计算车辆质心与轴荷分配

106AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计浅析乘用车轴荷分配卫党辉天津清源电动汽车责任有限公司 天津市 300457摘 要： 对于乘用车来说，轴荷分配是整车设计中非常重要的一项工作。

轴荷分配与整车姿态、前后悬架的垂向刚度、侧倾刚度、上下行程、偏频、轮胎承载力等诸多重要设计元素直接相关，也与乘用车的操纵稳定性、行驶平顺性、制动系统系统匹配等有密切关系。

本文作者结合多年工作经验，以某HEV 车型为研究对象对轴荷分配进行研究分析。

关键词：乘用车；轴荷分配；整车姿态；操纵稳定性；行驶平顺性1　轴荷分配定义轴荷分配是指汽车质量分配到前后轴上的比例，一般以百分比表示，对于乘用车来说轴荷分配通常要计算空载、半载、满载三种载荷状态下的轴荷分配。

2　轴荷分配计算分析通常在计算轴荷分配时，需要事前确定整车各系统的质量以及质心坐标参数、乘员及其携带行李的质量以及质心坐标、轴距等具体关键设计参数。

下文以某HEV 车型为例，对轴荷分配计算过程进行分析。

2.1　空载轴荷分配某HEV 车型各系统的质量以及质心坐标参数值如表1所示，根据表1中的参数值，可得空载时整车的质心坐标计算公式为：将表1中的数据代入，求得某 HEV 车型整车空载时的坐标为（1045.5，-1.7，305.0）。

某HEV 车型整车空载状态下的受力情况如图1所示。

G k1——空载前轴载荷，N；G k2——空载后轴载荷，N；G k ——空载总重，N；a k ——空载时质心距前轴中心线的水平距离，mm；b k ——为质心距后轴中心线的水平距离，mm；L——轴距，mm。

根据整车空载时的受力图可知：质心距前轴中心线的水平距离：a k =x k =1045.5mm质心距后轴中心线的水平距离：b k =L-x k =2620-1045.5=1574.5mm根据受力平衡，将力G k 、G k1、G k2分别对前、后轴取矩，可得前、后轴所受地面作用力计算公式为：其中，G k =1873.6×9.8=18361.5N；a k =1045.5mm；b k =1574.5mm。

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。

轴荷分配与最小转弯直径计算1 轴荷分配1.1 定义汽车的轴荷分配是指汽车在空载或者满载静止状态下，各车轴对支撑平面的垂直载荷，也可以用占空载或者满载总质量的百分比表示。

1.2 轴荷限值规定引用标准：GB 1589-2004《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》。

其中，章节4.2.1中要求汽车及挂车单轴的最大允许轴荷不得超过下表规定的最大值。

表1 汽车及挂车单轴的最大允许轴荷的最大限值章节4.4.1中规定：汽车或汽车列车驱动轴的轴荷不得小于汽车或汽车列车最大总质量的25%。

1.3 轴荷的分配范围引用：《汽车设计》，刘惟信主编，清华大学出版社。

下表为书中列出的“各类汽车的轴荷分配范围”（引用表2-11a）。

1.4 轴荷的计算方法 1.4.1 轴荷计算的基本原理 1.4.1.1 力矩平衡车辆水平静止时，其受力分析如下图所示：图1 整车受力分析图由力矩平衡,可得：F 10´a =F 20´b ； （1） a +b =L ； （2）oG F F =+2010 （3）其中： F 10 空载前轴载荷1，kgf ； F 20 空载后轴载荷2，kgf ；oG 空载总重，kgf ；L 轴距，mm ；a 质心至前轴的水平距离，mm ；b 质心至后轴的水平距离，mm ；若已知o G 、L 、a 、b ，带入数据3即可得出车辆的空载前、后轴载荷F 10和 F 20，用百分比表示，则前、后轴的载荷比例为：前轴轴荷比例：F 10G 0×100%，后轴轴荷比例：F20G 0×100%由此可见，轴荷分配计算的关键是求出整车的质量和质心。

1.4.1.2 质心运动定理质心基本原理:由n 个质点组成的质点系，其质心位置r c→：图2 质心原理图r c → =∑m i r i∑m i对于质量离散分布的物系，有：M =∑m i ，则质心坐标为：x c =1M ∑m i n i=0x i , y c =1M ∑m i n i=0y i , z c =1M ∑m i ni=0z i1.4.2 车辆轴荷的计算方法车辆的状态有空载、半载和满载之分，计算车辆的轴荷分配时也根据车辆的状态按空载状态、半载状态和满载状态来分别计算车辆的轴荷分配情况。

