轴荷分配对汽车性能的影响解读
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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。
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风阻等于0,
低速时候加速
特殊情况,在水平地面低速 情况下加速时,风阻等于0
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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。
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 :
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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。
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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。
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。如发动机前制前驱乘用车和平头式商用 车前轴负荷较大,而长头式货车前轴负荷较小。常在坏路上行驶的越 野汽车,前轴负荷应该小些。乘用车和汽车设计者考虑汽车负载状态, 是依据有关国家标准执行的。当总体布置进行轴荷分配计算不能满足 预定要求时,可通过重新布置某些总成、部件(如油箱,备胎、蓄电 池等)的位置来调整。必要时,改变轴距也是可行的方法之一。
前轮驱动与后轮驱动只与汽车整体布置有关,多数轿车采用前轮驱动方 式,将发动机、变速器和驱动器联成一体,布置在汽车前方,可省略传动 轴,提高汽车操纵的稳定性。后轮驱动是少数轿车布置的形式,有利于轴 荷分配和操纵机构布置。前轮驱动或后轮驱动本身不会对制动的表现有大 的影响,对汽车制动的主要影响是汽车前后轴荷的变化。地面对前、后车 轮上的法向反作用力数值等于车轮的垂直载荷,制动时法向反作用力影响 作用在车轮上的摩擦力大小。汽车静止时前后轴荷是平衡的,法向反作用 力是均衡分布的。但在制动过程中,由于汽车惯性力的作用,轴间的载荷 会重新分配。在制动过程中,汽车受惯性影响向前冲,前轮负荷大幅度增 大;后轮载荷大幅度减少。
扭矩分配方式与汽车的质量分配相对应,有利于利用车辆加速时后轴载荷 大于前轴的情况下,提升车辆轮胎的抓地力,增加车辆的稳定性。
例:汽车的驱动性能、制动性能、方向稳定性等性能,不但与上述各系统的结 构和参数有关,还取决于汽车底盘的整体设计,例如轴距(前后轮的间距)影 响汽车重量在各轴上的分配,轮距(左右轮的间距)影响汽车的稳定性。现代 汽车的设计已大体定型:轿车是前轮转向,发动机可以前置(前轮或后轮驱动) 或后置(后轮驱动);货车和小型客车则一般均为发动机前置,后轮驱动,前轮 转向;中大型客车大都为发动机后置或底置,后轮驱动;越野汽车的前轮为转 向驱动轮。当汽车总重量增加和轴荷超过公路规定的限度时,就必须增加轴数, 或采取汽车列车型式。
轴距 :是通过车辆同一侧相邻两车轮的中点,并垂直于车辆纵向对称平面的二
垂线之间的距离。简单的说,就是汽车前轴中心到后轴中心的距离。对于三轴以上 的汽车,其轴具有从前到后的相邻两车轮之间的轴距分别表示,总轴距为各轴距之 和。轴距的长短直接影响汽车的长度,进而影响车的内部使用空间。微型轿车轴距 一般都在2200mm以下,它的后座的腿部空间较小,如果是成人坐在后座上的话, 通常是膝盖要顶在前面的座位后背上,腿根本伸不开,坐在车里给人一种压抑的感 觉,就更甭提将其作为公务车和出租车使用了。相对于微型车的轴距短小,普通型 轿车和中级轿车轴距一般较长,因此后座空间相对大了一些,成人可以比较宽松地 坐下轴距,所以这一级的轿车无论是做家庭用车、还是做出租车和公务车,都深受 人们欢迎。汽车的轴距短,汽车长度就短,质量就小,最小转弯半径和纵向通过半 径也小,汽车的机动性就好。但如果轴距过短,则车厢长度就会不足,后悬 (车辆 最后轮轴线与汽车最后端的距离) 也会过长,就会造成行驶时纵向摆动大及制动、 加速或上坡时质量转移大,其操纵性和稳定性就会变坏。如果轴距过长,就会使得 车身长度增加,从而后部倒车盲区也会偏大,如果不增加倒车雷达,倒车对新手而 言是个严峻的考验。
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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。
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。