轴荷分配对汽车性能的影响
车辆1201 申振 12110201003
轴荷分配(Distribution of Axle Load) 是指汽车的质量分配到前后轴上的比例,一般以百分比表示,它分为空载和满载两组数据。轴荷分配在汽车定型后就已经确定,一般可在说明书上找到其数值。
轴荷分配在汽车设计的过程中一般要考虑到以下三个方面:力使轮胎均匀磨损、满足汽车主要性能的需要,还要顾及汽车的布置形式。 理论上理想的轴荷分配比例50:50,这个轴荷分配比例有利于轮胎的均匀磨损,保证汽车拥有较好的过弯特性和行驶稳定性。前置后驱(FR)车型因发动机和驱动装置分别位于汽车前部和后部,更容易做到50:50的轴荷分配。前置前驱(FF)的轿车,前轴轴荷最好占55%以上,以保证上坡时有足够的驱动力。后轴为双胎的4x2载货汽车,共有六个轮胎,前后轴轴荷应分别为总质量的1/3和2/3。后置后驱(RR)的轿车,满载时后轴轴荷不应超过59%,以免轮胎超载和上坡向后倾翻。
按我国规定,座位数小于或等于9的载客汽车,不论空载、满载,其转向轴的轴荷不得小于30%,以保证转向轮具有足够的附着重量,使汽车保持转向的稳定性。
G—汽车重力
?—道路坡度角
Tf1、Tf2—作用在前、后轮上的滚动阻力偶矩 Tj1、Tj2—作用在前后轮上的惯性阻力偶矩 Tje—作用在横置发动机飞轮上的惯性阻力偶矩 FW—空气阻力,在风洞中实测获得的
hg—汽车质心高 hw—风压中心高
FZ1、FZ2—作用在前后轮上的地面法向反作用力 FX1、FX2—作用在前后轮上的地面切向反作用力
L—汽车轴距
a、b—汽车质心至前后轴之距离
f—摩擦系数
r—车轮半径
若将作用在汽车上的诸力对前、后轮与道路接触面中心取力矩,则得:
du??Ti?Fw?hw?0 dtduG?cos??a?FZ2?L?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hg??Ti?Fw?hw?0
dtG?cos??b?FZ1?L?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hg故得:
FZ1?G?cos??b?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hgLG?cos??a?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hgLdu??Ti?Fw?hwdt du??Ti?Fw?hwdt
FZ2?Ti—Tj1、Tj2、Tje
每一个车轴上的载荷包括静载荷,以及其他作用在车辆上从前轴到后轴(或者从后轴到
前轴)转移的动载荷。
1、 平地面上的静态载荷
当车辆静止在水平地面上时候,载荷公式比较简单。倾角的正弦值等于0,而余弦值等于1,作用在前、后轮上的滚动阻力偶矩均为0;风阻为0,所以 :
G?b LG?aFZ2?
LFZ1?2、 低速时候加速 风阻等于0,
FZ1?G?cos??b?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hgLG?cos??a?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hgLG?b?G?f?r?m?hgLG?b?Ldu??Tidt du??Ti)dt du??Tidt du??Ti)dt
du??Tidt du??Tidt
FZ2?特殊情况,在水平地面低速情况下加速时,风阻等于0,
FZ1?(G?f?r?m?hgL =
FZ2?G?a?G?f?r?m?hgLG?a?L(G?f?r?m?hgL =
可见,当车辆加速时,载荷从前轴向后轴转移,与加速度(以重力加速度为单位)和重心高度与轴距的比值成正比。 3、 坡度上的载荷
坡度对前后轴载荷的影响也是必须考虑的。坡度是“上升高度”与“行驶距离”的比值,即坡度角?的正切值。州际高速公路上的正常爬坡度必须小于4%。初级中等路面的爬坡度有时会达到10%~12%。在如此小的坡度下。坡度角的余弦值等于1;