轴荷质量分配计算规范

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轴荷质量分配计算规范
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2015-06-15发布 2015-06-15实施
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一概述
乘用车的载重量计算、质心位置计算及轴荷分配的计算，对于乘用车设计是一个相当重要的组成部分。

通过计算分析，可以预控乘用车的侧倾稳定性、前后桥的承受载荷情况、整车制动和方向稳定等技术性能，对于提高新产品开发成功率、提高产品质量有重要意义。

本规范将指导波导乘用车产品设计中的总质量计算和轴荷分配计算，以提高新产品开发设计质量。

二乘用车总质量计算
整备质量
乘用车整备质量定义是指汽车的干质量加上冷却液和备用车轮和随车附件的总质量。

干质量就是指仅装备有车身、全部电气设备和车辆正常行驶所需要的完整车辆的质量。

乘用车按照其结构特征整备质量通常主要包含以下部分：底盘（三类）、车身骨架、车身外板、内外饰、电气系统等，其中底盘包含动力总成、传动系统、悬挂系统、制动系统、车轮以及辅助附件等。

这些系统的质量通常在设计任务书中有明确的定义。

乘用车整备质量定义为M
装载质量
装载质量包括司机、乘客以及货物的总质量。

2.2.1 术语
乘员：乘用车上的乘客、工作人员（例：驾驶员、乘务员）的总称。

符号
N——乘员人数；
A——乘员座位数
M
——最大设计总质量，单位为千克（kg）；
T
——整车整备质量，单位为千克（kg）；
M
k
——装载总质量（kg）；
M
1
——每位乘员的平均质量，单位为千克每人（kg/人）；
m
r
M
——装载货物的质量，（kg）；
w
2.2.3 每位乘员的质量
不携带随身行李的标准质量的乘客规定为68 kg；
装载总质量
装载总质量为装载货物的质量与乘员质量之和
M1=M w+M r N
三乘用车轴荷分配计算
适用标准
GB 1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值
车辆的最大允许轴荷限值
乘用车单轴的最大允许轴荷不得超过以下规定的最大限值（单位为千克）：乘用车每侧单轮胎 7000
车辆总质量限值
乘用车最大允许总质量不大于4500千克。

轴荷分配计算
乘用车总质量通过车轮作用到地面，故前后轴荷的总和等于汽车总质量。

设前轴荷为M
f ，后轴荷为M
r
，则有：
M k = M
f
+ M
r
或M
1
= M
f
+ M
r
计算乘用车前后轴轴荷时，车辆处于水平位置，高度方向不会产生额外的力矩，故整车质量分布可以简化为下模型：
图2 乘用车质量分布简化模型
由模型可以看出，整车轴荷分布模型实际上是一种平衡杠杆模型，质量m
i
为前述车辆本身的总成质量和装载质量，均可简化为分布在水平杠杆上的质点。

车辆空载和满载的计算模型相同，此处不加区分。

提高计算精度的关键
是确认各简化质点的真实质量和质点距轴心的距离。

考虑到前后轴荷计算理论和方法均相同，下面仅以前轴为例介绍计算方法。

根据图2模型简化出计算模型如下：
以后轴为支点，前轮所受的支撑力与所有质点重力形成杠杆平衡，该支撑力即前轴轴荷。

图3 前轴轴荷计算模型
由该模型可以得到以下平衡公式：
g lri m lr m lr g lfi m lf m lf g L M ri r r fi f f *)*...2*1m (*)*...2*1(m **2121f +++*-+++*= 式中： m fi 是分布在后轴之前的质点；
lfi 是后轴之前的质点到后轴的水平距离；
m ri 是分布在后轴之后的质点；
lri 是后轴之后的质点到后轴的水平距离；
L 是轴距。

由此式可得前轴轴距为：
L lri m lr m lr lfi m lf m lf M ri r r fi f f )
*...2*1m ()*...2*1(m 2121f +++*-+++*=
同理可计算出后轴轴荷Mr 。

空载、满载工况下计算理论相同，只是质点质量和分布不同。

得到前后轴荷计算值可以校核轴荷分布的的合理性，同时必须满足以下法规。

GB 1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值。