基于广义汽车设计的高机动越野汽车研究

（一）高机动越野汽车整车主要技术参数第一组关键参数设计分析与设计流程的讨论

正如前面所述，在面对高机动越野汽车平台产品整车主要技术参数设计的一系列任务内容时，我们首先应抓主要矛盾或关键任务（此后均简称关键任务项）的完成。

并且，关键任务项的出现或存在方式，不是固定的。有时关键任务项是单一的、逐个出现的，而有时关键任务项则是以团队的方式出现的。这应是关键任务项出现或存在方式的一般规律或特点。并且，整车主要技术参数设计的第一个关键任务项就是以团队的方式出现的。

众所周知，一般来说，乘用车整车平台产品设计流程的第一项设计任务内容为座位数和乘坐空间尺寸的目标要求。而高机动越野汽车、一般机动性越野汽车、普通商用车及载货类的皮卡产品，其整车产品平台设计流程的第一项设计任务内容却是额定许可总质量参数的设计。因此，通常认为整车产品平台设计流程可分为：乘用车整车平台产品整车参数设计流程和非乘用车整车平台产品整车参数设计流程两大类。

并且，这两大类整车平台产品整车参数设计流程是大同小异的，即乘用车类整车平台产品整车参数设计流程在确定完成额定许可总质量之前需要事先确定乘员人数、乘员总质量及乘员的分布、乘员乘坐空间尺寸的要求，而后续设计流程则与非乘用车无异。

众所周知，汽车额定许可总质量参数是汽车行走系统与动力传动系统的设计依据，如果汽车总体设计师还没有完成整车额定许可总质量参数的设计，则后续的动力与传动系统设计、行走系统设计就会找不到设计依据，也就无从着手。因此，人们通常将额定许可总质量参数设计确定为非乘用车系列平台产品整车设计流程的第一项设计任务。

汽车总质量参数有额定许可总质量、整备质量、载质量。并且，三个总质量的数学关系十分简单，即：额定许可总质量（Ga）＝载质量（Ge）＋整备质量（Go）。

这似乎等于告诉我们，在实际汽车设计工作中，先确定载质量和整备质量与先确定额定许可总重没有什么区别。《汽车设计》教科书也是这样指出的：“在设计工作中，一般先确定载重量Ge和自重Go，然后确定总重Ga。但也有先确定总重，然后再确定汽车的自重和载重的。例如国外不少厂家的重型车系列就是按总重来划分的。即将同一总重，并且，将通用许多零部件的车型（包括基本型和不同轴距的变型）列为同一个型号系列。此时汽车总重是预先确定的，而系列中各车型的载重则是由总重Ga减去各车型的自重Go后得出（在吨位上不一定是整数）。这种设计方法可保证同一系列中各车型的总重一致，因而能充分利用通用部件的承载能力，同时也有利于总成的系列化。”

但是，在实际设计工作中，先确定额定许可总质量、控制整备质量，与先确定载质量、控制整备质量，却有着天壤之别！

当汽车平台产品的额定许可总质量确定之后，汽车的行走、承载系统，动力传动系统的负荷就得以（基本）确定，这是控制整备质量所需要的。而先确定载质量再控制整备质量，额定许可总质量就变成了整备质量的函数，即额定许可总质量不再是一个常数。汽车的行走、承载系统，动力传动系统的负荷就会随着整备质量的变化而变化。这就无形中加大了控制整备质量之工作的难度。我们有太多的经验教训表明，凡是在实际设计中先明确载质量，其整备质量的控制结果都不会理想；凡是整备质量控制较好的，无不是先确定额定许可总质量。特别典型的成功设计案例在东风汽车公司就可以找到，东风汽车公司技术中心在研发东风猛士平台产品初样车时，就是先明确其额定许可总质量为5 t，控制整备质量不大于3.25 t，最终成功实现了目标。同样在我国，这方面的反面案例比正面案例可多得多。

就平台产品整车主要技术参数设计流程来说，正如前所述，我们大家所习惯的是整车主要技术参数设计的第一步就是将整车额定许可总质量的具体设计取值明确下来。之后，再按所确定的整车额定许可总质量开展后续设计。例如，在研制某型号“原理样车”或“概念样车”时，其额定许可总质量先确定为4 600 kg，之后再行后续设计。按这样的流程完成的设计，经验告诉我们常常会出现轮胎承载能力利用系数不理想，即满足不了尽可能提高汽车整备质量利用系数的要求。

针对上述问题，笔者在研制某型号初样车时所采取的措施是：将非乘用车暨高机动越野汽车整车平台产品的整车主要技术参数——额定许可总质量参数设计分成若干个步骤来完成。

额定许可总质量参数设计流程（一）：

设计确定整车额定许可总质量参数设计取值的大概范围，即不是直接先明确整车额定许可总质量的具体数值，而是先明确整车额定许可总质量的取值范围。

在整车主要技术参数设计流程方面，增加一项任务内容或增加了一步：明确设计对象的额定许可总质量设计取值范围。例如，笔者在设计某型初样车的额定许可总质量具体设计取值之前，就先明确设计对象的额定许可总质量的取值范围为4 300～5 500 kg，并且，整车机动性设计目标为高机动性，整车结构简单、重量利用系数高一并作为设计额定许可总质量的目标要求。

关于额定许可总质量设计取值的范围，也可称之为“设计取值的搜索条件”。它并不要求额定许可总质量的设计取值的范围尽可能地小，它只要求搜索的维度全面。并且，如果在落实这些“设计取值的搜索条件”时发现其中有矛盾的地方或方向不一致，有关设计人员应及时向“设计取值的搜索条件”的设计者——系列平台产品总设计师提出来，以便能及时地给予协调解决。类似“设计取值的搜索条件”的设计应是由系列平台总设计师完成或有关人员参与、集体讨论决定。“设计取值的搜索条件”的范围宽泛，并不能说明设计师的水平低。相反，狭窄也不能说明设计师的水平就一定很高。

按照上述额定许可总质量“设计取值的搜索条件”，可先得到有关设计结果为：高机动越野汽车整车驱动型式为4×4，可保证结构最为简单，重量利用系数也会最高；并且，满足“设计取值的搜索条件”的唯有采用前／后车轮轮胎均为单胎，并采用美国标准制作的高机动越野车用轮胎，轮胎规格为37×12.5 R16.5LT。

目前我国高机动越野汽车轮胎标准还没有出台，有关高机动越野汽车轮胎的技术标准还需要借鉴美国的。查阅美国有关高机动越野汽车轮胎标准，适合于整车驱动型式为4×4并前、后车轮均为单胎、整车额定许可总质量在4 300～5 500 kg范围内的高机动越野汽车，适用的轮胎规格为37×12.5 R16.5LT，除此之外，别无更好的选择。

系列平台产品型谱设计与打造系列平台产品整车主要技术参数设计技术平台的第一责任人，毫无疑问，应为系列平台产品总设计师。因此，上述的“设计取值的搜索条件”的设计制定者，应为系列平台产品总设计师；而其助手——系列平台产品总体设计师则是按其设计制定的“设计取值的搜索条件”完成“搜索”设计任务的第一责任人。

流程这样设计的用意在于：系列平台产品总体设计师按“设计取值的搜索条件”完成“搜索”设计任务的过程即是对系列平台总设计师设计输出的“设计取值的搜索条件”开展校对的过程，而系列平台产品总设计师设计制定“设计取值的搜索条件”亦是对系列平台产品总体设计师完成“搜索”的一种校对。笔者认为类似的这种“双向设计校对”是保证汽车产品设计质量的客观需要或要求。

关于设计校对，在此还想补充几句。

众所周知，开展设计校对是提高或保障设计质量的有效措施之一。可以说，我们也有过重视设计校对的过去。然而，不知从何时开始，或者说，在我们的汽车设计分工体系开始实行项目负责制时，我们在实际的设计工作中对校对就不如从前那么重视了。

