8非关联式悬架的多轴汽车轴荷计算
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关于整车轴荷分配的介绍与计算整车轴荷分配是指将整车总重按照一定的比例分配到各个轴上的过程,目的是为了保证车辆在行驶过程中各个轴组件的受力均衡,确保车辆的稳定性和安全性。
这个过程需要考虑到车辆的结构设计、载荷分配以及行驶要求等因素。
整车轴荷分配的计算方法有多种,其中较常用的是均衡法和气室积法。
下面将介绍这两种计算方法的原理和步骤。
首先是均衡法。
这种方法是根据车辆的结构特点和载荷情况,按照一定的比例将整车总重分配到各个轴上。
具体计算步骤如下:1.确定车辆的总重和各个轴的位置。
总重可以通过称重或者查看车辆资料获得,轴的位置需要根据车辆的结构设计来确定。
2.根据车辆的结构设计,确定各个轴的载荷比例。
一般情况下,前轴的载荷比例会比后轴大,且前后轴的载荷比例会根据车辆的用途和行驶条件而有所不同。
3.将整车总重按照确定的比例分配到各个轴上。
计算公式为:各轴的载荷=总重×载荷比例。
4.检查分配结果是否合理。
检查的重点是每个轴的载荷是否满足设计要求,以及整体分配结果是否与车辆的结构特点相吻合。
另一种计算方法是气室积法,该方法主要适用于空气悬挂系统的车辆。
具体计算步骤如下:1.确定车辆的总重和各个气室的位置。
总重可以通过称重或者查看车辆资料获得,气室的位置需要根据车辆的结构设计来确定。
2.根据车辆的结构设计和气室特点,确定气室的载荷比例。
一般情况下,前气室的载荷比例会比后气室大,且前后气室的载荷比例会根据车辆的用途和行驶条件而有所不同。
3.根据气室的载荷比例,计算每个气室的体积。
计算公式为:气室体积=总重×载荷比例÷重力加速度。
4.根据每个气室的体积,调整气室的气压。
调整气压的目的是使各个气室的载荷达到设计要求。
整车轴荷分配的计算是车辆设计和制造过程中非常重要的一环,其结果直接影响着车辆的操控性能和行驶安全性。
因此,在进行轴荷分配计算时,需要充分考虑到车辆的结构特点、载荷情况以及行驶要求等因素,确保分配结果符合设计要求。
计算三轴汽车轴的荷载需要考虑多个因素,包括车辆的总重量、重心位置、轴距、车辆的布局和道路状况。
以下是一个一般性的方法来计算三轴汽车轴的荷载:
1. 确定车辆的总重量:首先,您需要知道车辆的总重量,包括车辆本身的重量以及任何附加负载,如乘客、货物和燃料等。
2. 确定车辆的重心位置:车辆的重心位置是一个重要的参数,它影响到轴荷的分配。
通常情况下,重心位置是相对于车辆前轴的距离。
您可以通过测量或参考车辆的技术规格来确定。
3. 确定车辆的轴距:轴距是车轮之间的距离,通常以前轴和后轴之间的距离来表示。
不同车型的轴距可能会不同。
4. 计算前轴荷载:前轴荷载是指施加在前轴上的重量。
根据车辆总重量、重心位置和轴距,可以使用以下公式来计算前轴荷载:
前轴荷载= (总重量×重心位置) / 轴距
5. 计算后轴荷载:后轴荷载是指施加在后轴上的重量。
可以使用以下公式来计算后轴荷载:
后轴荷载= 总重量- 前轴荷载
6. 计算第三轴荷载(通常是驾驶室后的轴):如果车辆有第三轴,可以使用类似的方法来计算第三轴的荷载。
需要注意的是,上述计算是一个简化的方法,用于估算轴荷。
在实际应用中,还需要考虑车辆悬挂系统、道路状况、车辆速度、操控等因素。
对于特殊用途车辆(如货车、公交车、卡车等),可能需要更详细的荷载分析和计算。
此外,汽车制造商通常会提供有关车辆荷载分布的详细信息,可供参考。
如果需要准确的轴荷计算,建议咨询专业工程师或使用专业的车辆荷载计算软件。
三轴汽车轴荷计算在三轴汽车中,前轴、中轴和后轴分别由前、中、后悬挂系统支撑。
为了保证驾驶的稳定性和操控性,三轴汽车的轴荷要尽可能均匀地分配在各轴上。
根据实际情况,一般认为前轴荷占整车重量的40-50%,后轴荷占整车重量的50-60%,中轴荷一般较小,占整车重量的10-20%。
下面以一款小型轿车为例,详细说明三轴汽车的轴荷计算方法。
首先,需要确定整车的总重量。
总重量可以通过称重或计算来确定,其中包括整车自重、乘客和货物的重量。
假设整车的总重量为2000千克,那么前轴荷的范围为800-1000千克,后轴荷的范围为1000-1200千克,中轴荷的范围为200-400千克。