大客车质心轴荷分布计算及应用
齐汗军;殷传文
【期刊名称】《客车技术》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘要】主要阐述了客车质心位置计算及轴荷分布计算的方法和应用，这对提高产品开发成功率和产品性能有着重要意义。

【总页数】4页(P35-38)
【作者】齐汗军;殷传文
【作者单位】丹东黄海汽车有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】U469.1
【相关文献】
1.客车载重量、轴荷分布计算和运用 [J], 杨绪红;斯彩霞
2.三轴大客车：降低轴荷的一条途径 [J], Kirae.,A;张玉琢
3.铰接式大客车制动时轴荷转移的计算 [J], 付维舟
4.Excel在车辆质心与轴荷分配计算中的应用 [J], 刘华;张亚雄
5.客车载重量、轴荷分布计算和运用 [J], 杨绪红;斯彩霞
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整车轴荷计算方法整车轴荷计算是指在设计和操作过程中，根据车辆总质量和车辆的结构特点，确定每个轴或每个轴组所承受的荷载大小。

整车轴荷计算的准确性对于保证车辆的安全性和使用寿命至关重要。

下面将对整车轴荷计算的方法进行详细介绍。

1.轴重法：根据轴荷比例法，根据车辆总质量、轴距、重心高度等参数，按照一定的比例关系计算出每个轴的静态轴荷。

2.过零切线法：假设车辆在运行过程中，每个轮胎与地面之间的接触点都沿着车辆走行方向的直线运动，根据车辆的运行速度和转弯半径，计算出每个轴的静态轴荷。

3.半轴荷法：根据车辆总质量、前后轴距、车辆总高度和重心高度等参数，以及轮胎胎面宽度、胎压和胎纵刚度等参数，采用半车模型计算出每个轴的静态轴荷。

1.垂向轴荷计算：根据车辆的减震器性能和车辆在不同路况下的运动特点，采用动力学方程计算出车辆转弯、加速、制动时每个轴的动态轴荷。

2.横向轴荷计算：根据车辆在转弯运动时，车轮与地面之间产生的侧向力大小和方向，计算出车辆前后轴的横向轴荷。

3.纵向轴荷计算：根据车辆在加速、制动过程中，车轮与地面之间的纵向力情况，计算出车辆前后轴的纵向轴荷。

在整车轴荷计算过程中，还需要考虑以下因素：1.负载分配：根据车辆使用的实际情况，合理分配车辆载荷，确保每个轴或轴组的轴荷均衡。

2.轮胎参数：轮胎的胎面宽度、胎压和胎纵刚度等参数对轴荷计算有一定影响，需要充分考虑这些参数。

3.轮胎动力学特性：轮胎与地面之间的摩擦力和侧向力等特性对轴荷计算有重要影响，需要根据实测数据或理论计算得到。

4.地面情况：地面的粗糙度、湿滑情况等对轴荷计算也会有一定的影响，需要考虑这些因素。

总之，整车轴荷计算是一个复杂的过程，需要综合考虑车辆结构特点、负载分配、轮胎参数以及地面情况等因素。

只有通过准确计算和合理分析，才能保证车辆的安全性和稳定性。

单后桥车轴荷分配计算
首先，需要计算出车辆的总重量。

车辆的总重量包括空车重量和额外装载的货物重量。

通常情况下，车辆的总重量是固定的，可以从车辆的技术参数中获取。

接下来，需要计算出车辆的轴距。

轴距是指车辆前后轴之间的距离。

轴距对于车辆的操控性和行驶稳定性有重要影响。

通常情况下，轴距是固定的，可以从车辆的技术参数中获取。

然后，需要确定车辆的车轴布局。

车轴布局是指车辆上各个轴的位置和数量。

常见的车轴布局包括前驱后桥、后驱前桥、前驱前桥等。

不同的车轴布局对于车辆的荷载分配有不同的影响。

最后，需要确定车辆的重心位置。

车辆的重心位置是指车辆重心在前后轴之间的位置。

重心位置对于车辆的稳定性和悬挂系统的设计有重要影响。

根据上述参数，可以使用以下公式计算出车辆在行驶过程中单个后轴所承载的荷载：
(1)若车辆为前驱后桥布局：
后桥轴荷=(总重量-空车重量)×后轴距/轴距
(2)若车辆为后驱前桥布局：
后桥轴荷=(总重量-空车重量)×前轴距/轴距
(3)若车辆为前驱前桥布局：
后桥轴荷=(总重量-空车重量)/2
这些公式可以根据车辆的具体参数进行调整和优化，确保车辆在行驶过程中的稳定性和安全性。