上述现象所反映出的问题是：我们的设计、校对、审核和批准的责任分工体系没能适应汽车设计分工体系实行项目分工制。在实行按项目分工的今天，如果仍按照以前的习惯，即完成设计后，交由设计组组长来校对，校对通过后再交由科长审核……那么，难免会出现校对、审核者对设计任务、设计任务的要求都不甚了解的情况。

为此，笔者建议：重校对，轻审核。

重校对，即实施双向校对。对于设计内容属于提出设计任务的则由设计任务关联的完成方来做校对，对于设计内容属于完成设计任务的设计内容则由下达设计任务方来负责校对。例如，上述的“搜索”任务的提出者为系列平台产品总设计师，任务的完成者是系列平台产品总体设计师；任务提出者对任务完成者所完成的任务，负责校对，任务完成者则对搜索条件要求负责校对。并且，校对人应各自输出“校对分析报告”，并存档，备查。

我们的汽车设计效率不高和设计质量不尽如人意，谁该负主要责任？毫无疑问，在设计分工体系中，谁的职级最高，谁的责任就越大。职级高的各级总设计师不仅应负责将分管的设计任务完成好，还应对设计质量保证体系的设计负责。具体来说，他们还应对制定设计、校对、审核的分工体系的规范负责，并使其能与设计分工模式同步发展、进步。

额定许可总质量参数设计流程（二）：

为了能更好地完成高机动越野汽车整车平台产品的整车主要技术参数设计技术平台的打造任务，即为了能够更好地完成高机动越野汽车整车平台产品额定许可总质量设计任务，我们有必要对汽车许可总质量的概念做一下温习，并要借鉴商用车额定许可总质量设计的经验。

值得指出的是，由于该流程的任务属性对于高机动越野汽车系列平台产品整车主要技术参数设计技术平台的打造来说，属于学习、借鉴性任务，因此，建议系列平台产品总设计师与系列平台产品总体设计师并列为责任主体。

1.汽车额定许可总质量的概念

关于汽车总质量，被大家所熟悉的概念有汽车整备质量和汽车额定许可总质量。

汽车整备质量系指汽车产品经制造商检验确认设计配置齐备、合格，并油水加满、随车工具齐备（包括随车工具箱或包）后的汽车总质量。我国自主品牌汽车产品制造商所标出的汽车整备质量值，通常是汽车产品整备质量的公称值，而普遍没有给出整备质量的偏差值。汽车产品整备质量偏差值的大小，能很好地反映出汽车产品质量的总体控制水平。在此，祝愿我们的自主品牌汽车产品的质量控制也能早日给出整备质量的偏差，并力争整备质量的公差世界领先。

另一被大家所熟悉的汽车总质量的概念是汽车额定许可总质量。

关于汽车额定许可总质量，有两层意思：一是额定许可总质量是汽车产品制造商对汽车使用时总质量上限的一种规定，二是对汽车产品总质量上限的规定需要符合国家有关标准和企业标准的要求。企业标准可能会高于国家标准对产品的要求。简言之，汽车额定总质量系指在该总质量条件下使用该车型，从充分发挥该车型的载运能力并保障行驶安全两方面综合来看，应属于最佳状态。另外，额定总质量系指汽车制造商在满足国家有关的汽车标准和法规等要求的前提下自主标明的汽车整备质量与额定载质量之和，或者说，额定许可总质量系指在汽车制造商指定的汽车设计使用（或适用）道路条件范围内，整车诸项技术性能指标可达标称的整车总质量的最大值。

并且，就最常见的4×2或4×4的二轴汽车来说，汽车额定许可总质量的数值，等于汽车前轴和后轴的额定轴荷之总和，即额定许可总质量＝前轴额定轴荷＋后轴额定轴荷。并且，额定许可总质量小于下面即将要讨论的汽车最大许可总质量。

值得强调的是，汽车额定许可总质量是不随汽车具体使用道路或地面条件的类型而改变的。例如，高机动越野汽车设计适用的道路（或地面）类型最为广泛，它既能适用于普通乘用车或普通载货汽车所能适用的各级公路和非等级公路，以及乡村道路，也能适用于一般机动性越野汽车能适用的道路或地面，甚至于更加苛刻的道路或地面条件，但是，其额定许可总质量的数值却是固定不变的。不能说在一般路上是一种额定许可总质量，在公路上行驶又是另一种额定许可总质量。例如，本篇所列举的某轻型高机动越野汽车产品平台的额定许可总质量就固定为5 000 kg。而不是道路条件好时，额定许可总质量就大一些，反之则小一些。

2.汽车最大许可总质量与汽车经济总质量的概念

汽车最大许可总质量系指在该总质量条件下使用该车型仍能保障行车安全。但是，如果长期这样使用，势必会影响到汽车有关零部件的耐久性和可靠性，进而使得用车的效益有得也有失、得失相抵，甚至于得不偿失。或者说，在最大许可总质量条件下使用该车型，一旦发生了安全事故，也不会是因为汽车实际总质量达到了最大许可总质量。

例如，前面所举的高机动越野汽车平台产品，对使用道路条件没有限定条件，则整车技术性能可达到标称的技术性能指标的汽车额定许可总质量为5 000 kg。但是，如果对使用的道路条件加以限定，如使用道路条件限定为公路工况，那么，其整车最大许可总质量势必会高于其额定许可总质量许多，最大许可总质量可达5 820 kg。这时整车的爬坡与加速能力等就会相应地低于整车技术性能的标称值，但是，与整车行驶安全有关的性能指标必须满足国家有关法规的要求，如制动性能等指标。

总之，关于汽车最大许可总质量，笔者建议只有当汽车运载的货物之整体性制约了无法按额定许可总质量来完成运载任务，并且，所行驶的道路或地面条件也允许时，才能按汽车最大许可总质量来装运。

就二轴式汽车来说，最大许可总质量＝前轴额定承载能力＋后轴额定承载能力。并且，汽车最大许可总质量＞汽车额定许可总质量。关于车轴的额定承载能力，请见后续有关内容的阐述。

汽车经济总质量系指在实际总质量大于经济总质量的条件下使用时，就不会被人们认为是不经济的，也就是说，按经济总质量来使用该车型就不被认为是对汽车运载能力的一种浪费。汽车总质量的覆盖区间或覆盖面是系列整车平台产品设计一个十分重要的概念，其具体数值等于系列车型中的额定许可总质量相邻两款车型的最大许可总质量之差值，也就是说，某车型的经济总质量等于该车型的最大许可总质量减去该车型的总质量的覆盖区间。例如，下面将要介绍的某轻型载货汽车的总质量覆盖区间为：最大许可总质量7 540 kg－经济总质量5 660 kg＝总质量覆盖区间1 880 kg

关于本篇所列举的某高机动越野汽车平台产品的额定许可总质量设计可借鉴的普通商用车设计的有关经验：对于4×2、双后胎普通商用车来说，后轴额定承载能力＝整车设计所选定的后轮轮胎的额定承载能力×4；而对于后轴单胎商用车来说，后轴额定承载能力＝整车设计所选定后轮轮胎的额定承载能力×2。例如，某轻型载货汽车设计所选用的轮胎规格为7.50～16LT、层级为12层级、充气压力为630 kPa，则按当时的国家标准GB／T 2977—2008，可查得该规格轮胎额定承载能力为：双胎为1 250 kg、单胎为1 400 kg。该车型后轴额定承载能力定义为1 250 kg×4＝5 000 kg。

后轴额定轴荷与后轴额定承载能力的比值，称为后轴额定承载能力利用系数。

关于普通4×2商用车后轴额定承载能力利用系数，考虑到其使用工况均为公路和一般乡村公路，相应的后轴额定承载能力利用系数通常在95％～100％范围内。

如果普通4×2商用车的设计风格或称设计特点趋向于“吃苦耐劳型”，则其后轴额定承载能力利用系数就应取比较低的数值，即接近于95％；相反，如果整车设计风格或特点趋向于“轻快型”，其后轴额定承载能力利用系数则应取比较高的数值，通常为98％～100％。

普通4×2商用车前轴额定轴荷的确定方法为：根据后轴的额定承载能力乘以后轴额定承载能力利用系数，即先确定出后轴的额定轴荷之后，再根据前／后轴额定轴荷的理想分配比例来计算确定前轴的额定轴荷。