接下来,根据整车的布局和设计确定各轴的距离。
一般来说,前轴和后轴的距离是固定的,中轴的距离可以根据具体的设计来确定。
假设前轴和后轴的距离为1500毫米,中轴的距离为600毫米。
然后,根据整车的静稳定条件确定各轴的受力。
整车的静稳定条件是指在任何静止状态下,车辆的重心要落在受力点的中心线上。
根据这一条件,可以得出以下公式:前轴力乘前轴距离=后轴力乘后轴距离+中轴力乘中轴距离根据上述公式,可以得到以下两个方程:前轴力=后轴力+中轴力前轴力乘前轴距离=后轴力乘后轴距离+中轴力乘中轴距离将上述公式代入,可以得到以下结果:前轴力+后轴力+中轴力=整车总重量前轴力乘前轴距离=后轴力乘后轴距离+中轴力乘中轴距离根据上述公式,可以得出以下结论:前轴力=整车总重量乘后轴距离+中轴力乘中轴距离-后轴力乘前轴距离分之前轴距离后轴力=整车总重量-前轴力-中轴力中轴力=整车总重量-前轴力-后轴力综上所述,通过以上的计算方法,可以确定三轴汽车的轴荷分配。
根据实际情况和设计要求,可以对轴荷进行调整,以满足汽车的性能和安全性要求。
10.16638/ki.1671-7988.2020.19.040基于matlab非关联式悬架多轴汽车轴荷计算刘博,樊明玺,胡希春(北汽福田汽车股份有限公司奥铃技术中心,山东诸城262200)摘要:文章为非关联式悬架多轴汽车提出了一种各轴轴荷计算方法。
该方法综合考虑轴距、自由行程、弹簧刚度,两级刚度板簧因素,通过相似三角形原理推算出多轴汽车各轴轴荷的计算。
通过matlab建模以计算出各轴轴荷,并对各因素对轴荷的影响进行定量的分析。
关键词:轴荷计算;轴荷影响因素;非关联式悬架中图分类号:U467 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2020)19-125-05Matlab-based Calculation of Non-associated Suspension Multi-axis Vehicle Axle LoadLiu Bo, Fan Mingxi, Hu Xichun( Beiqi Foton Motor Co., Ltd. Oillin Technology Center, Shandong Zhucheng 262200 )Abstract: A method for calculation the axial load of each axle of non-correladted suspension multi-axle automobile was proposed. This method considers the wheelbase, free stroke, spring stiffness and two-stage stiffness factors comprehen -sively, and calculates the axle load of multi-axle automobile througe the similar triangle principle,Through matlab modeling,the axial load of each shaft was calculated and the influence of each factor on the axial load was analyzed. Keywords: Axle-load calculation; Factors affecting axle-load; Non-associated suspensionCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)19-125-05前言基于国家对汽车轴荷限值的规定《GB 1589-2016 汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》以及计重收费的实施,多轴重卡在承载性、经济性上较4×2卡车都具有很大优势。
悬架各工况受力计算公式表悬架各工况受力计算公式表是汽车设计师们必备的一份文档,因为悬架是汽车上最重要的零部件之一,它直接关系到汽车的运行性能和安全性。
