轴荷分配及质心位置的计算
轴荷质量分配计算规范
XXXXXXXXX有限公司轴荷质量分配计算规范编制:日期:校对:日期:审核:日期:批准:日期:2015-06-15发布 2015-06-15实施XXXXXXXXX有限公司发布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2.1 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。
2.2 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。
2.2.2 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）；MkM——装载总质量（kg）；1m——每位乘员的平均质量，单位为千克每人（kg/人）；rM——装载货物的质量，（kg）；w2.2.3 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；2.3 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3.1 适用标准GB 1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值3.2 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 70003.3 车辆总质量限值乘用车最大允许总质量不大于4500千克。
汽车质心位置的计算教学内容
汽车质心位置的计算汽车质心位置的计算1、 质心到前轴（坐标原点）的水平距离（1） 常规公式： giXi gi a ∑⋅∑=)( ------------------------（1） 式中 a 质心到前轴的水平距离gi 各总成（或载荷）质量Xi 各总成（或载荷）到前轴的水平距离轴荷（或簧载质量）： gi LaG ∑⋅-=)1(1 LXi gi gi )(⋅∑-∑= ------------------------（2） gi La G ∑⋅=2. L Xi gi )(⋅∑= ------------------------（3） 式中 1G 前轴负荷（或前簧载质量）2G 后轴负荷（或后簧载质量）L 轴距（2） 先求轴荷再算质心位置: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-∑=gi L Xi G )1(1 ------------------------（2a ） ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅∑=gi L Xi G 2 ------------------------（3a ）)1(12GG L G G L a -⋅=⋅= ------------------------（4） 式中 gi G G G ∑=+=21 总负荷（或簧载总质量）2、 质心离地高度常规公式： gihi gi h ∑⋅∑=)( -------------------------（5） 式中 h 质心到地面的高度hi 各总成（或载荷）离地高度*注：可以先算出)(hi gi ⋅∑再除以gi ∑，也可以先算出)(gihi gi ∑⋅再合成。
3、 各种质心的分别计算和合成（1） 分别计算：① 空载、满载状态的质心位置空载: gi 不包括乘员或/和载荷，仅包括相关总成。
满载: gi 包括乘员或/和载荷以及相关总成。
② 簧载质量、非簧载质量的质心位置簧载质量：gi 只包括属于簧载质量的总成，或者还包括乘员或载荷。
非簧载质量：gi 只包括属于非簧载质量的总成。
（2） 状态的合成1） 整车状态-----包括簧载与非簧载质量① 质心到前轴的水平距离： G a G a G a u u S S g ⋅+⋅=GL G a G u S S ⋅+⋅=2 ------------------------------（6） 式中 S G 簧载总质量21u u u G G G += 非簧载总质量1u G 前轴非簧载质量2u G 后轴非簧载质量u S G G G += 整车总质量g a 整车质心到前轴的水平距离S a 簧载质量质心到前轴的水平距离u a 非簧载总质量的质心到前轴的水平距离② 质心离地高度 G h G h G hg u u S S ⋅+⋅=GR G G h G u u S S ⋅++⋅=)(21 ---------------------------（7）式中 hg 整车质心离地高度S h 簧载质量的质心离地高度R h u = 非簧载质量的质心离地高度，一般设定为车轮静力半径R 。
轴荷质量分配计算规范
轴荷质量分配计算规范一、计算对象和范围：1.计算对象：以运输车辆为计算对象。
2.计算范围：适用于大型货车、客车和特种车辆的轴荷质量分配计算。
二、计算原则：1.轴荷质量分配应符合国家道路交通安全法规和车辆设计要求。
2.各轴的荷载应保证在车辆轴荷限值范围内。
3.各轴的荷载应符合车辆制造商的设计和要求。
三、计算方法：1.轴荷质量分配的计算应考虑车辆的整备质量、货物质量、乘员质量以及其他附件、燃料等的质量。
2.初始轴荷质量分配的计算可以根据厂家提供的设计数据进行，也可以根据车辆自身的条件进行估算。
3.根据道路行驶条件的不同，还应考虑轴荷质量分配对车辆行驶稳定性的影响，以保证车辆的正常行驶。
4.根据实际情况，采用动态计算方法来确定轴荷质量分配。
四、计算步骤：1.确定车辆的设计参数，包括车辆整备质量、前后悬挂的刚度和行程等。
2.按照车辆制造商的要求，计算车辆的初始轴荷质量分配。