例如，对于前轮单胎、后轮双胎，并且，前／后轮轮胎通用的普通4×2商用车来说，其理想的前／后轴额定轴荷的分配比例是前轴额定轴荷占比为33％，后轴额定轴荷占比为67％。说其比较理想，是因为这样的轴荷分配比例前轴和后轴轮胎的磨损会比较均匀。对于前／后均为单胎并规格亦相同的普通4×2商用车来说，其前／后轴额定轴荷的分配比例是前轴荷占比为45％，后轴荷占比为55％，是比较理想的。说其理想，同样是因为这样的轴荷分配比例前轴和后轴轮胎的磨损会比较均匀。对于前／后轮轮胎不通用，则理想的前／后轴的轴荷分配比例，就不能一概而论了。但是，其原则同样也以求得前、后轴轮胎磨损均匀为目标。

如前面所述，普通4×2商用车后轴额定承载能力等于后轮轮胎额定承载能力之总和。而前轴额定承载能力通常是根据前轴额定轴荷除以前轴额定承载能力利用系数来确定。而前轴额定承载能力利用系数，即前轴额定轴荷与前轴额定承载能力的比值，通常取值为92％～95％。

例如，前面举例的某商用车考虑到整车设计风格为所谓的“吃苦耐劳型”，因此，后轴额定承载能力利用系数取值为0.95，后轴额定轴荷设计取值为4 750 kg；再考虑到双后胎车型的前轴较为理想的前轴荷的占比为33％，可得该型商用车的额定许可总质量为：4 750／0.67＝7 090 kg。

前轴和后轴的额定轴荷分别为：前轴额定轴荷为7 090×0.33＝2 340 kg，后轴额定轴荷为4 750 kg。

如果前轴额定承载能力利用系数设计取值为0.92，则所要求前轴的额定承载能力为2 540 kg。由此可见，其前轴的额定承载能力不是按前轮单胎额定承载能力1 400 kg×2＝2 800 kg来考虑的，而是按所设定的前轴额定轴荷和前轴的额定承载能力利用系数来确定的。

综上所述，前面举例的商用车有关参数设计取值如下：

前轴额定承载能力设计取值为：2 540 kg；后轴额定承载能力设计取值为：5 000 kg；最大许可总质量就为：2 540 kg＋5 000 kg＝7 540 kg。

前轴额定轴荷为：2 340 kg；后轴额定轴荷为：4 750 kg；额定许可总质量为：7 090 kg。

可能有人会说，普通商用车最大许可总质量的概念没有多少实际意义。因为，商用车用户都知道商用车具有一定的超载能力，也就是说，商用车在实际使用中的最大许可总质量可以适当地超过其额定许可总质量。

然而，关于普通商用车的设计与使用，整车最大许可总质量的意义不仅仅是满足用户适当超载的需要。

笔者认为，上述有关汽车最大许可总质量的概念对商用车制造商实现产品系列化设计和商用车用户选购与使用其产品，都具有实际指导意义。

首先，商用车的最大许可总质量与经济总质量的差值即汽车总质量覆盖面或区间。例如，上面举例车型的最大许可总质量为7 540 kg，如果该车型的经济总质量定义为最大许可总质量的75％，即可将系列商用车的经济总质量的数值与最大许可总质量的数值之比，定义为商用车总质量覆盖（区间）系数，如上述最大许可总质量为7 540 kg的轻型商用车的总质量覆盖（区间）系数就为0.75。并且，值得指出的是，依据笔者对最近的和大约20年前的国外先进系列商用车整车主要技术参数的研读，随着商用车产品市场竞争的日益加剧，商用车总质量覆盖区间系数的取值已经由约20年前的0.75左右增大到了目前的0.83左右。

如果总质量覆盖系数取0.75的话，则该举例车型的经济总质量即为5 660 kg，该车型的总质量覆盖区间即为5 660～7 540 kg，而且，系列商用车的总质量覆盖区间应首尾相接，即系列车型、相邻车型的总质量覆盖区间应尽量不要有重叠也应尽可能地不要有间隔；上面举例的车型及与其构成姐妹系列的车型的总质量覆盖区间则应分别为：5 660～7 540 kg和4 250～5 660 kg

这样就可依靠上述两款总质量的产品平台来全覆盖（或者说全面满足）商用车用户对总质量为4 250～7 540 kg的各种需求。

上述最大许可总质量和车轴的额定承载能力等概念，除了可指导系列平台产品系列化设计之外，还对用户正确使用和选购商用车同样具有指导意义。

采用额定总质量较大的平台产品，从产品使用安全的角度来看，是没有任何问题的；可是，会出现购置成本较高，并且使用过程也不够经济等有关问题。例如，装载货物或改装车改装后的总质量大于额定许可总质量7 090 kg，但是，其总质量并没有大于其所选定的车型的最大许可总质量7 540 kg，并且，前、后轴的轴荷也均不大于其额定承载能力。这时根据最大许可总质量的定义，使用该平台产品是能够满足安全要求的。

那么，剩下来的问题就转化成了：当整车实际总质量大于平台产品的额定许可总质量而为整车的最大许可总质量后，其坡道行驶和越台阶的能力，无疑均会有所下降，这时关于能不能使用和如何使用额定许可总质量为7 090 kg的平台产品，现给出如下之分析。

整车实际总质量由7 090 kg增至7 540 kg，7 090／7 540＝0.94。而整车的爬坡能力、坡道起步能力、驻坡能力与整车总质量成反比，即上述这些方面的能力或性能均相应地下降到额定许可总质量条件下的94％。例如，作为N2类的普通商用车来说，标准法规要求在额定总质量条件下能够长时间地、稳定地在20％的坡道上驻车，而驻车之后就会有起步，这也就是说其坡道起步能力指标与坡道驻车能力指标同为20％（不必多言，标准法规的要求当属于最低要求，实际的商用车起步和驻车能力应会比20％略高或高一些）。可用此方法来判断整车总质量为最大许可总质量时实际的最大起步坡度和驻车坡度。即在最大许可总质量条件下，相应的整车爬坡能力、坡道起步能力与坡道驻车能力均下降了6％，并以此来选择最大许可总质量工况下的行车路线或道路条件。

除了汽车的坡道行驶能力，如坡道起步能力、坡道驻车能力和爬坡能力，这些性能指标会随着汽车总质量的增加反比例地下降之外，汽车越台阶的能力也势必会下降。下面就让我们来重点考查一下前面举例的商用车之最大许可总质量条件下的越台阶的能力与额定许可总质量条件下的越台阶能力的变化。

可用Ga×9.8×δ来表示汽车在额定许可总质量条件下越上台阶后的整车势能的变化量。式中，Ga为汽车的额定许可总质量，kg；δ为汽车额定许可总质量条件下能克服的台阶高度，m。

另外，可用Ga1×9.8×δ1来表示汽车在最大许可总质量条件下越上台阶后的整车势能的变化量。式中，Ga1为汽车的额定许可总质量，kg；δ1为汽车额定许可总质量条件下能克服的台阶高度，m。

汽车越上台阶后的势能增量，无非是来自发动机动力所输出的能量和由汽车动量（或动能）转变成的汽车势能。上述两种工况，在越台阶的过程中由发动机发出的能量输入对汽车势能增加的贡献（量或贡献度），可近似地认为是相同的；另外，总质量的增加对于汽车能克服的台阶高度有不利的一面，但也有有利的一面。首先，可利用的整车动量由于最大许可总质量7 540 kg要比额定总质量7 090 kg增加6.3％，相应的可利用的整车动量也增加了6.3％。这样就可粗略地认为利害相互平衡了。但是，随着所克服的台阶高度的降低，越台阶时的阻力系数势必会大为或有所降低。