本文将详细介绍悬架各工况受力的计算公式表,以帮助读者更好地理解。
首先,悬架是一个复杂的系统,由若干个部件组成,包括弹簧、减震器、传动轴、控制臂、节流阀等。
在实际工作过程中,悬架各部件都会承受不同的受力状态,如纵向加速、横向转向、制动、加速、刹车等。
而悬架各部件所承受的受力状态也是不同的,因此,针对不同的受力状态,悬架各部件的受力计算公式也是不同的。
以下是悬架各工况受力计算公式表:1. 纵向加速时,控制臂承受的力矩计算公式为:M = ma / FZ,其中m是汽车质量,a是车辆纵向加速度,FZ是轮胎垂直载荷。
2. 横向转向时,控制臂承受的力矩计算公式为:M = Fy * h,其中Fy是横向力,h是控制臂与地面垂直距离。
3. 制动时,制动力矩的计算公式为:M = W * (R - r) / 2,其中W是车辆重量,R是轮胎半径,r是制动器半径。
4. 加速时,驱动轴承受的力矩计算公式为:M = T /i * η * r,其中T是发动机输出扭矩,i是变速器传动比,η是传动效率,r是驱动轴半径。
5. 刹车时,制动器受到的压缩应力计算公式为:σ =F / A,其中F是制动力,A是制动器面积。
6. 路面颠簸时,减震器吸收的能量计算公式为:E = 1 / 2 * k * δ^2,其中k是减震器弹簧刚度,δ是减震器伸缩位移。
以上是悬架各工况受力计算公式表的部分内容,这些公式可以帮助汽车设计师了解悬架各部件在不同工况下所承受的受力情况,从而优化设计方案,提高汽车的性能和安全性。
总之,悬架各工况受力计算公式表是非常重要的一个文档,它涉及到汽车设计的方方面面,设计师们应该积极学习和掌握这些公式,以更好地提高汽车的性能和安全性。
多轴汽车轴荷的分析与计算多轴汽车轴荷的分析与计算是对汽车各个轴的重量分布进行评估和计算的过程。
在汽车设计和性能分析中,了解和控制车辆各个轴的轴荷分布非常重要,对汽车的稳定性、平衡性和操控性能都有着直接的影响。
本文将围绕多轴汽车轴荷的分析与计算进行详细的介绍和讨论。
在进行多轴汽车轴荷的分析与计算时,首先需要了解每个轴承载的重量。
汽车的重量主要分为整车重量和空重两部分。
整车重量是车辆装配好后的总重量,包括车身、底盘、发动机、传动系统等所有部件的重量。
而空重是车辆在未装配任何物品时的重量,主要包括车身、底盘、发动机、传动系统等固定部位的重量。
了解整车重量和空重,可以根据设计参数和经验,对车辆的各个轴承载的重量进行初步估算。
在估算各个轴承载重量后,接下来需要进行轴荷的分析与计算。
轴荷指的是车辆在运行过程中,各个轴所承受的垂直载荷。
轴荷的大小会对车辆的悬挂系统、制动系统、转向系统等产生影响,因此需要进行合理的计算和评估。
轴荷的分析与计算主要包括两个方面:静态轴荷和动态轴荷。
静态轴荷是指车辆静止时各个轴承载的重量。
动态轴荷是指车辆在运行过程中,加速、减速、转弯等各个工况下轴承载的重量。
静态轴荷和动态轴荷的计算方法不同。
对于静态轴荷的计算,可以采取以下步骤:首先,根据车辆的整体重量以及轴距、悬挂系统、车身结构等参数,按比例估算各个轴承载的重量。
然后,根据车辆静止时的安装位置和重心位置,通过静力平衡的原理,计算各个轴承载的重量。
最后,通过实际测试或数值仿真的方式,对计算结果进行验证和调整。
对于动态轴荷的计算,需要考虑车辆在加速、减速、转弯等工况下的轴承载重量的变化。
一种常用的方法是采用转向组角动力学原理,根据车辆的速度、加速度、曲率等参数,计算各个工况下的轴承载重量。
另一种方法是通过实际测试和测量,获取车辆在不同工况下的轴荷数据,并进行分析和统计。
需要注意的是,多轴汽车轴荷的分析与计算是一个复杂的过程,需要考虑许多因素,如车辆的结构、悬挂系统、动力系统、车速、路况、驾驶员行为等。
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一、整车重心及轴荷分配计算:
1.车辆各部件重心位置
2.部件重心位置列表
x,y——部件重心位置
m——部件重量
3.重心位置及轴荷验算:
轴荷计算:
公式: G2=∑m i x i/L (1)
G2——中、后轴轴荷 kg
m i,x i——部件重量和部件重心水平位置
L——汽车轴距+650 ㎜
将列表数据带入公式(1)
G2=18900㎏前轴 G1=6100㎏(24.4%)
