三軸汽車軸荷與懸架剛度的關系

黃龍　龔俊　姚向東

摘 要：介紹了三軸汽車軸荷計算方法，通過調整懸架剛度及改變三軸車的1軸與2軸軸距的方法來完成三軸軸荷的調整。

關鍵詞：軸荷計算 力學模型 懸架剛度 軸荷分配

The Relationship between the Axle Load and the Suspension Stiffness of a Three Axle Vehicle

Huang Long Gong Jun Yao Xiangdong

Abstract：This paper introduces the calculation method of the axle load of the three-axle vehicle. The adjustment of the axle load is completed by adjusting the suspension stiffness and changing the wheelbase of the first axle and the second axle of the three-axle vehicle.

Key words：Axle load distribution， mechanical model， suspension stiffness， axle load distribution

兩軸汽車的軸荷計算主要是運用靜力平衡的方法，將汽車簡化為簡支梁進行計算，這對于兩軸車及6×4平衡懸架軸距較小的車型是適用的，但對于長軸距的多軸車就不適用了。三軸及三軸以上車輛計算軸荷時，在力學模型上為超靜定問題，無法應用靜力學完成計算。本文是在查閱了其他論文的基礎上完成三軸車的軸荷計算，并進一步深入討論了懸架剛度的變化對三軸車軸荷分配的影響。

1 計算模型

計算三軸車的軸荷，是在收集到整車的質量參數后，經整理確定整車質心位置如表1所示，圖1為整車示意圖及整車軸距和質心位置。

模型假設：1.設定車架為剛性梁;2.忽略輪胎的變形;3.忽略車橋的變形;4.計算時忽略簧下質量的影響;5.假定懸架的變形為線性的。

表1所列為一三軸車的計算數據。

圖2是簧上質量為0時車架的姿態。

2 三軸軸荷計算

圖3為簧上質量作用在車架上后，各軸懸架彈性元件的變形量分別為f1、f2、f3，質心距1軸的距離為L0，1軸到2軸的距離為L2，1軸到3軸的距離為L3，各簧的剛度分別為C1、C2、C3，地面對各軸的支反力分別為R1、R2、R3，整車質心的作用力為G。則：相對1軸支點處取矩，根據力矩平衡可得如下方程

根據平面力系的平衡關系得如下方程

根據變形協調關系得如下方程

根據懸架彈簧的變形得如下方程

聯立以上方程可求出R1、R2、R3

表2為根據式1-6計算得出的1、2、3軸的軸荷

3 軸荷與懸架剛度的變化關系

表3為變動1、2軸懸架剛度（3軸懸架剛度不動），1、2軸軸荷隨1、2軸懸架剛度變化的計算值。

圖4為1軸與2軸剛度與軸荷變化曲線，通過圖中顯示，隨著1軸與2軸剛度的變化1軸與2軸的軸荷已相對在接近，這為我們設計整車提供了一種調整軸荷的思路。但1軸與2軸剛度調整是有限的，整車的懸架偏頻制約著剛度的大范圍變動，這種方法是有限的一種方法。

4 軸荷調整的一種方法

圖5為1、2軸軸距變化與三軸車軸荷分配的變化曲線，通過軸距的變化可有限的調整軸荷的變化。三軸車本身是過約束形式，軸荷變化是隨著路況的變化不斷的在變化，因此，軸距不易太大，否則會帶來軸荷在惡劣的路況下出現大的波動，使整車的舒適性急劇下降，同時會引起輪胎的壽命下降。

通過分析可應用以上兩種方法結合運用，適當的變動來修正軸荷的不合理，及時調校解決設計上的難點。

5 結束語

影響軸荷分配的因素有懸架的剛度、輪胎的剛度、軸距、車輛過凸起時對軸荷的再分配，本文提出了通過懸架剛度的變化可有限的來調整軸荷，并與一、二軸軸距的變化來結合使用完成對三軸軸荷的再分配。

參考文獻：

[1]申晉憲，王鐵，載貨汽車總體設計分析（第一版）[M]，北京，中國標準出版社，2013：155-206.

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