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第六章 整车计算及质心位置确定

第一节 轴荷计算及质心位置确定
1、 本章所用质量参数说明（Kg）
T 底盘承载质量
F 底盘整备质量（不含上车装置）
NL 有效载荷
VA1 底盘整备质量时的前轴荷
HA1 底盘整备质量时的后轴荷
VA2 允许前轴荷
HA2 允许后轴荷
HAG2 允许总的后轴荷（驱动轴+支撑轴）
NLA2 允许后支撑轴轴荷
VLA2 允许中支撑轴轴荷
GG2 允许总质量（载货汽车底盘整备质量+上车装置质量+允许载荷）
NL2 允许有效载荷
VA3 实际有效载荷（AB+NL）时的前轴荷
HA3 实际有效载荷（AB+NL）时的后轴荷）
GG3 实际有效载荷（AB+NL）时的总质量
NL3 实际有效载荷（AB+NL）
HA4 底盘后轴荷（包括所有附加质量例如驾驶员、附加油箱，但不含AB和NL）
GG4 底盘总质量（包括所有附加质量例如驾驶员、附加油箱，但不含AB和NL）
NLV 由轴荷超载引起的有效载荷损失
HAü 超过允许后轴荷
VAü 超过允许前轴荷
AB 上车装置质量
EG 整车整备质量（载货汽车底盘+AB）
M 附加质量，例如：
M1 驾驶员+副驾驶员
M2 备胎（新老位置移动时）
M3 起重机（随车吊）、起重尾板等
LVA 前轴荷占总质量的比例（%）
2、 本章所用尺寸参数说明（mm）
A、 轴距
A1、 轴距（第一后轴中心线至第二后轴中心线）
A理论 理论轴距（只用于3轴或4轴）
a1 与轴荷比例（驱动轴与支撑轴之比）有关的从理论轴线到驱动轴的距离
W 前轴中心线至驾驶室后围的距离
W2 前轴中心线至上车装置前缘的距离
X 货厢或上车装置的长度
y 均布载荷时最佳质心位置至前轴中心线的距离（AB+NL）
y＇假设的质心位置至前周中心线的位置
y1 驾驶员+副驾驶员位置距前轴中心线位置
y2 备胎（新、老位置移动的距离）
y3 起重机（随车吊）、起重尾板等
MHS 附加质量的质心高度
GHSL 整车空载质心高度
GHSV 整车满载质心高度
FHS 底盘的质心高度
ABHS 上车装置的质心高度
NLHS 允许有效载荷的质心高度
2、轴荷计算
a)双后轴 ：
a1=A1/2

A理论=A+a1
b)后支撑轴：
a1=NLA2×A1/HAG2

A理论=A+a1
c)中支撑轴：
a1=VLA2×A1/HAG2

A理论=A+A1－a1
示例（一般）
对于上车装置比较简单的车辆，例如自卸车、栅栏车或厢式车（未装随车吊、起重栏板等），为实现轴荷的最佳分配，y值和y＇值应相等，否则会减少有效载荷。此外，一定要遵守法规对车辆轴荷分配及限值的规定。
示例1：4×2载货车
由于安装了一个200L附加油箱和备胎由中部移到尾部，见图6.1.1。需要计算：
Y＇
NL2
HA3
VA3
HAü
NLV
GG3