按汽车厂提供数据,前轴允许载荷6500㎏,中,
后轴允许载荷19000㎏
结论:满足使用条件。
汽车重心纵向位置计算:
公式: L1=G2L/G L2=G1L/G
G——汽车总质量
代入数据: L1=3780㎜ L2=1220㎜
满载时汽车重心高度计算:
公式: h=∑m i y i/G (2)
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y i——部件重心高度 h——汽车重心高度
将列表数据代入公式(2)
h=1770㎜
空载时汽车重心高度计算:
仍用公式(2),减去垃圾重量
hg=1174㎜
二、汽车侧翻条件验算:
公式: tgβ=B/2h (3)
β——汽车侧倾稳定角 B——汽车轮距 B=1860㎜
代入数据: tgβ=0.792 β=38.3°≥32°
结论:满足使用条件。
三、危险工况校核计算:
该车在垃圾箱满载,用拉臂钩将垃圾箱拉上车,垃圾箱后轮临界脱离地面时,以汽车不翘头(即前轴负荷≥0)为安全。
感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算东风汽车工程研究院陈耀明2008年6月30日感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算本文分析的对象是第二轴采用半椭圆钢板弹簧和空气弹簧复合的空气悬架,其中空气弹簧的气压,也就是载荷由感载阀控制,而感载阀安装在第一轴,借助第一轴悬架的变形(静挠度)即其载荷来控制。
也可以说,第二轴和第一轴悬架之间存在一定的关联作用。
第一轴和第三轴均采用普通的钢板弹簧悬架。
以下分两大部分,一是静态轴荷的计算,二是最强制动时轴荷转移的计算。
1、静态轴荷各悬架无载时的相关位置如图1之A所示,承受簧载质量Gs而变形之后的位置如图1之B所示,基准线从1-1移到2-2。
定义各符号意义如下:Gs簧载总质量L簧载质量重心到第一轴的水平距离f簧载质量重心的垂直位移C、2C、3C第一、二、三轴悬架刚度(单边)1f、2f、3f第一、二、三轴悬架静挠度(变形)1L、3L第二、三轴到第一轴的水平距离2S、2S、3S第一、二、三轴悬架无载时弹簧到安装基准线的1垂直距离(亦可理解为无载时各轴车轮到与基准线平行的地面接触点的垂距,即空程)1R 、2R 、3R 第一、二、三轴在支承面上对簧载质量的反作用力(双边)根据平衡条件:0=∑Y ,Gs R R R =++321 ------------------------(1)01=∑M ,03322L Gs L R L R ⋅=⋅+⋅ ------------------------(2)根据变形一致原理,即各轴悬架变形按比例分配:2311221133)()()()(L L S f S f S f S f =+-++-+ ------------------------(3)由于感载阀安装在第一轴,其输出气压由第一轴悬架的静挠度(变形)控制。
因感载阀的输出气压与摆杆角度呈现线性关系,故设定:10f m p p ⋅+= ------------------------(4)式中 p 感载阀输出气压0p 第一轴悬架静挠度01=f 时感载阀的输出气压 m 第一轴单位静挠度所对应的感载阀输出气压 在变形不大的条件下,可认为空气弹簧的承压面积和有效面积变化率均不变,则:S p R A ⋅=2 ------------------------(5)式中 A R 空气弹簧承受的垂直负荷(双边) S 空气弹簧承压面积(单边) 将式(4)代入式(5),得:)(210f m p S R A ⋅+⋅= ------------------------(6)式中之S 、0p 、m 均为常数,且为已知。
轴荷分配计算公式轴荷分配,这可是个在车辆工程、机械设计等领域相当重要的概念。
咱们今天就来好好聊聊轴荷分配计算公式。
先来说说轴荷到底是啥。
简单讲,轴荷就是车轴所承受的载荷重量。
那为啥要研究轴荷分配呢?这就好比你挑担子,要是两边重量不均衡,走起来就费劲,还容易摔跤。
车也一样,轴荷分配不合理,不仅影响操控性能,还可能影响安全性和舒适性。
那轴荷分配的计算公式是咋来的呢?其实啊,它是通过对车辆的结构、重量分布等各种因素进行综合分析得出来的。