因此，我们有理由认为：汽车在最大许可总质量工况下克服台阶的能力并非与汽车最大许可总质量呈线性反比下降，而是：

δ1＞δ×（Ga／Ga1），即

δ1＞δ×（额定许可总质量7 090 kg／最大许可总质量7 540 kg），

δ1＞0.94δ

式中δ1和δ的含义同上，Ga和Ga1的含义也同上。

可见，汽车在其最大许可总质量工况下，其前／后轴的轴荷也不超过其额定的承载能力的条件下使用，与其额定许可总质量工况下相比较，就坡道行驶能力来说，无疑会有所下降，下降的幅度与两种工况的总质量之比相同，即如果额定总质量为7 090 kg、最大许可总质量为7 540 kg，则总质量之比为7 090／7 540＝94％，则该车的最大许可总质量工况下的坡道行驶能力也随着其质量比下降至额定许可总质量工况下的坡道行驶能力的94％。但是，越台阶能力的下降幅度会小于总质量的增大幅度。

另外，了解一下我国道路的最大纵向坡度情况也是必要的。我国等级公路的最大纵向坡度为9％，城市道路的最大纵向坡度为12％，少数地下停车场的最大纵向坡度达15％。对于大量的非等级公路，如海防公路等，无疑会有纵向坡度远大于15％的路段，即需要使用变速器Ⅰ挡才能爬的坡。也就是说，如遇此类路段，可发挥汽车Ⅰ挡较大的爬坡能力并应避免在该种路段停车、起步。

综上所述，N2类普通商用车（实际）总质量为其最大许可总质量时的设计使用条件与额定许可总质量时的设计使用条件相比较，最大许可总质量所能适用的道路最大坡度也包括所能克服的台阶高度降低了6％～7％，即所能适用的道路最大坡度和克服的台阶高度与额定总质量与最大许可总质量的比值同幅度下降。这就要求在最大许可总质量工况使用时除了注意避免在个别陡坡上驻车和起步之外，还需要注意一点，那就是，应避开需要克服较高台阶的路段行驶。

额定许可总质量参数设计流程（三）：

本流程的任务内容：

（1）确定前／后轴轴荷分配比例；

（2）确定前／后轴额定轴荷；

（3）确定整车额定许可总质量；

（4）确定轮胎规格与胎压；

（5）确定前／后轴额定承载能力；

（6）确定整车最大许可总质量。

本流程任务责任的主体：系列平台产品总设计师是该流程任务内容的第一责任人。

关于本流程设计任务内容的设计分析之例解。

本篇所列举的某高机动越野车平台产品额定许可总质量参数与相关参数的设计取值为：

前／后轴轴荷分配为：前轴40％／后轴60％。

前／后轴额定轴荷为：前轴额定轴荷为2 000 kg／后轴额定轴荷为3 000 kg。

整车额定许可总质量为：5 000 kg。

轮胎规格为：37×12.5 R16.5LT、D级、负荷指数为123、轮胎断面宽为318 mm、自由直径为927 mm。

越野行驶时前／后轮胎压取值为：前轮胎压为190 kPa／后轮胎压为250 kPa。

公路行驶时前／后轮胎压取值为：前轮胎压为250 kPa／后轮胎压为350 kPa。

经查美国TRA（轮胎轮辋协会）工程设计手册，该规格的轮胎胎压为350 kPa时所对应的轮胎额定承载能力为1 746 kg，胎压为250 kPa时所对应的额定承载能力为1 360 kg。可得，有关设计结果如下：

公路工况暨充气压力为350 kPa时，该车型后轮胎额定承载能力为1 746 kg。

依据前面所介绍过的后轴额定承载能力设计指标确定的经验，即后轴额定承载能力设计指标应按后轴轮胎的额定承载能力来确定，后轴轮胎额定承载能力为2×1 746＝3 492 kg，后轴额定承载能力设计取值为3 490 kg，即后轴的额定承载能力设计取值与后轴的轮胎额定承载能力相同，为3 490 kg，或者说，当后轴轮胎的充气压力为350 kPa时，后轴轮胎额定承载能力利用率为

后轴额定轴荷3 000 kg／后轴额定承载能力3 490 kg＝85.96％关于前轴的额定承载能力设计取值与上述的商用车前轴额定承载能力设计取值同理，即应按前／后轴的轴荷分配比例与最大许可总质量的设计要求来计算取值。具体计算分析如下：

在公路工况下，前轴轮胎的充气压力设计为250 kPa，与之相对应的前轴轮胎额定承载能力为

但是，上述关于车辆前轴的额定承载能力设计不应按前轮的额定承载能力来取值，而应按最大许可总质量，即额定后轴承载能力3 490 kg／后轴额定轴荷占比60％＝5 820 kg。

前轴（不计前轮）额定承载能力为：最大许可总质量5 820 kg－后轴额定承载能力3 490 kg＝2 330 kg。

前轴额定承载能力利用系数则为：2 000／2 330＝85.8％。

越野工况：

后轴轮胎充气压力为：250 kPa；

后轴轮胎的额定承载能力为：1 360×2＝2 720 kg；

后轮的额定承载能力利用系数为：3 000／2 720＝110％。

而前轴轮胎充气压力设计取值为190 kPa，由于所选规格的轮胎在190 kPa胎压下额定承载能力在美国TRA工程设计手册上也查找不到，为此，笔者当时所采取的方法是：先利用《欧洲轮胎轮辋技术组织标准手册（ETRTO）2006》中所给出的、当实际充气压力Pr比推荐的充气压力Pref低时的计算轮胎承载能力的公式：

式中，Qr为当充气压力Pr比推荐的气压Pref低时的负荷能力；Qmax为与推荐气压Pref相对应的最大负荷能力。

经计算得充气压力为190 kPa时轮胎的承载能力为

该计算值与笔者的经验相接近。

为什么用欧洲轮胎标准中所给出的公式来计算美国轮胎的承载能力？对此，笔者解释如下：美国轮胎标准没有类似的轮胎承载能力计算公式。并且，笔者将采用欧洲轮胎标准中的公式来计算美国轮胎承载能力的结果只作为一种参考。除此计算外，还需要通过观测后轮荷为1 500 kg（即后轴荷为3 000 kg）、充气压力为250 kPa时的轮胎下沉量，并以观测到的后轮胎的下沉量作为确定前轮胎充气压力设计的依据，即前轮胎的充气压力以前轮荷为1 000 kg时的下沉量与后轮胎轮荷为1 500 kg时的下沉量相同作为设计目标，并据此确定在越野工况下前轮胎压取值为190 kPa。

也就是说，在越野工况下，前轴轮胎的额定承载能力利用系数与后轴轮胎的额定承载能力利用系数相近，即亦约为110％，或者说，越野工况下的前轴轮胎的额定承载能力为1 820 kg。

值得指出的是，采用欧洲轮胎标准中的公式来计算美国轮胎承载能力势必会存在误差，但是，无论是采用欧洲轮胎标准中的公式来计算还是采用笔者所采取的观测轮胎下沉量的方法，得出的结论是相同的，即所列举的平台产品在越野工况下行驶时，其前轴轮胎的充气压力为190 kPa，承担额定前轴荷2 000 kg是合适的。(www.xing528.com)

按此设计投入道路试验，起初笔者很担心越野工况和公路工况会出现轮胎不正常损坏的现象。例如，越野工况会不会出现脱胎或扒胎现象，即在较大的侧向力作用下，轮胎与轮辋出现一定量的、短暂的分离，使得较小的石子或粗砂粒有可能进入轮辋之间，而造成破坏轮胎的现象，公路工况会不会出现胎冠中部磨损过快的问题。幸运的是，大量路试表明上述设计是没有任何问题的。并且，专项试验也表明了该设计能很好地满足高机动越野汽车越野行驶时的平均接地比压≯260 kPa的要求。总之，上述车型有关的总体设计实现了额定许可总质量为5 000 kg，即比美国军车悍马H1参考样车额定许可总质量4 520 kg增大了接近10％，这样就为所设计车型满足整备质量利用系数的设计目标要求提供了保障，或者说，打下了十分理想的基础。