图6.1.1

y＇=W2+X/2
NL2=GG2－F－AB－M

HA3=HA1+（（AB×y＇）+M1(－y1) －（M2×y2） +(M2＇×y2＇)
+(M3×y3)+(NL2×y＇))/A

VA3=GG2－HA3
NLV= HAü×A/ y＇

HAü =HA3－HA2
GG3 =GG2－ NLV

示例参数说明：
VA1 …… 3260 kg
HA1 …… 1955 kg
F …… 5215 kg
VA2 …… 6000 kg
HA2 …… 10000 kg
GG2 …… 16000 kg
W2 …… 550 kg
A …… 4900 kg
其它参数说明：
X=6380mm
y＇ …… 3740 mm AB …… 1300 kg
y1 …… -210 mm M1 …… 150 kg
y2＇ …… 3550 mm M2 …… 100 kg
y2 …… 5230 mm M2＇ …… 100 kg
y3 …… 2600 mm M3 …… 200 kg
计算结果：
y＇=550+6380/2=3740 mm
NL2 = GG2 …… 16000 kg
－F …… 5215 kg
－AB …… 1300 kg
－M1 …… 150 kg
－M3 …… 200 kg
9135Kg
HA3=1955+((1300×3740)+150×(－210) －(100×5230)+(200×2600)+(9135×3740))/4900=1955+39683400×/4900=10054 Kg
VA3=16000－10054=5946 Kg
HAü=10054－ 10000=54 Kg
NLV=54×4900/3740=71 Kg
GG3=16000－71=15929 Kg
示例2：4×2自卸车带前置起重机（随车吊）
由于有前置起重机（随车吊），W2要计算，起重机支腿宽度及需要的自由空间按起重机型号确定，见图6.1.2。需要计算：
W2
y＇
y3
NL2
HA3
VA3
HAü
NLV
GG3

图6.1.2
W2=W1+KRF
y＇=W2+X/2

y3= W1+KRF/2
NL2= GG2－ F －AB－ M

HA3= HA1+(( AB×y＇)+M(－y1)+( M3×y3)+( NL2×y＇))/A
HAü=HA3－ HA2

VA3= GG2－ HA3

NLV= HAü×A/ y＇

GG3= GG2－ NLV

示例参数说明：
VA1 …… 3165 kg
HA1 …… 1795 kg
F …… 4960 kg
VA2 …… 6000 kg
HA2 …… 10000 kg
GG2 …… 16000 kg
W2 …… 408 kg
A …… 3600 kg
其它参数说明：
X=4200 mm KRF …… 500 mm
y＇ …… 3008 mm AB …… 1200 kg
y1 …… -210 mm M1 …… 150 kg
y3 …… 658 mm M3 …… 1300 kg
计算结果：
W2=408+500=908 mm
y＇=908+4200/2=3008 mm
y3=408+500/2=658 mm
NL2 = GG2 …… 16000 kg
－F …… 4960 kg
－AB …… 1200 kg
－M1 …… 150 kg
－M3 …… 1300 kg
8390Kg
HA3=1795+((1200×3008)+150×(－210) +(1300×658)+(8390×3008))/3600=1795+29670620/3600=10037 Kg
VA3=16000－10037=5963 Kg
HAü=10037－ 10000=37 Kg
NLV=37×3600/3008=44 Kg
GG3=16000－44=15956 Kg
示例3： 6×2厢式车
装高顶驾驶室、厢式车箱、底盘车架后端装起重尾板(质心y3在车架后端)，见图6.1.3。需要计算：

图6.1.3

y＇
y3
NL2
HA3
VA3
GG3
LVA(%)
A理论(计算见本节2)

y＇=W2+X/2

y3=A+A1+L

NL2= GG2－ F －AB－ M

HA3=HA1+（（AB×y＇)+M1(－y1) +（M2×y2) －(M2＇×y2＇)+(M3×y3)+ (M4×y4)+(NL2×y＇))/A理论

VA3= GG2－ HA3

GG3= HA3+ VA3

LVA= VA3/ GG3×100
示例参数说明：
VA1 …… 3945 kg
HA1 …… 3545 kg
F …… 7490 kg
VA2 …… 6500 kg
HA2 …… 10000 kg
NLA2 …… 6000Kg
HAG2 …… 16000 Kg
GG2 …… 22000 kg
W2 …… 620 mm
A …… 4400 mm
A1 …… 1315 mm
L …… 1795 mm
其它参数说明：
X=7200mm a1=493 mm A理论=4893mm
y＇ …… 4220 mm AB …… 1600 kg
y1 …… －400 mm M1 …… 150 kg
y2＇ …… 6790 mm M2 …… 115 kg
y2 …… 2950 mm M2＇ …… 115 kg
y3 …… 7510 mm M3 …… 480 kg
y4 …… 400mm M4 …… 230 kg

