动器布置采用的方案主要有两种：车内空间有限，牺牲一部分驻车制动性能以减少一桥制动器对轮舱空间的占用，一桥安装仅仅具备行车制动功能的制动器；另一种方案是车内空间充裕，一桥安装具有行驻一体功能的制动器，保证驻车制动性能。
本文将通过对影响车辆在坡道上驻车的影响因素进行分析，为整车总体设计时，一桥是否设置行驻一体制动器提供理论支撑。
2.车辆坡道上驻车影响因素的确定及分析
2.1建立车辆下坡驻车时的数学模型
为简化整车模型，对底盘作假设：底盘车架为一刚性物体，计算时不考虑车架形变；底盘上各车轮及车轮上的悬架可等效成弹簧且刚度相同[2]；制动器能提供的驻车力矩足够大。
车辆在坡道上驻车时，与水平路面上情况不同，车辆姿态发生变化，受力分析如图1所示。受悬架的约束，质心只在高度方向发生变化，根据车辆在坡道上的受力分析，列静力学方程[3]。
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图 1下坡驻车受力分析
假设车资变化时，悬架和质心位移量为Xi，悬架刚度为K，悬架初始形变量为x。
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因此，影响车辆能否实现坡道驻车的主要因素有：轮胎与地面的摩擦因素，驻车坡道的坡度以及轴荷转移程度。根据以上计算分析，轴荷转移程度与悬架刚度、轴距及质心位置密切相关。
2.3影响因素分析
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图 2 坡度对驻车能力的影响
随着坡度的增加，车辆在坡道上驻车的能力下降，达到某一临界值后，车辆将无法驻车。该临界值的大小和轮胎与地面摩擦因素、质心位置、轴距、悬架刚度等均有关联。依据GJB59.12，一般装甲车辆驻车坡度要求不小于30°。
进一步计算分析发现，增大轮胎与地面的摩擦因素或车辆质心后移，可提升车辆可驻车的坡度，使其满足30°驻坡要求。四轴车辆的轴距和悬架刚度对车辆驻车能力影响较小。
对于上坡驻车而言，由于四桥轴荷增加，当选用制动能力足够的制动器时，一桥无驻车制动功能仍然可以实现车辆在30°坡上驻车。
2.4 结论
（1）轮胎与地面的摩擦因素增大，可以提升车辆可驻车的坡度。一桥无驻车制动功能时，尽可能选择抓地力好的轮胎。试验时，要保证试验场地干燥、无杂物。
（2）整车设计时，车辆质心足够靠近后桥时，一桥可选择无驻车制动的制动器。
（3）悬架刚度和轴距对车辆驻坡能力影响较小。
（4）以德国拳击手步兵战车为例，当质心位置L＜400，h＜1300，轮胎与地面摩擦音素u＞0.8时，一桥不设置驻车制动，可以实现车辆在30°坡道上驻车。
3结束语
本文给推导了四轴车辆驻车制动的计算公式，分析了坡度、轮胎与地面摩擦因素以及悬架刚度和整车轴距等因素对车辆坡道驻车的影响，并指出一桥可以不设置驻车制动的情况，为整车总体设计时提供一定的理论依据。
参考文献
[1] 赵建国.多轴车辆制动性能方针分析[D]. 长春.吉林大学.2014.
[2] 丁伟，高浩，张坤，等，多轴车辆轮荷计算方法研究[J].汽车技术，2014，（10）：18-20.
[3].俞志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2006:89-128.