上面所举案例平台产品采用的轮胎规格与美国军车悍马车型的轮胎是完全相同的，只不过是，美国军车悍马车型轮胎的胎压，前／后均为250 kPa，并且，没有对越野工况与公路工况做出区分。这样可得悍马H1车型单侧车轮的额定承载能力为1 360 kg，相应车轴的额定承载能力为1 360×2＝2 720 kg。如果后轴的额定承载能力利用率取值为100％，后轴额定轴荷就为2 720 kg；如果前、后轴的额定轴荷分配比例为前轴占比40％，则整车的额定许可总质量就为4 520 kg。这正是美国军车悍马H1的部分整车设计。

然而，相比之下，美国军车悍马H1的部分整车设计是落后的，它明显不及本篇所列举的设计案例。

关于所列举案例平台产品前／后轴轴荷分配比例为：前轴40％、后轴60％。之所以这样取值，有两方面的考虑：一是这是轻型越野车前／后轴轴荷常见的分配比例，也就是说，按此取值是可行的；二是它不仅满足了所举案例平台产品整车对轴荷分配的需要，同时也为系列平台产品的系列化设计打下了很好的基础，或者说，也为探讨系列平台产品如何提高前／后轴总成的系列化、通用化，并用较少数量的平台产品去最大限度地覆盖社会对同类平台产品的多样化需求，做了有益的探讨。详见本篇后续的阐述，在此，不再赘述。

至此，我们已经讨论完成了高机动越野汽车系列平台产品整车主要技术参数设计任务的第一组关键参数的设计分析，即完成了额定许可总质量、轮胎规格与充气压力等设计分析。

（二）高机动越野汽车整车主要技术参数第二组参数设计分析与设计流程的讨论

1.高机动越野汽车平台产品整备质量控制目标的设计

整备质量控制经验（一）：

在整车设计初始阶段，关于控制整备质量的措施，除了此前所阐述的整车设计应控制整车额定许可总质量，并不应以额定载质量作为设计目标之外，还应该考虑到汽车产品的整备质量是由各零部件的质量所组成的，而零部件又可分成专用件、通用件和标准件三大类。整车设计控制整备质量的措施，建议对上述三种不同类型的零部件进行“因材施教”。

（1）关于专用件。可以整车许可总质量低8％～10％的、同类车型、结构与功能相同或相接近的零部件的质量作为参考，设计制定专用件的质量设计目标要求。

（2）关于通用件。可初步提出应在保证结构功能与结构尺寸或装配尺寸通用的前提下，对其提出减重8％～10％的设计目标（或将通用件的工作负荷提高8％～10％），而此时，则以减重件作为通用目标的对象，且减重前的通用件应被取消。

（3）关于标准件。应尽可能地充分发挥标准件的额定承载能力。

在整车设计的初始阶段所涉及的、自身质量占整车整备质量比例很高或最高的零部件正是标准件——轮胎与车轮。研究充分发挥轮胎的额定承载能力，合理设计整车额定总质量，是提高整车整备质量利用系数的有效措施之一。

整备质量控制经验（二）：

关于设定高机动越野汽车整备质量的经验方法是：在完成上述第一组关键设计任务内容后，即可完成关于4×4高机动越野汽车整备质量设计控制目标的设计制订。为此，需要先将整备质量分成上装和下装两部分：

其中，上装部分的总质量设计目标可参考同类车型的上装部分的总质量来确定。难点会是高机动越野汽车下装部分的总质量设计目标的确定，即高机动越野汽车平台产品三类底盘的整备质量设计控制目标的确定。

笔者在此给出高机动越野汽车4×4系列平台产品下装部分整备总质量控制目标设计的经验方法：

式中的0.55系数称为高机动越野汽车三类底盘的整备质量系数。该系数的取值亦应不是常数，而是随着汽车轻量化技术的不断提高逐渐下降的。并且，取值越低说明汽车产品工程技术水平越高。这里所给出的高机动越野汽车平台产品三类底盘的整备质量系数为0.55是本篇所列举的高机动越野汽车平台产品三类底盘整备质量系数的实际。

例如，本篇所举例的高机动越野汽车平台产品，其额定许可总质量为5 000 kg，则：G下＝5 000×0.55＝2 750 kg，其中0.55为三类底盘质量系数；而所列举的高机动越野汽车平台产品的上装部分总质量设计控制目标为不大于500 kg。则所列举的高机动越野汽车平台产品整备质量设计目标确定为不大于3 250 kg。

关于高机动越野汽车系列平台产品，如额定许可总质量为10 000 kg的车型，其下装部分的总质量设计控制目标则为10 000×0.55＝5 500 kg。而其上装部分的质量，不必多言，也会比上述额定许可总质量为5 000 kg的上装部分的质量大出许多。如果其上装部分的总质量为上述额定许可总质量为5 000 kg的平台产品上装部分质量的两倍的话，即500×2＝1 000 kg，则整备质量利用系数与前面所举例车型的相同，即同为0.538（1 750／3 250）。然而，额定总质量增加了1倍，其上装部分的质量不应该也随着增加1倍。假设额定许可总质量为10 000 kg车型的上装部分的质量为850 kg，这也就是说，尽管上装部分的质量增加了70％，但是，整车整备质量利用系数与前面所举例车型的相比较，还是有不小的提高。

可见，高机动越野汽车系列平台产品，随着额定许可总质量的增加，其下装部分的质量利用系数是不变的。但是，由于单位额定许可总质量所分担的上装部分的质量明显降低了，所以，额定许可总质量比较大的车型，其质量利用系数会随着额定总质量的增加而提高。

2.高机动越野平台产品整备质量质心高度控制目标的设计

各类汽车整备质量的质心高度，会由于车型不同而有所不同。就高机动越野汽车平台产品来说，整备质量的质心高度设计控制目标的设计可应用如下的经验方法。

在整车额定许可总质量条件下，并且，车厢为非平板式车厢，则高机动越野汽车的整备质量的质心高度的设计目标应控制为不大于车轮自由直径的90％。

例如，本篇所列举的高机动越野汽车平台产品车轮自由直径为927 mm，满载时，整备质量的质心距地面高度控制设计目标可为不大于927×0.9＝834 mm；而采用19.5R19.5规格轮胎的重型高机动越野汽车的整备质量的质心高度应控制为不大于1 035 mm（注：轮胎自由直径1 150×0.9＝1 035 mm）。

3.高机动越野汽车平台产品车厢地板上平面离地高度控制目标的设计

在完成了上述整备质量质心高度设计控制目标设计之后，接下来就应确定车厢地板上平面的离地高度，其经验方法是：在额定许可总质量的条件下，高机动越野汽车非平板式车厢地板上平面离地面高度可以控制为不大于车轮自由直径的数值。

例如，本篇所列举的高机动越野汽车平台产品，其车轮自由直径为927 mm，该车厢地板上平面离地高度设计目标则可为930 mm。而采用19.5R19.5规格轮胎的重型高机动越野车轮直径为1 150 mm，则其非平板式车厢地板上平面离地高度亦应控制在1 150 mm以内。

关于平板式车厢的离地高度，则应满足轮胎最小尺寸的要求。例如，本篇所列举的某高机动越野汽车系列产品平台的平板式车厢地板下平面离地高度应保证车轮上跳的空间满足以下条件：如果车轮向上跳动限值100 mm，则平板式车厢地板下平面离地高度的设计目标应为100 mm＋148 mm＝248 mm［注：148＝（举例车型车轮最小尺寸1 222－该车轮自由直径927）／2）］。这也就是说，所设计车型如果采用平板式车厢的话，车厢地板平面离地高度要在非平板式货厢的基础上增加250 mm。而采用19.5R19.5规格轮胎的重型高机动越野汽车如果车厢地板亦为平板式的话，则其离地高度增量应保证为车轮上跳的动行程＋228 mm［注：228＝（车轮最小尺寸1 606－车轮自由直径1 150）／2］。这也就是说，采用19.5R19.5规格轮胎的重型高机动越野汽车亦采用平板式车厢，并且，如果车轮上跳动的限值亦为100 mm的话，则车厢地板平面离地高度要在非平板式货厢的基础上增加330 mm。或者说，平板式车厢地板平面离地高度的增量为：车轮上跳动的限值S＋（车轮最小尺寸－车轮自由直径）／2。