计算结果：
NL2 = GG2 …… 22000 kg
－F …… 7490 kg
－AB …… 1600 kg
－M1 …… 150 kg
－M3 …… 480 kg
－M4 …… 230Kg
12050Kg
HA3=3545+((1600×4220)+150×(－400) －(115×6790)+(115×2950)+(480×7510)+(230×400)+(12050×4220))/4893
=3545+60798200/4893=15971Kg
VA3=22000－15971=6029 Kg
GG3=15971+6029=22000 Kg
LVA=6029/22000×100=27.4%
示例4： 6×4载货车带后置起重机（随车吊），见图6.1.4。
注：KRF：起重机支腿宽度及需要的自由空间安起重机型号确定。
需要计算：

图6.1.4
y＇
y3
NL2
HA3
VA3
GG3
LVA(%)
A理论(计算见本节2)

y＇=W2+X/2

y3=W2+X+KRF/2

NL2= GG2－ F －AB－ M

HA3=HA1+（（AB×y＇)+M1(－y1) －（M2×y2) + (M2＇×y2＇)+(M3×y3)+ (NL2×y＇))/A理论

VA3= GG2－ HA3

GG3= HA3+ VA3

LVA= VA3/ GG3×100
示例参数说明：
VA1 …… 4110kg
HA1 …… 4010 kg(后轴1和2)
F …… 8120 kg
VA2 …… 6500 kg
HA2 …… 16000 kg
GG2 …… 22000 kg
W2 …… 650 mm
A …… 4325 mm
A1 …… 1350 mm
其它参数说明：
X=6400mm a1=675 mm A理论=5000mm
y＇ …… 3760 mm AB …… 1700 kg
y1 …… －400 mm M1 …… 150 kg
y2＇ …… 2950 mm M2 …… 115 kg
y2 …… 6825 mm M2＇ …… 115 kg
y3 …… 7350 mm M3 …… 1800 kg
计算结果：
NL2 = GG2 …… 22000 kg
－F …… 8120 kg
－AB …… 1700 kg
－M1 …… 150 kg
－M3 …… 1800 kg
10230Kg
y＇=560+6400/2=3760mm
y3 =560+6400+780/2=7350mm
HA3=4010+((1700×3760)+150×(－400) －(115×6825)+(115×2950)+(1800×7350)+(10230×3760))/5000
=4010+57581175/5000=15526Kg

VA3=22000－15526=6474 Kg
LVA=6474/22000×100=29.4%
计算最佳质心
在超过设计允许轴荷时，要计算上车装置和有效载荷的最佳质心位置（y）。为此需要计算后轴负荷（HA4），包括所有的附加质量（M），如驾驶员、乘员、起重机（随车吊）、起重尾板、附加油箱和备胎等，但不包括上车装置和有效载荷。

HA4=HA1+（M1(－y1) +（M2×y2) +(M3×y3)+ ……)/A或A理论

y=( HA2－ HA4) ×A或A理论/（GG2 －GG4）

GG4=F+M
求示例4的最佳质心
HA4=4010+（150（－400）－（115×6825）+（115×2950）+（1800×7350））/5000=4010+12724375/5000=6555Kg
注意：如果前轴最大允许承载能力（VA2）为6500Kg,则后轴最大允许承载能力（HA2）应是16000Kg，代入公式用15500Kg。该示例中的最大允许总质量（GG2）为22000Kg,不得超过。
GG2 =VA2+ HA2=6500+15500=22000 Kg 或
VA2+ HA2=6000+16000=22000 Kg
y=(15500－6555) ×5000/(22000－10070)=44725000/11930=3749mm
GG4=8120+150+1800=10070 Kg
现将计算出的y 值（3749mm）代入计算HA3的公式中代替y＇，则：
HA3=4010+（（1700×3749）+150（－400）－（115×2950）+（115×2950）+（1800×7350）+（10230×3749））/5000=4010+57449945/5000=15500 Kg
第二节 质心高度
1、 整车空载质心高度（GHSL）
GHSL=((F·FHS)+（AB·ABHS）+(M·MHS))/EG