同时，还需要考虑车辆的悬挂系统和轮胎的承载能力，确保后桥轴荷不超过设计的极限。

在实际应用中，单后桥车轴荷分配计算也应该考虑到道路行驶条件、预计的载重状况和车辆的动力性能等因素，以获得更精确的计算结果。

此外，还需要定期检查和调整车辆的悬挂系统、轮胎和车轴等部件，确保车辆在行驶过程中的稳定性和安全性。

一1、汽车的质量对汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性等都有重要的影响。

在相同发动机的前提下，汽车的质量越大0-100m/s 的加速时间越长；行驶相同里程所消耗的燃油越多；由一定速度减小到零，在刹车时由于212E mv（m 为汽车总质量），质量越大，能量越大，对刹车盘的制动性要求也越高；在其他条件一样的情况下，质量越大，在转弯时产生的离心惯性力也越大，影响操纵稳定性。

所以我们必须对汽车的质量予以重视。

2、汽车的质量参数包括汽车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、载荷分配。

下面重点介绍一下整车整备质量、汽车总质量、轴荷分配三个概念。

①整车整备质量：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎（约18公斤）等），加满燃油（35公斤）、水”）。

②汽车总质量：是指装备齐全、并按规定装满客、货的整车质量。

③轴荷分配：汽车质量在前后轴的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止的情况下，前后轴对支撑平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。

二轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。

在汽车总布置设计时，轴荷分配应考虑这些问题：从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。

因此可以得出作为很重要的载荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这要求设计时应根据对整车的性能要求、使用条件等，合理的选取轴荷分配。

汽车总体设计的主要任务：要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地画出各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。

此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间的参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。

汽车的驱动形式与发动机位置、汽车结构特点、车头形式和使用条件等对轴荷分配有显著影响。

浅析乘用车轴荷分配作者：卫党辉来源：《时代汽车》2020年第10期摘要：对于乘用车来说，轴荷分配是整车设计中非常重要的一项工作。

轴荷分配与整车姿态、前后悬架的垂向刚度、侧倾刚度、上下行程、偏频、轮胎承载力等诸多重要设计元素直接相关，也与乘用车的操纵稳定性、行驶平顺性、制动系统系统匹配等有密切关系。

本文作者结合多年工作经验，以某HEV车型为研究对象对轴荷分配进行研究分析。

关键词：乘用车;轴荷分配;整车姿态;操纵稳定性;行驶平顺性1 轴荷分配定义轴荷分配是指汽车质量分配到前后轴上的比例，一般以百分比表示，对于乘用车来说轴荷分配通常要计算空载、半载、满载三种载荷状态下的轴荷分配。

2 轴荷分配计算分析通常在计算轴荷分配时，需要事前确定整车各系统的质量以及质心坐标参数、乘员及其携带行李的质量以及质心坐标、轴距等具体关键设计参数。

下文以某HEV车型为例，对轴荷分配计算过程进行分析。

2.1 空载轴荷分配某HEV车型各系统的质量以及质心坐标参数值如表1所示，根据表1中的参数值，可得空载时整车的质心坐标计算公式为：将表1中的数据代入，求得某 HEV车型整车空载时的坐标为（1045.5，-1.7，305.0）。

某HEV车型整车空载状态下的受力情况如图1所示。

Gk1——空载前轴载荷，N;Gk2——空载后轴载荷，N;Gk——空载总重，N;ak——空载时质心距前轴中心线的水平距离，mm;bk——为质心距后轴中心线的水平距离，mm;L——轴距，mm。

根据整车空载时的受力图可知：质心距前轴中心线的水平距离：ak=xk=1045.5mm质心距后轴中心线的水平距离：bk=L-xk=2620-1045.5=1574.5mm根据受力平衡，将力Gk、Gk1、Gk2分别对前、后轴取矩，可得前、后轴所受地面作用力计算公式为：其中，Gk=1873.6×9.8=18361.5N;ak=1045.5mm;bk=1574.5mm。

代入可得：空载后轴载荷：Gk1=7327.1N，则M1=747.7kg空载前轴轴荷：Gk2=11034.4N，则M2=1126.0kg空载时前轴载荷比例：1126.0/1873.6×100%=60.1%空载时后轴载荷比例：747.7/1873.6×100%=39.9%2.2 半载轴荷分配半载状态下，各系统的质量和质心位置见表2：半载状态下，整车的质心坐标为：将表2中的数据代入半载时质心坐标计算公式，求得某 HEV车型半载时整车的质心坐标为（1095.8，-1.5，316.0）。