完整版整车计算及质心位置确定.docx

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第六章整车计算及质心位置确定

第一节轴荷计算及质心位置确定

1、本章所用质量参数说明（Kg）

T底盘承载质量

F底盘整备质量（不含上车装置）

NL有效载荷

VA1底盘整备质量时的前轴荷

HA1底盘整备质量时的后轴荷

VA2允许前轴荷

HA2允许后轴荷

HAG2允许总的后轴荷（驱动轴+支撑轴）

NLA2允许后支撑轴轴荷

VLA2允许中支撑轴轴荷

GG2允许总质量（载货汽车底盘整备质量+上车装置质量+允许载荷）

NL2允许有效载荷

VA3实际有效载荷（AB+NL）时的前轴荷

HA3实际有效载荷（AB+NL）时的后轴荷）

GG3实际有效载荷（AB+NL）时的总质量

NL3实际有效载荷（AB+NL）

HA4底盘后轴荷（包括所有附加质量例如驾驶员、附加油箱，但不含AB和NL）

GG4底盘总质量（包括所有附加质量例如驾驶员、附加油箱，但不含AB和NL）

NLV由轴荷超载引起的有效载荷损失

HAü超过允许后轴荷

VAü超过允许前轴荷

AB上车装置质量

EG整车整备质量（载货汽车底盘+AB）

M附加质量，例如：

M1驾驶员+副驾驶员

M2备胎（新、老位置移动时）

M3起重机（随车吊）、起重尾板等

LVA前轴荷占总质量的比例（%）

2、本章所用尺寸参数说明（mm）

A、轴距

A1、轴距（第一后轴中心线至第二后轴中心线）

A理论理论轴距（只用于3轴或4轴）

a1与轴荷比例（驱动轴与支撑轴之比）有关的从理论轴线到驱动轴的距离

W前轴中心线至驾驶室后围的距离

W2前轴中心线至上车装置前缘的距离

X货厢或上车装置的长度

y均布载荷时最佳质心位置至前轴中心线的距离（AB+NL）

y＇假设的质心位置至前周中心线的位置

y1驾驶员+副驾驶员位置距前轴中心线位置

y2备胎（新、老位置移动的距离）

y3起重机（随车吊）、起重尾板等

MHS附加质量的质心高度

GHSL整车空载质心高度

GHSV整车满载质心高度

FHS底盘的质心高度

ABHS上车装置的质心高度

NLHS允许有效载荷的质心高度

2、轴荷计算

a）双后轴：

a1=A1/2

A理论=A+a1

b）后支撑轴：

a1=NLA2×A1/HAG2

A理论=A+a1

c）中支撑轴：

a1=VLA2×A1/HAG2

A理论=A+A1－a1

示例（一般）

对于上车装置比较简单的车辆，例如自卸车、栅栏车或厢式车（未装随车吊、起重栏板等），为实现轴荷的最佳分配，y值和y＇值应相等，否则会减少有效载荷。

此外，一定要遵守法规对车辆轴荷分配及限值的规定。

示例1：

4×2载货车

由于安装了一个200L附加油箱和备胎由中部移到尾部，见图6.1.1。

需要计算：

Y＇

NL2

HA3

VA3

HAü

NLV

GG3

图6.1.1

y＇=W2+X/2

NL2=GG2－F－AB－M

HA3=HA1+（（AB×y＇）+M1（－y1）－（M2×y2）+（M2＇×y2＇）

+（M3×y3）+（NL2×y＇））/A

VA3=GG2－HA3

NLV=HAü×A/y＇

HAü=HA3－HA2

GG3=GG2－NLV

示例参数说明：

VA1……3260kg

HA1……1955kg

F……5215kg

VA2……6000kg

HA2……10000kg

GG2……16000kg

W2……550kg

A……4900kg

其它参数说明：

X=6380mm

y＇……3740mmAB……1300kg

y1……-210mmM1……150kg

y2＇……3550mmM2……100kg

y2……5230mmM2＇……100kg

y3……2600mmM3……200kg

计算结果：

y＇=550+6380/2=3740mm

NL2=GG2……16000kg

－F……5215kg

－AB……1300kg

－M1……150kg

－M3……200kg

9135Kg

HA3=1955+（（1300×3740）+150×（－210）－（100×5230）+（200×2600）+（9135×3740））/4900=1955+39683400×/4900=10054Kg