4.高机动越野汽车平台产品整车轮距和整车所允许的质心高度的设计取值的设计分析

（1）高机动越野汽车平台产品整车轮距参数设计的要求。

要求1：“车同轨”的要求

众所周知，高机动越野汽车的重要使用条件之一，就是在无路的越野条件下行驶。并且，越野汽车行驶时，如果有前车车辙可利用，会对提高己车越野行驶时的平均技术速度有利。如果己车与前车“不同轨”，则前车的车辙反而成了妨碍己车提高行驶速度的不利因素。

因此，高机动越野汽车平台产品的轮距设计取值需要考虑与高机动越野汽车系列平台产品一同满足“车同轨”之要求。

法规标准对汽车外宽的要求为不大于2 500 mm；对轮荷的要求为不大于3 500 kg，即对于车轮为单胎的高机动越野汽车来说，轴荷则应不大于7 000 kg。

不需多言，高机动越野汽车系列平台产品中需要有能充分利用上述法规条款限制的车型。而轴荷接近7 000 kg的高机动越野汽车的轮胎规格考虑为19.5R19.5会是比较合适的，相应的该规格轮胎的最小双胎距为559 mm、轮胎的断面宽为495 mm。

考虑到系列高机动越野汽车平台产品整车外宽的限值为2 500 mm，则：

左右轮胎的外侧面间距设计取值为：2 500－（559－495）＝2 436 mm

该平台产品的轮距设计取值应为：2 436－495＝1 941 mm

该平台产品的左右轮胎的内侧间距则为：1 941－495＝1 446 mm

由此可见，高机动越野汽车系列平台产品的左右车轮轮胎外侧间距应不大于2 436 mm、内侧间距应不小于1 446 mm，即可满足高机动越野汽车系列平台产品“车同轨”的要求。也就是说，高机动越野汽车系列平台产品轮距的设计需满足上述左右轮胎外侧间距和内侧间距的要求。

要求2：侧向或横向稳定性的要求

对于读过《汽车理论》教科书的我们来说，汽车转向操纵稳定性一词都耳熟能详，并知道它所研究的内容是关于汽车转向性能要求的。

汽车方向操纵性与汽车行驶方向稳定性，实际上却是两个完全不同的概念。或者说，汽车转向操纵稳定性包含的概念有两个：一是汽车方向的操纵性，二是汽车方向的稳定性。汽车方向操纵性应系指汽车转向轮被输入转向指令的操作性和汽车关于所输入的转向指令之反应的准确性和及时性。然而，汽车方向稳定性则系指汽车维系行驶方向的能力，或者说，汽车维持行驶方向、抵抗地面或侧向风的干扰能力。《汽车理论》没有直接给出汽车转向操纵稳定性的定义，我们可从《汽车理论》“汽车的操纵稳定性”一章的主要内容来判断其谓之的汽车操纵稳定性，应系指汽车维系曲线行驶之曲率半径的稳定性之能力。可见，其关于汽车操纵稳定性的概念是一种特定工况下的汽车方向稳定的概念，而不是关于全面工况下的汽车行驶方向稳定性的概念。并且，其所给出的评价方法为：当汽车按某一给定的转向轮转角曲线行驶时，随着车速的增高其回转半径逐渐增大，称具有该转向特性的车辆具有不足转向特性。适量的不足转向特性是受用户欢迎的。如果随着曲线行驶车速的增高其回转半径维持不变，称之为中性转向。中性转向特性是最理想的转向特性。如果随着曲线行驶车速的增高其回转半径急速地变小，则称之为过多转向。过多转向是危险的。

汽车转向特性亦是随着其曲线行驶车速而变化的，即转向特性是随着其曲线行驶时的侧向加速度而变化的。人们对汽车转向特性的普遍要求，也就是最低要求为：在汽车侧向加速度不大于0.42g时，汽车的转向特性需保证为不足转向特性，且转向特性曲线不出现拐点，或者说，其转向特性曲线的拐点应出现在侧向加速度大于0.42g以后；汽车操纵稳定性较高要求为：在汽车侧向加速度不大于0.50g时，汽车的转向特性需保证为不足转向特性，且其转向特性曲线的拐点需出现在侧向加速度大于0.50g以后；汽车操纵稳定性的最高要求为：在汽车侧向加速度不大于0.60g时，汽车的转向特性仍需保证为不足转向特性，且其转向特性曲线的拐点需出现在侧向加速度大于0.60g以后。

汽车侧向或横向稳定性，通常要求“宁滑勿翻”，即汽车在侧向力的作用下，会发生左右车轮之间的轮荷转移。并且，随着侧向力的增大，左右车轮的轮荷转移亦增大。如果侧向力增大至车辆地面侧向附着的极限，车辆就会发生侧滑；如果侧向力增大至使得一侧车轮的地面支反力接近于零，车辆就有可能发生侧翻。侧翻比侧滑更危险，所以，有“宁滑勿翻”之说。

并且，随着汽车侧向加速度的不断提高，汽车的转向特性终将会由不足转向特性变成过多转向特性。比较一下随着侧向加速度的不断增高，司机宁愿发生侧滑还是宁愿发生转向特性变为过多转向特性呢？毫无疑问，司机的态度必定是两害相权取其轻。

人们关于汽车转向特性的愿望归愿望，现实则是当路面的附着系数比较大或足够大时，随着汽车行驶的侧向加速度不断增高，汽车转向特性曲线就会出现拐点，即转向特性曲线的拐点会先于侧滑出现；而当路面附着系数比较小或不足够大时，汽车则有可能先于转向特性曲线出现拐点而发生侧滑。由此可见，若想行车安全，最为稳妥的方法还当属控制好行车速度，避免车速过高。

综上所述，汽车侧向稳定性的设计要求为：①汽车转向特性曲线拐点所对应的侧向加速度应尽可能地提高；②汽车的侧向或横向稳定性，须满足汽车“宁滑勿翻”之原则的要求。

然而，上述两个方面对汽车轮距的要求是截然相反的。

汽车转向特性曲线拐点所对应的侧向加速度应尽可能地提高，这一点要求汽车轮距尽可能小一些。对此，我们有太多的经验表明：轮距较大的车型，将汽车转向特性曲线拐点所对应的侧向加速度值与轮距较小车型的汽车转向特性曲线拐点所对应的侧向加速度数值做到相同，几乎是不可能的，或者说，减小轮距是提高汽车转向特性曲线拐点所对应的侧向加速度值的有效方法。另外，汽车轮距的取值要足够大，才能满足“宁滑勿翻”原则的需要。

（2）高机动越野汽车平台产品整车轮距参数的设计取值和整车质心高度的设计分析。

作为高机动越野汽车平台产品，其轮距的设计取值应满足：在附着系数不大于0.75的路面上，仍可保证汽车“宁滑勿翻”。可按此侧向稳定性的设计要求来验算轮距与整车所允许的质心高度。

例如，本篇所列举的高机动越野汽车平台产品的轮距设计分析如下。

车同轨所要求的最小轮距为1 763 mm（1 763＝左右车轮内侧最小间距1 445＋轮胎断面宽度318），按此轮距并满足侧向力系数为0.75时，不发生侧翻，则整车满载时的质心高度为

并且，依据整备质量重心高度834×整备质量3 250＋额定载质量1 750×载质量重心高度hg＝1 175×5 000，则可得hg＝1 808，1 808－930＝878，878＜1 000，即不满足在净高2 m的车厢内均匀分布载质量后所形成的质心高度的要求，也就是说，1 763 mm的轮距小了一些，需要考虑适当将轮距再加大一些。

关于本篇所列举的高机动越野汽车平台产品，需要装载质量净高满足2 m要求解释如下。

本篇所列举的高机动越野汽车系列平台产品中的战地救护车，下铺铺面离车箱地板高度需要400 mm左右、上下铺之间的净空高需要800 mm左右，而上铺上方也需要800 mm左右的空间。这样车厢内部净高要求为2 m，并且，整车外高尺寸则为不大于2 980 mm［2 980＝930（车厢地板高地高度）＋2 000（车厢内高）＋车厢顶部厚度及弧形高50］。而且，高机动越野汽车系列平台产品车顶外高尺寸应满足道路车辆限高4 m的要求。可见，本篇所列举高机动越野汽车平台产品的整车外高不大于2 980 mm，这无疑是满足道路车辆限高4 m要求的。

