三轴汽车轴荷与悬架刚度的关系

黄龙　龚俊　姚向东

摘 要：介绍了三轴汽车轴荷计算方法，通过调整悬架刚度及改变三轴车的1轴与2轴轴距的方法来完成三轴轴荷的调整。

关键词：轴荷计算 力学模型 悬架刚度 轴荷分配

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

两轴汽车的轴荷计算主要是运用静力平衡的方法，将汽车简化为简支梁进行计算，这对于两轴车及6×4平衡悬架轴距较小的车型是适用的，但对于长轴距的多轴车就不适用了。三轴及三轴以上车辆计算轴荷时，在力学模型上为超静定问题，无法应用静力学完成计算。本文是在查阅了其他论文的基础上完成三轴车的轴荷计算，并进一步深入讨论了悬架刚度的变化对三轴车轴荷分配的影响。

1 计算模型

计算三轴车的轴荷，是在收集到整车的质量参数后，经整理确定整车质心位置如表1所示，图1为整车示意图及整车轴距和质心位置。

模型假设：1.设定车架为刚性梁;2.忽略轮胎的变形;3.忽略车桥的变形;4.计算时忽略簧下质量的影响;5.假定悬架的变形为线性的。

表1所列为一三轴车的计算数据。

图2是簧上质量为0时车架的姿态。

2 三軸轴荷计算

图3为簧上质量作用在车架上后，各轴悬架弹性元件的变形量分别为f1、f2、f3，质心距1轴的距离为L0，1轴到2轴的距离为L2，1轴到3轴的距离为L3，各簧的刚度分别为C1、C2、C3，地面对各轴的支反力分别为R1、R2、R3，整车质心的作用力为G。则：相对1轴支点处取矩，根据力矩平衡可得如下方程

根据平面力系的平衡关系得如下方程

根据变形协调关系得如下方程

根据悬架弹簧的变形得如下方程

联立以上方程可求出R1、R2、R3

表2为根据式1-6计算得出的1、2、3轴的轴荷

3 轴荷与悬架刚度的变化关系

表3为变动1、2轴悬架刚度（3轴悬架刚度不动），1、2轴轴荷随1、2轴悬架刚度变化的计算值。

图4为1轴与2轴刚度与轴荷变化曲线，通过图中显示，随着1轴与2轴刚度的变化1轴与2轴的轴荷已相对在接近，这为我们设计整车提供了一种调整轴荷的思路。但1轴与2轴刚度调整是有限的，整车的悬架偏频制约着刚度的大范围变动，这种方法是有限的一种方法。

4 轴荷调整的一种方法

图5为1、2轴轴距变化与三轴车轴荷分配的变化曲线，通过轴距的变化可有限的调整轴荷的变化。三轴车本身是过约束形式，轴荷变化是随着路况的变化不断的在变化，因此，轴距不易太大，否则会带来轴荷在恶劣的路况下出现大的波动，使整车的舒适性急剧下降，同时会引起轮胎的寿命下降。

通过分析可应用以上两种方法结合运用，适当的变动来修正轴荷的不合理，及时调校解决设计上的难点。

5 结束语

影响轴荷分配的因素有悬架的刚度、轮胎的刚度、轴距、车辆过凸起时对轴荷的再分配，本文提出了通过悬架刚度的变化可有限的来调整轴荷，并与一、二轴轴距的变化来结合使用完成对三轴轴荷的再分配。

参考文献：

[1]申晋宪，王铁，载货汽车总体设计分析（第一版）[M]，北京，中国标准出版社，2013：155-206.

[2]柴新伟，杨世文，三轴汽车轴荷计算及轴距选择[J]，机械管理开发，2010.