一般来说,常见的计算公式会涉及到车辆的总重量、轴距、前后悬架的刚度等等参数。
比如说,咱们假设一辆小汽车,总重量是 1500 千克,轴距是 2.5 米,前悬架刚度是 500 牛/毫米,后悬架刚度是 400 牛/毫米。
通过一系列复杂但有规律的计算,就能得出这辆车的前后轴荷分配比例。
我想起之前有一次,我在路上看到一辆车,开起来有点晃晃悠悠的。
后来一了解,发现就是轴荷分配出了问题。
那辆车经过改装,加重了后备箱的东西,结果导致后面轴荷过大,前轮抓地力不足,开起来就不稳当。
这就充分说明了轴荷分配的重要性。
再深入一点说,不同类型的车辆,轴荷分配的要求也不一样。
像货车,就得考虑载货的重量和分布;客车呢,要考虑乘客的座位布局。
而且,随着车辆技术的不断发展,新的材料、新的设计理念出现,轴荷分配的计算也在不断改进和优化。
在实际的工程应用中,计算轴荷分配可不能马虎。
得精确测量各种参数,使用专业的软件进行分析。
有时候,为了达到理想的轴荷分配,还得对车辆的结构进行调整,比如改变悬架的参数、调整重心位置等等。
总之,轴荷分配计算公式虽然看起来有点复杂,但它对于车辆的性能和安全可是起着至关重要的作用。
咱们搞这方面研究和设计的人,可得把这事儿弄明白了,才能造出更好、更安全的车来。
希望今天讲的这些能让您对轴荷分配计算公式有个初步的了解,要是以后您在这方面还有啥想知道的,咱们再接着探讨!。
多轴车辆轮荷计算方法研究多轴车辆轮荷计算方法研究多轴车辆的轮荷是指每个轮子所承受的荷载,它是保证车辆行驶平稳、安全的重要因素之一。
因此,准确地计算多轴车辆的轮荷是很有必要的。
通常,多轴车辆的轮荷计算方法可以从车辆动力学原理出发。
根据万斯定理,车辆行驶时,车轮会受到来自车身的纵向荷载、侧向荷载和横向荷载等力,这些力会分别作用于每个轮子的支撑点。
因此,通过分析车体的受力情况,可以计算出每个轮子所承受的荷载。
在计算多轴车辆的轮荷时,需要综合考虑车辆各部件的重量和重心位置、车速、路况等因素。
此外,还需要考虑到车辆差速器、变速箱等部件的传动效率、车轮的滑动情况等因素。
据此,可以得出多轴车辆的轮荷计算公式如下:l1 = (Fx+mga×h-a×sinα)×(l2+l3)/(2×l2+l3)l2 = (Fx+mga×h-a×sinα)×l3/(2×l2+l3)其中,l1、l2、l3依次表示前、中、后排轮子的轮距;Fx为车辆行驶时车身所受的总纵向荷载;m为车辆重量,g为重力加速度;h-a为车辆重心与前轴距的距离;α为上坡或下坡的坡度角度。
从以上公式可以看出,在计算多轴车辆的轮荷时,需要确定车辆重心、纵向荷载、坡度角度等参数。
因此,在实际应用中,需要对车辆进行定位和测试,以获取各项参数的准确数值。
此外,还需要考虑到车辆运行状态的变化,如弯道行驶时的横向力、制动时的纵向力等因素,以保证轮荷计算的准确性。
总之,多轴车辆的轮荷计算方法是一项比较复杂的工作,需要结合车体力学和动力学原理,以及车辆的实际运行状态进行分析和计算。
准确预估每个轮子的轮荷可以有效提高车辆的行驶安全性和稳定性。
除了以上所述的公式之外,还有一些其他的多轴车辆轮荷计算方法,比如称重法、模拟法、理论分析法等。
下面针对这些方法进行一些简要的介绍。
称重法:此方法是利用车辆在特定工况下的轮荷进行测量,并根据测量结果进行分析、计算。
一种计算多轴车辆轴荷的新方法
徐梦岩;魏来生
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2014(52)3
【摘要】多轴车辆的轴荷是进行车架强度校核及总体布局设计的重要参数.在深入分析、研究多轴车辆结构和轴荷特点的基础上,提出并建立了在车架载荷均布、多轴非均匀布置条件下的轴荷计算方法,研究了相关参数对轴荷分配的影响,研究结果对于深刻理解多轴载荷问题的本质、进行载荷的精确计算具有重要意义.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】徐梦岩;魏来生
【作者单位】中国北方车辆研究所北京 100072;中国北方车辆研究所北京100072
【正文语种】中文
【中图分类】TH114;U463.3
【相关文献】
1.多轴双横臂独立悬架轮式车辆静态轴荷研究
2.多轴车辆轴荷的分配与影响因素研究
