三
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:
G?cos??b?FZ1?L?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hgdu??Ti?Fw?hw?0 dtG?cos??a?FZ2?L?G?cos??f?r?G?hg?sin??m?hg故得:
du??Ti?Fw?hw?0 dtFZ1?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;正弦值接近角度本身,即:
cos??1 sin???
所以,坡度影响下的车轴载荷为:
FZ1?G?b?G?f?r?G?hg????TiL
=
G?b(G?f?r?G?hg????Ti)? LLG?a?G?f?r?G?hg????TiL
FZ2?G?a(G?f?r?G?hg????Ti)? = LL与第1种中的轴荷分配相比较,我们可以发现:正坡度(即上坡时)导致载荷从前轴
向后轴转移;同理,可以知道,负坡度(即下坡时)导致载荷从后轴向前轴转移。
四
1、B级车吉利金刚汽车在位于水平地面上空载时,即整备质量:
左前轮:318.5Kg 左后轮:213.0Kg 右前轮:311.0Kg 右后 轮:318.5Kg
其轴距为2502mm,确定这辆车前后轴距离重心的距离。
解:位于水平地面上的车辆,前轴载荷为629.5Kg,后轴载荷为437.5kg其前后轴距重心的距离分别设为b和c,,则利用式3求出c(整备质量为1067Kg)。
c?L?WfsW?2502?(318.5?311.0)?1476.1mm1067利用式4,求出b
W(213.0?224.5)
b?L?rs?2502??1025.9mm W10672、B级车吉利金刚汽车在位于水平地面载客人数n分别为1、2、3、4、5时,求其前后轴距离重心的距离(每个乘客重量为68Kg,每人携带7Kg行李)。 解:在拆车实习中,所统计到吉利金刚的数据如下: n(整备质量左前轮 右前轮 左后轮 右后轮 误差 备注 1067Kg) 1、(68Kg+7Kg) 346 318.5 241.0 235.0 1.5 驾驶员 驾驶员和副驾驶乘客 2、([2×68+2×350.5 348.0 252.0 262.5 4 7]Kg) 3、([3×68+3×368.0 343.0 288.0 292.0 1 7]Kg) 4、([4×68+4×363.5 352.5 317.5 326.5 7 7]Kg) 5、([5×68+5×374.5 357.0 348.5 360.0 2 7]Kg) 后排加一人 后排加二人 后排加三人
根据前面例子1所提供的方法,可以求出在有载客量的情况下重心距前后轴的距离。
n(整备质量1067Kg) 0、1067Kg 1、(68Kg+7Kg) 2、([2×68+2×7]Kg) 3、([3×68+3×7]Kg) 4、([4×68+4×7]Kg) 5、([5×68+5×7]Kg)
可以得出这样的结论:随着载客量的增加,重心距前轴的距离b逐渐增加,而重心距后轴的距离逐渐减小。但在有的文献中随着载客量的增加,认为重心距离前后轴的距离是不变的。
3、B级车吉利金刚汽车只有驾驶员一人,从静止起步以 4m/s2的加速度爬6%,的坡度,求解此时前后轴的载荷。
解:根据前面例2的分析,我们知道只有驾驶员一人时,车辆总重为1140.5Kg在水平路面上,前轴载荷为664.5Kg,后轴载荷为476Kg,重心距前轴的b=1044.2mm,c=1457.8mm。通过简单的计算,可以算出6%的坡度等于3.433°坡度角(反正切值0.06)。由于缺少重心高度数据,假设其为400mm,现在已经拥有足够的数据利用(式5)和(式6)求解前后轴 的载荷。
重心距前轴的距离b 1025.9mm 1044.2mm 1061.2mm 1124.1mm 1184.8mm 1231.0mm 重心距前轴的距离c 1476.1mm 1457.8mm 1440.8mm 1377.9mm 1317.2mm 1271.0mm 备注 整备质量 驾驶员 驾驶员和副驾驶乘客 后排加一人 后排加二人 后排加三人
Wf??W(c?cos??h?ax/g?h?sin?)L1140.5?(1.4578?0.998?0.7?4/9.8?0.4?0.0599)2.502?522.027KgWr? W(b?cos??h?aLx/g?h?sin?)
?1140.5?(1.0442?0.998?0.7?4/9.8?0.4?0.0599)2.502
?616.192KgWf?Wr?1138.219Kg在此种状态下,前后轴的载荷总重为这两个载荷的加和为1138.219Kg,而不是车辆总重的1140.5Kg。原因是车辆位于一个斜坡上,只有总重的余弦产生了车轴的载荷,所以作用在车轴上的重量只有1140.5Kg×cos3.433°=1138.219Kg.