3.根据实际情况，进行调整和校正，以适应不同的运输货物和路面条件。
4.进行动态计算，考虑车辆的运动状态和车身的倾斜等因素，确定最终的轴荷质量分配。
五、计算结果的评估：1.利用计算结果，评估车辆的稳定性和行驶安全性。
2.根据评估结果，如果不符合要求，需要进行调整和改进，以满足要求。
3.对于特种车辆，还需根据不同的运输任务和特殊要求进行适应性计算。
总结：轴荷质量分配计算规范是保证车辆稳定性和行驶安全的重要方法。
通过合理的计算方法和评估结果，可以确定最佳的轴荷质量分配，保证车辆在各种道路条件下均能稳定行驶。
为了保证计算的准确性和可靠性，需要考虑车辆的设计参数、实际运输情况和行驶条件等因素，采用动态计算方法进行调整和校正。
同时，还需根据评估结果进行必要的调整和改进，以满足车辆的实际需求。
轴荷质量分配计算规范
XXXXXXXXX有限公司轴荷质量分配计算规范编制:日期:校对:日期:审核:日期:批准:日期:2015-06-15发布 2015-06-15实施XXXXXXXXX有限公司发布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2.1 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。
2.2 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。
2.2.2 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）；MkM——装载总质量（kg）；1m——每位乘员的平均质量，单位为千克每人（kg/人）；rM——装载货物的质量，（kg）；w2.2.3 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；2.3 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3.1 适用标准GB 1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值3.2 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 70003.3 车辆总质量限值乘用车最大允许总质量不大于4500千克。
质心位置的求法
质心位置的求法
质心是物体内部所有质量点的平均位置，是一个物体的几何中心。
它在三维空间中的坐标表示为(x,y,z)，其中x、y、z分别为物体在三个坐标轴上的质心位置坐标。
在静力学和力学中，质心位置的求法可以通过以下步骤来实现：
1. 将物体划分为无数个微小的质量点，每个质量点的质量可以表示为dm 。
2. 对于一个三维物体，其质心坐标可以用以下公式计算：
x = (1/M) * ∫(x*dm)
y = (1/M) * ∫(y*dm)
z = (1/M) * ∫(z*dm)
其中M为整个物体的质量，∫表示对整个物体积分。
3. 对于一个平面物体或线段，质心坐标可以用以下公式计算：
x = (1/M) * ∫(x*dm)
y = (1/M) * ∫(y*dm)
其中M为整个物体的质量，∫表示对整个物体积分。
4. 对于一个质点系，质心坐标可以用以下公式计算：
x = (Σ(mixi)) / M
y = (Σ(mi*yi)) / M
z = (Σ(mi*zi)) / M
其中mi表示第i个质点的质量，xi、yi、zi表示第i个质点在三个坐标轴上的位置，M为整个质点系的总质量，Σ表示对i从1到n求和，n为质点的数量。
通过上述公式，可以精确地计算物体的质心位置。
汽车重心及轴荷分配计算
汽车重心及轴荷分配计算汽车重心及轴荷分配是汽车设计和性能评估的重要参数。
重心的位置和轴荷的分配直接关系到汽车的稳定性、平衡性以及操控性。
在对汽车进行设计和改进时，需要对重心和轴荷进行合理的计算和分配，以满足汽车的性能要求。
1.汽车重心计算：汽车的重心位置是指汽车整体重心的位置。
重心位置的计算是通过对整车各个部件的质量和位置进行分析，利用重力平衡原理得出的。
重心的位置通常是以车身坐标系的原点为参考点，沿着车身纵向、横向和垂直方向计算得出。
在计算重心位置时，需要考虑车辆的各个部分，包括发动机、底盘、车身、座椅、燃料箱等。
通常情况下，汽车的重心位置会相对较低，以提高车辆的稳定性和操控性。
2.汽车轴荷分配计算：轴荷分配是指汽车前后轮轴承载的重量比例。
合理的轴荷分配可以提高汽车的平衡性、抓地力和操控性能。
轴荷的计算涉及到前后轮的重量和对应的负载情况。
轴荷分配计算一般是在车辆设计或改装过程中进行。
首先需要获得车辆的整体质量，然后通过测量车轮重量或通过车辆的动态测试获得前后轮轴荷的比例。
在实际应用中，通常根据经验规则和测试数据进行计算和调整，以满足设计要求。
3.重心和轴荷对汽车性能的影响：重心和轴荷的分布对汽车的性能有着重要的影响。
-稳定性：重心位置的高低会影响汽车的侧倾稳定性。
重心越高，车辆在转弯时更容易倾斜，稳定性越差。
因此，控制车辆重心的位置，使其趋于低位，有利于提高车辆的稳定性。
-平衡性：轴荷的分配对车辆的平衡性起着关键作用。
前后轮轴荷的合理分配可以使车辆在加速、制动和转弯时保持较好的平衡，提高车辆的操控性和行驶稳定性。
-操控性：重心位置和轴荷的分配直接影响车辆的操控性能。
重心越低、轴荷分配越均衡的车辆，通常具有更好的操控性和操纵稳定性，驾驶员可以更准确地控制车辆的转向、加速和制动动作。
综上所述，汽车重心及轴荷分配的计算对于汽车的设计和性能评估至关重要。
通过合理地计算和控制重心位置和轴荷分配，可以提高汽车的稳定性、平衡性和操控性，为驾驶员提供更好的行驶体验和安全性能。