EG=F+ABA+M

2、整车满载质心高度（GHSV）
GHSV=((F·FHS)+（AB·ABHS）+(M·MHS))/GG2

3、质心高度计算（示例2）
GHSL=(（4960×790）+（1200×1250）+（150×1700）+（1300×1750）)/7610=7948400/7610=1044mm
GHSV=((4960×790)+（1200×1250）+（150×1700）+（1300×1750）+（8390×1550）)/16000=20952900/16000=1310mm
第三节、质量利用系数（f）
f=NL2/EG
第四节、动力参数计算
1、 最高车速（Vmax）
Vmax=K·ηMot ·Rdyn/iges
2、 爬坡度（α）
α =arcsin(U/m·g －fr
爬坡度近似公式：
U=MMot.max·iges·ηges/Rstat
适用于发动机最大扭矩转速时，车速为40Km/h、坡度小于80%的情况！

以（%）表示坡度：
α（%）=tanα·100
第五节 取力器的功率和扭矩
1、 发动机全功率取力
PNA=PMot·ηNA

MNA= MMot·ηNA·iNA

nNA=nMot·iNA

PNA=PMot·ηG·ηNA
MNA=PNA·9552/nNA
2、变速器取力

PNA= MNA·nNA /9552

nNA=nMot·iG·iNA

MNA= MMot·ηG·ηNA·iG·iNA

3、 分动器取力
PNA=PMot·ηVG·ηG ·ηNA

MNA= MMot·ηVG·ηG·iG·iNA

nNA=nMot/ iNA·iG·iVG

第六节 汽车比功率
GP=PMot/GG2

第七节 电涡流缓速器的制动力矩
电涡流缓速器的制动强度（Z）必须为排气制动的2至2.5倍，排气制动的制动强度为0.05。
MB=Z·Rstat·GG2·9.81·ηHA/iHA
在第三节至第七节中，计算汽车质量利用系数、比功率、电涡流缓速器的制动力矩、最高车速、爬坡度以及取力器的功率和扭矩使用的概念和缩写：
f 有效载荷系数
GP 汽车单位功率质量 (Kg/kW)
MB 电涡流缓速器的制动力矩 (Nm)
Vmax 最高车速 (km/h)
α 爬坡度
PNA 取力器功率 (kW)
MNA 取力器扭矩 (Nm)
nNA 取力器转速 (1/min)
PMot 发动机功率 (kW)
MMot 发动机扭矩 (Nm)
nMot 发动机转速 (1/min)
EG 汽车自身重量（整备质量？） (Kg)
GG2 汽车允许最大总质量 (Kg)
NL2 允许最大有效载荷 (Kg)
iG 变速器速比
iVG 分动器速比
iHA 后轴速比
iges 总速比iG·iVG· iH A
ηG 变速器传动效率 ~0.98
ηVG 分动器传动效率 ~0.96
ηHA 后轴传动效率 ~0.95 4×2、6×2
~0.90 4×4、6×4
~0.85 6×6
ηges 总传动效率 ~0.90 4×2、6×2
~0.85 4×4、6×4
~0.80 6×6

Rstat 轮胎静力半径 (m)
Rdyn 轮胎动力半径 (m)
K 常数K=π·3.6/30=0.3769
Z 汽车制动强度
U 切向力 （N）
fr 滚动阻力系数(~0.01)
m 汽车总质量？？？？汽车允许最大总质量 (Kg)
g 重力加速度(9.81m/sec^2)
iNA 取力器速比
ηNA 取力器传动效率 ~0.95~0.98

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