3.配置动力鹅颈的多轴线液压挂车轴荷分布的计算方法
4.基于MSC.ADAMS的多轴汽车轴荷计算
5.基于matlab非关联式悬架多轴汽车轴荷计算
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一种对于双前桥四轴汽车轴荷的计算方法王昕;朱玉霞;胡红霞【摘要】轴荷作为汽车中一个主要的质量参数,其分配适当与否对汽车的主要使用性能(如牵引性、通过性、操纵稳定性等)和轮胎使用寿命都有很大影响[1].对双前轴为非平衡式的四轴汽车的轴荷计算引出一种计算方法,以便在双前轴为非平衡式悬架的四轴汽车的总体设计中能得到较准确的各个轴荷.从而为总体方案的优化提供重要依据.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】2页(P95-96)【关键词】轴荷;双前轴;非平衡悬架;四轴汽车【作者】王昕;朱玉霞;胡红霞【作者单位】北汽福田汽车股份有限公司,北京102206;北汽福田汽车股份有限公司,北京102206;北汽福田汽车股份有限公司,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TH1231 前言近年来,随着我国高速公路迅猛扩展和基础建设的加快进行,重型汽车尤其四轴汽车[2]在中国有较大规模的普及。
目前双前轴悬架的型式多为非平衡式,多用于载货和自卸汽车。
对于双前轴为杠杆平衡式悬架的轴荷可用传统的方法进行计算,但对于非平衡式悬架的四轴汽车因为要求三个未知解(一轴、二轴、双后桥),所以只能列出两个方程式,无法求解,所以在计算时常将非平衡前悬架简化为平衡悬架来求解。
但随着轴距的显著变化,此种简化的计算方法已不能为双前轴为非平衡式悬架的四轴汽车的总体设计提供真实的依据,要较准确计算非平衡式双前轴的轴荷必须引入一协调方程。
此协调方程将四轴上各轴的悬架刚度与各轴的非簧载质量和各轴轴距联系起来,共同建立一线性关系[3]。
2 传统计算方法根据以往的计算经验,对双前轴汽车(见图1)可列出以下两个计算公式:假设:一、二轴轴荷平均分配,可得如下公式:其中:m为汽车总重量;g为重力加速度;F1=m1g;F2=m2g;F3=m3g;F1为作用在前一轴上的地面法向反作用力;m1为前一轴轴荷;F2为作用在前二轴上的地面法向反作用力;m2为前二轴轴荷;F3为作用在双后桥上的地面法向反作用力;m3为双后桥轴荷。
非关联式悬架的多轴汽车轴荷计算东风汽车工程研究院陈耀明2005年6月目录前言---------------------21.静轴荷---------------------32.簧载质体的位置---------------------53.在坡道变速运动时的轴荷分配---------------------64.四轴汽车的轴荷分配---------------------65.等轴距三轴汽车的轴荷分配---------------------8前言多轴汽车采用非关联式悬架,可以使结构简单,通用化程度高。
只要选择合适的悬架参数,就可以获得很好的平顺性和通过性。
许多多轴越野汽车或坦克,都采用非关联式悬架,特别是非关联的独立悬架。
近代的重型载货车或半挂车,因为主要行驶在高等级公路上,采用非关联式悬架,就已能满足所要求的平顺性。
非关联式悬架多轴汽车的轴荷计算,属超静定问题。
一般采用“变形一致原理”列出附加关系式,连同平衡方程式一起,联立后解出未知数。
当然,这类悬架都是非控制式悬架。
如果多轴车的悬架当中,有关联的(如平衡悬架)又有非关联的,那么,自然可以按关联的条件列出附加方程式,按非关联的关系列出变形一致方程式,再加上平衡条件,联立求解,就可以求到所要的未知数。
本文因篇幅所限,不含这部分内容。
本文的主要内容引自1972年3月“国外汽车”杂志,文章名称为“多轴非关联悬架汽车的轴荷计算”。
该译文来自前苏联1971年第9期“汽车工业”俄文版杂志。
笔者因工作需要在这之前,1966年就推导出四轴汽车和三轴汽车的相关计算公式,现以应用特例也做为本文的一部分。
因为公式简化了,读者引用起来方便一些。
1. 静轴荷各悬架无载时的相关位置如图1之A所示,承受簧载总质量Gs 而变形之后的位置如图1之B所示。