本篇所列举的高机动越野汽车平台产品的轮距实际设计取值为1 820 mm。经校核可知：该轮距在满足侧向加速度0.75时，允许的整车质心高度为1 213 mm。834×3 250＋1 750×hg＝1 213×5 000，则可得hg＝1 917 mm，1 917－930＝987，而987≈1 000。并且，1 820＋319＝2 139，即满足车同轨所要求的车轮外侧间距不大于2 436 mm的要求。

另外，该轮距取该值既可满足在净高2 m的车厢内均匀分布载质量质心高度的要求，又可满足侧向稳定性的要求和车同轨的要求。

总之，本篇前面所举例的高机动越野汽车平台产品的轮距设计取值为1 820 mm，是一个很理想的选择。

综上所述，本篇关于高机动越野汽车平台产品整车有关技术参数设计的经验方法——整备质量控制目标、整备质量质心高度控制目标、车厢地板上平面离地高度控制目标设计的经验方法，以及所介绍的高机动越野汽车平台产品轮距设计分析方法，都是笔者多年不断总结、摸索的结果，对提高平台产品设计效率和保证平台产品设计质量都具有非常实用的意义。

（三）高机动越野汽车整车主要技术参数第三组关键参数设计分析与设计流程的讨论

至此，我们已经讨论完成了高机动越野汽车平台产品整车主要技术参数第一组关键参数设计分析与设计流程，并紧接着讨论完成了整车主要技术参数第二组参数设计分析与设计流程。值得说明的是，第一组参数之所以被认为是关键参数设计，是因为，如果没有第一组关键参数设计的完成，则后续的整车参数设计就无从着手，也就是说，会缺乏其设计依据；而第二组参数设计在完成第一组关键参数设计后即可展开，并且，第二组参数设计的完成可不分先后，也就是说，可同步完成。而且，第二组参数设计不会是完成后续整车参数设计所必需的设计依据，它只不过是当第一组关键参数设计完成后即有条件开展完成的一组整车参数而已。

总之，在完成了上述整车主要技术参数设计任务后，接下来需要完成的整车主要技术参数设计任务为本流程的任务内容，即整车轴距参数设计。

本流程任务责任的主体为系列平台产品总体设计师。

如果没有完成整车轴距参数设计，则后续的整车参数设计同样也会缺乏其设计依据。例如，如果轴距参数不确定的话，高机动越野汽车和其他类型汽车的地形通过性参数设计一样会无法展开，或者说，整车通过性参数设计就会没有或缺乏设计依据了。

因此，整车参数设计的第二项关键参数设计任务就是整车轴距参数设计了。

可能有人会认为，高机动越野汽车的轴距设计和其他类型载货汽车轴距设计一样，需要由系列平台产品总体设计师和造型设计师一道相互配合来完成，如果所设计车型属于乘用车的话，则只需要造型设计师独立来完成。上述关于汽车轴距设计的观点或看法，笔者是完全赞同的。

虽然，如果等待总体设计师与造型设计师相互配合提出轴距参数设计取值的建议，再去完成汽车设计的后续内容，无疑是可行，并且是稳妥的。但是，这势必会影响到汽车设计效率，会导致汽车产品研发周期被拖长。从这点来看，它又是不可取的。

然而，关于车型车轴距的设计，笔者根据相关车型轴距参数的统计数据和整车对轴距设计要求的理解，总结出了高机动越野汽车平台产品轴距参数设计的经验方法，在此与大家分享如下。

高机动越野汽车平台产品所采用的轮胎静力半径R0的7倍再加上轮胎的最小尺寸与轮胎自由直径之差，即可作为高机动越野汽车轴距的最小值：

例如，本篇所列举的高机动越野汽车平台产品的轮胎规格为37×12.50R16.5LT，该规格轮胎的最小尺寸为1 222 mm、自由直径为927 mm、静力半径为R0＝425.4 mm，利用上面的计算公式，可得该高机动越野汽车平台产品的轴距最小值为3 273 mm。美军悍马H1平台产品的轴距实际取值为3 300 mm，与采用该公式计算所得到的最小轴距的计算值3 273 mm是十分接近的。可以说，它们之间有相互印证的作用。

值得说明的是，上面的计算公式不仅可应用于高机动越野汽车平台产品轴距设计。将其应用到其他类型的汽车产品时，如当应用于普通商用车或普通乘用车时，只需将该公式中的车轮半径不按车轮静力半径来取值，而是取车轮自由半径的数值即可。

完成了轴距参数这一关键参数设计，即打开了汽车地形通过性参数设计的大门，详见下文的论述。

（四）高机动越野汽车整车主要技术参数第四组参数设计分析与设计流程的讨论

在我们走进汽车地形通过性参数设计的大门之前，先让我们温习一下汽车地形通过性的基本概念。

汽车地形通过性，也有人称之为汽车地面几何通过性。顾名思义，它是研究汽车与所行驶的地面或路面的几何参数之间相互关系的一门学科。并且，汽车地形通过性学科是汽车通过性学科的重要分支之一。汽车地形通过性学科与汽车地面通过性学科一起组成了汽车通过性学科。

并且，正如本书前面所指出的那样，汽车地面通过性的概念不适合在汽车产品的分类或在各类汽车产品定义中应用，这也就是说，汽车地形通过性的概念与设计理论在实际汽车设计中或许会比汽车地面通过性的概念与设计理论要重要一些。至少，汽车地形通过性的概念与设计理论和汽车地面通过性的概念与设计理论是同等重要或同样有意义。然而，在我国或在世界范围内，汽车地形通过性学科与汽车地面通过性学科之间的发展却存在着严重的不平衡现象。例如，汽车地面通过性学科，在20世纪七八十年代就已经建立起了相对完整、系统的理论，并且，到目前为止还都在发展进步中，同时，以研究汽车通过性为目标的汽车地面力学也被人们认为是汽车技术的一门新兴边缘学科，或是汽车技术学科众多分支中的又一个新的学科分支。

可是，与汽车地面力学研究相对火热的情形相反，关于汽车地形通过性参数设计理论，多年来却少有人进行研究。使得汽车地形通过性参数设计还停留在所谓的经验设计阶段，或者说，停留在所谓的对标设计方法阶段，而所取得的代表性成绩仅仅是关于汽车地形通过性试验方法的研究。

并且，所谓的汽车地形通过性参数设计的对标方法指如下两种。

方法（一）：

依据同类车型地形通过性参数的统计数据，以力求不落后于所掌握的同类车型地形通过性各项参数的统计平均值作为研发车型地形通过性诸项参数的设计目标。也就是说，该方法是一种与同类车型地形通过性参数的统计平均值来进行对标，确定所研发车型的地形通过性参数的方法。而不同的统计样本之间其统计平均值是不同的。因此，采用方法（一）的地形通过性参数设计结果，会受到主观对统计样本取舍的影响。

方法（二）：

为了消除采用方法（一）地形通过性参数设计结果会受到统计样本取舍的影响之缺陷，目前人们普遍采用或喜欢采用方法（二）。方法（二）要求全面掌握竞争对象车型的地形通过性参数。即不仅仅是了解竞争对象车型诸项地形通过性参数设计取值的结果，还要求掌握用户对竞争对象车型诸项地形通过性参数的偏爱与抱怨情况。这样要求的目的是避免追求过高的地形通过性参数设计取值，而有可能会造成不必要的整车其他方面技术指标的牺牲。该方法的具体步骤或要求为：