VA3=16000－10054=5946Kg

HAü=10054－10000=54Kg

NLV=54×4900/3740=71Kg

GG3=16000－71=15929Kg

示例2：

4×2自卸车带前置起重机（随车吊）

由于有前置起重机（随车吊），W2要计算，起重机支腿宽度及需要的自由空间按起重机型号确定，见图6.1.2。

需要计算：

W2

y＇

y3

NL2

HA3

VA3

HAü

NLV

GG3

图6.1.2

W2=W1+KRF

y＇=W2+X/2

y3=W1+KRF/2

NL2=GG2－F－AB－M

HA3=HA1+（（AB×y＇）+M（－y1）+（M3×y3）+（NL2×y＇））/A

HAü=HA3－HA2

VA3=GG2－HA3

NLV=HAü×A/y＇

GG3=GG2－NLV

示例参数说明：

VA1……3165kg

HA1……1795kg

F……4960kg

VA2……6000kg

HA2……10000kg

GG2……16000kg

W2……408kg

A……3600kg

其它参数说明：

X=4200mmKRF……500mm

y＇……3008mmAB……1200kg

y1……-210mmM1……150kg

y3……658mmM3……1300kg

计算结果：

W2=408+500=908mm

y＇=908+4200/2=3008mm

y3=408+500/2=658mm

NL2=GG2……16000kg

－F……4960kg

－AB……1200kg

－M1……150kg

－M3……1300kg

8390Kg

HA3=1795+（（1200×3008）+150×（－210）+（1300×658）+（8390×3008））/3600=1795+29670620/3600=10037Kg

VA3=16000－10037=5963Kg

HAü=10037－10000=37Kg

NLV=37×3600/3008=44Kg

GG3=16000－44=15956Kg

示例3：

6×2厢式车

装高顶驾驶室、厢式车箱、底盘车架后端装起重尾板（质心y3在车架后端），见图6.1.3。

需要计算：

图6.1.3

y＇

y3

NL2

HA3

VA3

GG3

LVA（%）

A理论（计算见本节2）

y＇=W2+X/2

y3=A+A1+L

NL2=GG2－F－AB－M

HA3=HA1+（（AB×y＇）+M1（－y1）+（M2×y2）－（M2＇×y2＇）+（M3×y3）+（M4×y4）+（NL2×y＇））/A理论

VA3=GG2－HA3

GG3=HA3+VA3

LVA=VA3/GG3×100

示例参数说明：

VA1……3945kg

HA1……3545kg

F……7490kg

VA2……6500kg

HA2……10000kg

NLA2……6000Kg

HAG2……16000Kg

GG2……22000kg

W2……620mm

A……4400mm

A1……1315mm

L……1795mm

其它参数说明：

X=7200mma1=493mmA理论=4893mm

y＇……4220mmAB……1600kg

y1……－400mmM1……150kg

y2＇……6790mmM2……115kg

y2……2950mmM2＇……115kg

y3……7510mmM3……480kg

y4……400mmM4……230kg

计算结果：

NL2=GG2……22000kg

－F……7490kg

－AB……1600kg

－M1……150kg

－M3……480kg

－M4……230Kg

12050Kg

HA3=3545+（（1600×4220）+150×（－400）－（115×6790）+（115×2950）+（480×7510）+（230×400）+（12050×4220））/4893

=3545+60798200/4893=15971Kg

VA3=22000－15971=6029Kg

GG3=15971+6029=22000Kg

LVA=6029/22000×100=27.4%

示例4：

6×4载货车带后置起重机（随车吊），见图6.1.4。

注：

KRF：

起重机支腿宽度及需要的自由空间安起重机型号确定。

需要计算：

图6.1.4

y＇

y3

NL2

HA3

VA3

GG3

LVA（%）

A理论（计算见本节2）

y＇=W2+X/2

y3=W2+X+KRF/2

NL2=GG2－F－AB－M

HA3=HA1+（（AB×y＇）+M1（－y1）－（M2×y2）+（M2＇×y2＇）+（M3×y3）+（NL2×y＇））/A理论

VA3=GG2－HA3

GG3=HA3+VA3

LVA=VA3/GG3×100

示例参数说明：

VA1……4110kg

HA1……4010kg（后轴1和2）

F……8120kg

VA2……6500kg

HA2……16000kg

GG2……22000kg

W2……650mm

A……4325mm

A1……1350mm

其它参数说明：

X=6400mma1=675mmA理论=5000mm

y＇……3760mmAB……1700kg

y1……－400mmM1……150kg

y2＇……2950mmM2……115kg

y2……6825mmM2＇……115kg

y3……7350mmM3……1800kg

计算结果：

NL2=GG2……22000kg

－F……8120kg

－AB……1700kg

－M1……150kg

－M3……1800kg

10230Kg

y＇=560+6400/2=3760mm

y3=560+6400+780/2=7350mm

HA3=4010+（（1700×3760）+150×（－400）－（115×6825）+（115×2950）+（1800×7350）+（10230×3760））/5000

=4010+57581175/5000=15526Kg

VA3=22000－15526=6474Kg

LVA=6474/22000×100=29.4%

计算最佳质心

在超过设计允许轴荷时，要计算上车装置和有效载荷的最佳质心位置（y）。

为此需要计算后轴负荷（HA4），包括所有的附加质量（M），如驾驶员、乘员、起重机（随车吊）、起重尾板、附加油箱和备胎等，但不包括上车装置和有效载荷。

HA4=HA1+（M1（－y1）+（M2×y2）+（M3×y3）+……）/A或A理论

y=（HA2－HA4）×A或A理论/（GG2－GG4）

GG4=F+M

求示例4的最佳质心

HA4=4010+（150（－400）－（115×6825）+（115×2950）+（1800×7350））/5000=4010+12724375/5000=6555Kg