定义各符号意义如下:Gs簧载总质量Lo簧载质体重心到第一轴的水平距离fo簧载质体重心的垂直位移簧载质体的纵向角位移Ci第i轴的悬架和轮胎的折算刚度(双边)fi 第i 轴的悬架和轮胎的总变形量(折算静挠度)Li 第i 轴到第一轴的水平距离Si 由安装高度不同所确定的第i 轴悬架的自由行程Ri 第i 轴在支承面上对簧载质量的反作用力(双边簧载负荷) Gi 第i 轴轴荷Qi 第i 轴非簧载质量从图1,根据平衡条件,可列出:0=-∑Gs Ri ----------(1)0=⋅-⋅∑Lo Gs Li Ri ----------(2)假设簧载质体(车身)是刚性的,根据变形一致的关系,可导出: 2311221133)()()()(L L S f S f S f S f =+-++-+ ………………………2112211)()()()(L Li S f S f S f Si fi =+-++-+ ----------(3) ………………………2112211)()()()(L L S f S f S f S f n n n =+-++-+ 若刚度Ci 为常数(线性弹簧),则此方程组可解。
111C R f = , 222C R f = ,… i i i C R f = ,… nn n C R f = , 代入上式后解之,得:Ci Si Ci Si Lc Bi Ai Gs Lo Bi Ai Ri ⋅-⋅∑⋅⋅-+⋅⋅-=)()( -------(4)式中 2D E C Li D E Ci Ai -⋅⋅-⋅=2D E C Li C D Ci Bi -⋅⋅-⋅=Ci C ∑=Li Ci D ⋅∑=2i L Ci E ⋅∑=CiSi Li Ci Si Lc ⋅∑⋅⋅∑= 其中 n i 1= ,n 为车轴总数。
在检验计算的正确性时,应注意到下列等式始终成立:1=∑Ai -------------(5)0=∑Bi -------------(6)Gs Ri =∑ -------------(7) 式(4)等号右边第一项是各轴悬架安装高度相同(0=Si )时,由簧载质量Gs 引起的支承面上的反作用力;而第2和第3项则是由于安装高度不同而产生的附加反作用力:Ci Si Ci Si Lc Bi Ai Ri ⋅-⋅∑⋅⋅-=∆)( ------------(8)利用式(8)可以评价安装误差对非关联式悬架多轴汽车簧载负荷分配的影响,也可利用安装高度不同来设计或调整负荷分配。
第i 轴的轴荷为:Qi Ri Gi += ------------(9) 式中 Qi 第i 轴非簧载质量2. 簧载质体的位置簧载质体(车身)从无载到承载后的位置变化可以由重心的垂直位移以及刚体的角位移来确定。
[]222)()2(DE C Ci Si E D Lc Lo Lc Lo D E C Gs E D Lo C L fo O -⋅⋅∑⋅+⋅+-⋅+-⋅⋅+⋅-⋅= ---(10) 22)()(D E C Ci Si D C Lc D E C Gs D C Lo tg -⋅⋅∑⋅-⋅+-⋅⋅-⋅=φ ---------(11)若φ为正值,表示纵轴线后倾,如图1之B ;若φ为负值,表示前倾。
3. 在坡道变速运动时的轴荷分配αααcos )cos (⋅⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅±⋅⋅±⋅+⋅-=Gs tg h g h j r f Lo Bi Ai Ri Ci Si Ci Si Lc Bi Ai ⋅-⋅∑⋅⋅-+)( -----------(12)式中 f 滚动阻力系数r 车轮滚动半径j 汽车加速度(加速取正号,减速取负号)g 重力加速度h 簧载质体重心距支承面的高度α 支承平面与水平线的纵向倾角计算时,若:上坡行驶, αtg h ⋅前取正号,下坡行驶取负号,水平行驶,0=α;等速行驶,0=j 。
利用式(9),就可求到各轴轴荷。
4. 四轴汽车的轴荷分配作为特例,令4=n ,利用上述公式就可以导出四轴汽车的轴荷分配。
为简明起见,本文只列出最常见的状况,即:(1) 各悬架和轮胎的折算刚度相同,Cn C C === 21 ,通常不计及轮胎刚度,即Co Ci = ,Co 为双边悬架刚度;(2)各悬架安装高度相同,021====n S S S ,或0=Si 。