（1）针对用户对竞争对象的地形通过性参数的抱怨项，将抱怨项的设计取值做适当的提高。

（2）维持用户对竞争对象地形通过性参数偏爱项的设计取值不变。

（3）将竞争对象地形通过性参数的一般项（注：一般项系指既没有引起用户的偏爱也没有引起用户的抱怨）做全面、系统的分析之后，在确保用户对该项地形通过性参数不会出现抱怨的前提下，来做适当的调整。这样调整的目的在于更好地满足整车产品市场竞争力对整车地形通过性参数的各项技术指标的要求。

首先，无论是上述的方法（一）还是方法（二），都存在着不可避免的局限性，即只适用于产品研发的目的或与竞争对手产品相比较用户购买的偏好更强的汽车产品（如普通载货汽车、普通乘用车、SUV、皮卡、一般机动性越野汽车产品）地形通过性参数的设计，而不适用于高机动越野汽车产品的地形通过性参数设计。

其次，确定汽车地形通过性参数设计取值的所谓对标方法，不仅存在上述的局限性，还存在着如下之不足：方法（一）会受到主观对统计样本取舍的影响，而方法（二）所依据的用户对竞争对象车型地形通过性参数的评价之普遍性，即评价的全面性与准确性，亦是无法保证的。

总而言之，即使在所适用的类型产品上，上述所谓的对标方法亦带有主观片面性，或者说，没有排除片面性对汽车地形通过性参数设计方法的影响。更何况上述所谓的对标方法，根本就不适用于高机动越野汽车地形通过性参数设计。

因此，我们迫切需要研究、探讨能够针对或依据不同汽车产品类型，即汽车不同设计使用条件的汽车地形通过性参数设计的理论方法，以克服经验设计和所谓的对标设计方法存在的不足，特别是需要我们研究提出适合高机动越野汽车地形通过性参数的设计理论方法。

为此，需要我们通过对汽车地形通过性的诸项参数之间，汽车地形通过性参数与整车设计使用条件之间，汽车地形通过性参数与其他有关的整车技术参数之间的联系性进行全面研究，揭示出诸项地形通过性参数之间的联系性，以及汽车地形通过性参数与整车设计使用条件、其他有关的整车参数之间的联系性，建立起一套能够彻底克服主观片面性对汽车地形通过性参数设计取值的影响，或者说，能够完全依据汽车地形通过性参数和整车设计使用条件与其他整车参数（如轮胎参数和轴距参数等）紧密联系的汽车地形通过性参数设计的理论方法。也只有这样才能保证汽车地形通过性参数设计的高质量与高效率。同时，这也是推动汽车地形通过性学科推陈出新、向前发展的需要。

由于研究汽车地形通过性参数设计理论方法所需要讨论的问题点比较多，或者说，鉴于汽车地形通过性参数设计分析暨高机动越野汽车平台产品整车主要技术参数第四组参数设计分析与设计流程所要研究、讨论的内容比较丰富，并结合汽车地形通过性学科推陈出新、向前发展的需要，特将本内容单列第十二章来讨论。所谓的系统性研究，即它不再是对汽车地形通过性参数孤立地进行研究，而是将汽车地形通过性参数与汽车的设计使用条件、其他有关的整车技术参数联系起来进行研究。并且，也只有这样才能克服所谓的经验设计方法和所谓的对标设计方法所存在的缺陷，即缺乏系统性。

由此可见，高机动越野汽车平台产品整车主要技术参数第四组参数设计分析暨汽车地形通过性参数系统性研究，内容是丰富的，同时也是很重要的。与前所述的流程任务的第一责任人为系列平台产品总设计师相比较，本流程任务的第一责任人亦理应为系列平台产品总设计师。

（五）高机动越野汽车整车主要技术参数第五组参数设计分析与设计流程的讨论

在完成了高机动越野汽车平台产品整车主要技术参数第四组参数设计分析与设计流程的讨论之后，接下来就应讨论整车外形尺寸参数的设计分析与设计流程了。

笔者在“高机动越野汽车平台产品整车轮距和整车所允许的质心高度的设计取值的设计分析”中已给出高机动越野汽车平台产品整车高度尺寸的设计分析方法和高度尺寸的设计要求。在此，不再赘述。

下面要讨论的是整车长度和外宽尺寸的设计分析。

1.整车长度尺寸设计

当汽车轴距确定后，其整车长度就由前悬和后悬尺寸的大小所决定。

（1）关于前悬长度设计取值。前悬长度设计取值的原则为：在满足整车接近角设计要求的前提下，前悬要尽量短。同时，前悬长度的设计取值也要满足发动机舱内布置发动机的需要。并且，发动机舱内的空间不仅需要考虑一种发动机布置的需要，还要考虑有可能的系列发动机的布置需要。因此，通常情况下需要在总布置完成了某一型号发动机舱内的布置之后，才能最后确定。好在，前悬长度尺寸通常不影响整车其他设计内容的展开。例如，东风猛士平台产品的前悬长度的设计取值就是在确定接近角的设计取值要求为68.44°、实际接近角的设计取值为70°后，整车总布置完成了发动机舱内的布置后，才最终确定为567 mm。

（2）关于后悬长度设计取值。后悬长度设计取值的原则为：在满足整车离去角的设计要求的前提下，尽量取较大的后悬长度。后悬长度的取值需要以后悬车体强度所要求的后悬车体截面的高度与汽车的离去角的要求为准，也就是说，通常情况下，后悬长度要在总布置或车身产品工程确定后悬车体强度所要求的后悬车体截面高度之后，才能最后确定。同样，亦好在后悬长度通常不影响整车其他设计内容的展开。例如，东风猛士平台产品的后悬长度最终取值为850 mm，这样东风猛士平台产品的整车长度即为4 717 mm。

本篇所列举的高机动越野汽车平台产品的前悬为567 mm，由于既要使车体中部离地高度满足34.22°的汽车纵向通过角要求，又要避免整车底盘被抬起得过高，所列举的高机动越野汽车平台产品的轴距参数取值为3 273 mm，较之东风猛士平台产品的轴距3 300 mm减少了27 mm，但是，后悬长度在东风猛士平台产品的基础上增加了27 mm，仍满足离去角45°的要求。

综上所述，本篇所列举的高机动越野汽车平台产品的前悬长为567 mm、轴距为3 273 mm、后悬长为877 mm，整车设计长度尺寸为4 717 mm。

另外，笔者依据高机动越野汽车后悬长度的统计数据认为，整车方案设计阶段时可先把车轮自由直径的大小作为高机动越野汽车平台产品的后悬长度的设计目标，然而，最终后悬长度的取值应听取总布置工程师的意见。而关于前悬长度，在整车方案设计阶段亦可先把车轮自由直径的1／2作为前悬长度的设计目标，同样，前悬长度的最终取值应听取总布置工程师的意见。

或者说，高机动越野汽车在整车方案设计阶段，关于整车长度的初步设计目标，可取值为轴距＋1.5×车轮自由直径；后悬长度的初步设计目标，可取值为车轮的自由直径。

2.整车外宽尺寸设计

汽车设计概念的整车外宽通常系指汽车本体外宽，即不包含可调节位置的后视镜，并且，整车外宽应取前／后车轮的轮罩处（左右）的外宽、车轮轮毂或轮胎的外宽、驾驶室本体外宽及货厢本体外宽的最大值来计算。

值得指出的是，整车的外宽不应是车轮轮毂或轮胎的外宽（注：老型北京吉普的前轮轮毂的外宽即是整车的外宽，这是不安全的）。通常整车外宽取值为：前、后车轮的轮罩的外宽，或货厢本体的外宽。并且，对于前／后轮轮胎规格相同且均为单胎的高机动越野汽车来说，整车外宽需满足与前轮轮距的关系：高机动越野汽车整车外宽＝前轮的轮距＋整车设计所选规格轮胎的双胎最小中心距。对此，可查阅美国TRA工程设计手册给出的高机动越野汽车轮胎最小双胎距数值作为参考。而且，高机动越野汽车的后轮轮距不得小于前轮轮距，即应前／后轮的轮距等宽。

综上所述，本篇所列举的高机动越野汽车平台产品的整车长、宽、高尺寸分别为：

长4 717 mm×宽2 250 mm×最大外高限值2 980 mm。