注意：

如果前轴最大允许承载能力（VA2）为6500Kg,则后轴最大允许承载能力（HA2）应是16000Kg，代入公式用15500Kg。

该示例中的最大允许总质量（GG2）为22000Kg,不得超过。

GG2=VA2+HA2=6500+15500=22000Kg或

VA2+HA2=6000+16000=22000Kg

y=（15500－6555）×5000/（22000－10070）=44725000/11930=3749mm

GG4=8120+150+1800=10070Kg

现将计算出的y值（3749mm）代入计算HA3的公式中代替y＇，则：

HA3=4010+（（1700×3749）+150（－400）－（115×2950）+（115×2950）+（1800×7350）+（10230×3749））/5000=4010+57449945/5000=15500Kg

第二节质心高度

1、整车空载质心高度（GHSL）

GHSL=（（F·FHS）+（AB·ABHS）+（M·MHS））/EG

EG=F+ABA+M

2、整车满载质心高度（GHSV）

GHSV=（（F·FHS）+（AB·ABHS）+（M·MHS））/GG2

3、质心高度计算（示例2）

GHSL=（（4960×790）+（1200×1250）+（150×1700）+（1300×1750））/7610=7948400/7610=1044mm

GHSV=（（4960×790）+（1200×1250）+（150×1700）+（1300×1750）+（8390×1550））/16000=20952900/16000=1310mm

第三节、质量利用系数（f）

f=NL2/EG

第四节、动力参数计算

1、最高车速（Vmax）

Vmax=K·ηMot·Rdyn/iges

2、爬坡度（α）

α=arcsin（U/m·g－fr

爬坡度近似公式：

U=MMot.max·iges·ηges/Rstat

适用于发动机最大扭矩转速时，车速为40Km/h、坡度小于80%的情况！

以（%）表示坡度：

α（%）=tanα·100

第五节取力器的功率和扭矩

1、发动机全功率取力

PNA=PMot·ηNA

MNA=MMot·ηNA·iNA

nNA=nMot·iNA

PNA=PMot·ηG·ηNA

MNA=PNA·9552/nNA

2、变速器取力

PNA=MNA·nNA/9552

nNA=nMot·iG·iNA

MNA=MMot·ηG·ηNA·iG·iNA

3、分动器取力

PNA=PMot·ηVG·ηG·ηNA

MNA=MMot·ηVG·ηG·iG·iNA

nNA=nMot/iNA·iG·iVG

第六节汽车比功率

GP=PMot/GG2

第七节电涡流缓速器的制动力矩

电涡流缓速器的制动强度（Z）必须为排气制动的2至2.5倍，排气制动的制动强度为0.05。

MB=Z·Rstat·GG2·9.81·ηHA/iHA

在第三节至第七节中，计算汽车质量利用系数、比功率、电涡流缓速器的制动力矩、最高车速、爬坡度以及取力器的功率和扭矩使用的概念和缩写：

f有效载荷系数

GP汽车单位功率质量（Kg/kW）

MB电涡流缓速器的制动力矩（Nm）

Vmax最高车速（km/h）

α爬坡度

PNA取力器功率（kW）

MNA取力器扭矩（Nm）

nNA取力器转速（1/min）

PMot发动机功率（kW）

MMot发动机扭矩（Nm）

nMot发动机转速（1/min）

EG汽车自身重量（整备质量？

）（Kg）

GG2汽车允许最大总质量（Kg）

NL2允许最大有效载荷（Kg）

iG变速器速比

iVG分动器速比

iHA后轴速比

iges总速比=iG·iVG·iHA

ηG变速器传动效率~0.98

ηVG分动器传动效率~0.96

ηHA后轴传动效率~0.954×2、6×2

~0.904×4、6×4

~0.856×6

ηges总传动效率~0.904×2、6×2

~0.854×4、6×4

~0.806×6

Rstat轮胎静力半径（m）

Rdyn轮胎动力半径（m）

K常数K=π·3.6/30=0.3769

Z汽车制动强度

U切向力（N）

fr滚动阻力系数（~0.01）

m汽车总质量汽车允许最大总质量（Kg）

g重力加速度（9.81m/sec^2）

iNA取力器速比

ηNA取力器传动效率~0.95~0.98