将4=n ,0=Si ,Co Ci =代入式(4),得:0=Lc)(242322L L L Co E ++⋅=)(432L L L Co D ++⋅=Co C 4=2432242322432)()(44)(L L L L L L Li L L L Bi ++-++-++= 2432242322432242322)()(4)()(L L L L L L Li L L L L L L Ai ++-++⋅++-++= []Gs L L L L L L Li Lo L L L Lo L L L L L L Ri ⋅++-++⋅-++-⋅++-++=2432242322432432242322)()(44)()()(---------------------(13) 令432L L L L a ++=2423222L L L L b ++= 则:Gs L L Li Lo L Lo L L Ri ab a a b ⋅-⋅--⋅-=2224)4( ------------(14) 各轴的簧载负荷(双边)为:Gs L L Lo L L R ab a b⋅-⋅-=22214 ------------(15) Gs L L L Lo L Lo L L R ab a a b ⋅-⋅--⋅-=222224)4( ------------(16) Gs L L L Lo L Lo L L R ab a a b ⋅-⋅--⋅-=223234)4( ------------(17) Gs L L L Lo L Lo L L R ab a a b ⋅-⋅--⋅-=224244)4( ------------(18) 利用式(9)就可算出各轴轴荷。
从式(14)可看出,在所设定条件下,簧载负荷的分配只和各轴轴距以及簧载质体重心的位置有关。
轴荷分配还略与各轴的非簧载质量大小有关。
当然,如果轴荷分配不能满足要求,就要调整悬架刚度(不等值),或改变安装高度,利用式(4)进行计算。
5. 等轴距三轴汽车的轴荷分配和四轴汽车一样,也选取各轴悬架刚度和安装高度相同,则有: Co Ci = ,0=Si ,3=n 而且232L L =,代入式(4)后得:0=Lc225L Co E ⋅=23L Co D ⋅=Co C 3=2222L Li L Bi -= 22222635L Li L L Ai ⋅-= Gs L Li L Lo Lo L L Ri ⋅⋅-+-=2222226)(335 -----------(19) 各轴的簧载负荷(双边)为:Gs L Lo L R ⋅-=221635 ------------(20) Gs R 312= ------------(21) Gs L L Lo R ⋅-=22363 ------------(22) 同样,利用式(9)就可算出各轴轴荷。
从上式可看出,在所设条件下,簧载负荷的分配只和簧载质体重心位置以及轴距大小有关,而且,中间轴总是Gs 31 。
轴荷分配还略受非簧载质量的影响。
当然,可以借助改变悬架刚度或安装高度来达到设计者的某些要求,例如,要求加载后簧载质体平行移动,即0=φ ,从式(11)可导出:LoC Lo L C Lo L C 32221)2()(⋅-+⋅-= ------------(23) 式(23)表明,各轴悬架的刚度要满足一定要求,才能使加载后车体不偏斜。
即,选定两个悬架的刚度之后,另一个悬架刚度就被确定了。
如果要求车体的位移(静挠度)限定在某个值,如fs ,则 fs f f f ===321从式(1)导出:fsGs C C C =++321 -------------(24) 又从式(2)导出:fsLo Gs L C L C ⋅=⋅+⋅3322 -------------(25) 联立式(24)、(25),解出:22)2(2221C fs L Gs Lo L C -⋅⋅-= -------------(26) 22223C fs L Gs Lo C -⋅⋅=-------------(27) 将确定的fs 值代入式(26)、(27),并选定中轴悬架刚度2C ,则一、三轴的悬架刚度1C 、3C 就被限定了。
也可选定任意一个轴的悬架刚度,再计算其它两个轴的刚度。
将四轴或三轴汽车的相关参数代入本文的有关公式,还可导出车身位移,坡道行驶以及加、减速时的轴荷分配公式,本文不再赘述。