汽车质心位置的计算
汽车质心位置的计算1、 质心到前轴（坐标原点）的水平距离（1） 常规公式：giXi gi a ∑⋅∑=)( ------------------------（1） 式中 a 质心到前轴的水平距离gi 各总成（或载荷）质量Xi 各总成（或载荷）到前轴的水平距离轴荷（或簧载质量）：gi L a G ∑⋅-=)1(1L Xi gi gi )(⋅∑-∑= ------------------------（2） gi La G ∑⋅=2. LXi gi )(⋅∑= ------------------------（3） 式中 1G 前轴负荷（或前簧载质量）2G 后轴负荷（或后簧载质量）L 轴距（2） 先求轴荷再算质心位置:⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅-∑=gi L Xi G )1(1 ------------------------（2a ） ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅∑=gi L Xi G 2 ------------------------（3a ）)1(12GG L G G L a -⋅=⋅= ------------------------（4） 式中 gi G G G ∑=+=21 总负荷（或簧载总质量）2、 质心离地高度常规公式：gihi gi h ∑⋅∑=)( -------------------------（5） 式中 h 质心到地面的高度hi 各总成（或载荷）离地高度*注：可以先算出)(hi gi ⋅∑再除以gi ∑，也可以先算出)(gihi gi ∑⋅再合成。
3、 各种质心的分别计算和合成（1） 分别计算：① 空载、满载状态的质心位置空载: gi 不包括乘员或/和载荷，仅包括相关总成。
满载: gi 包括乘员或/和载荷以及相关总成。
② 簧载质量、非簧载质量的质心位置簧载质量：gi 只包括属于簧载质量的总成，或者还包括乘员或载荷。
非簧载质量：gi 只包括属于非簧载质量的总成。
（2） 状态的合成1） 整车状态-----包括簧载与非簧载质量① 质心到前轴的水平距离： G a G a G a u u S S g ⋅+⋅=GL G a G u S S ⋅+⋅=2 ------------------------------（6） 式中 S G 簧载总质量21u u u G G G += 非簧载总质量1u G 前轴非簧载质量2u G 后轴非簧载质量u S G G G += 整车总质量g a 整车质心到前轴的水平距离S a 簧载质量质心到前轴的水平距离u a 非簧载总质量的质心到前轴的水平距离② 质心离地高度 G h G h G hg u u S S ⋅+⋅=GR G G h G u u S S ⋅++⋅=)(21 ---------------------------（7）式中 hg 整车质心离地高度S h 簧载质量的质心离地高度R h u = 非簧载质量的质心离地高度，一般设定为车轮静力半径R 。
汽车重心及轴荷分配计算
一、整车重心及轴荷分配计算：
1.车辆各部件重心位置
2.部件重心位置列表
x,y——部件重心位置
m——部件重量
3.重心位置及轴荷验算：
轴荷计算：
公式：G
2=∑m
ix
i/L
G
2——中、后轴轴荷kg
m
i，x
i——部件重量和部件重心水平位置
L——汽车轴距+650㎜
将列表数据带入公式（1）
G
2=18900㎏前轴G
1=6100㎏（24.4%）
按汽车厂提供数据，前轴允许载荷6500㎏,中，后轴允许载荷19000㎏
结论：满足使用条件。
汽车重心纵向位置计算：
公式：L
1=G
2L/G L
2=G
1L/G
G——汽车总质量
代入数据：L
1=3780㎜L
2=1220㎜
满载时汽车重心高度计算：
公式：h=∑m
iy
i/G (2)1）（
y
i——部件重心高度h——汽车重心高度
将列表数据代入公式（2）
h=1770㎜
空载时汽车重心高度计算：
仍用公式（2），减去垃圾重量
hg=1174㎜
二、汽车侧翻条件验算：
公式：tgβ=B/2h (3)
β——汽车侧倾稳定角B——汽车轮距B=1860㎜
代入数据：tgβ=0.792β=38.3°≥32°
结论：满足使用条件。
三、危险工况校核计算：
该车在垃圾箱满载，用拉臂钩将垃圾箱拉上车，垃圾箱后轮临界脱离地面时，以汽车不翘头（即前轴负荷≥0）为安全。
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4 轴荷分配及质心位置的计算
4.1轴荷分配及质心位置的计算
根据力矩平衡原理，按下列公式计算汽车各轴的负荷和汽车的质心位置：
g1l1+g2l2+g3l3+…=G2L
g1h1+g2h2+g3h3+…=Gh g
g1+g2+g3+…=G （4.1）
G1+G2=G
G1L=Gb
G2L=Ga
式中：g1、g2、g3——各总成质量，kg；
l1、l2、l3——各总成质心到前轴距离，m；
h1、h2、h3——各总成质心到地面距离，m；
G1——前轴负荷，kg；
G2——后轴负荷，kg；
L——汽车轴距，m；
a——汽车质心距前轴距离，m；
b——汽车质心距后轴距离，m；
h g——汽车质心到地面高度，m。
质心确定如表 4.1所示
表4.1 各部件质心位置
⑴.水平静止时的轴荷分配及质心位置计算 根据表4.1所求数据和公式（4.1）可求 满载：
G 2=
kg L
l
g n
i i
i 99.305236
.310258.06
1
==
∑=
G 1=4695-3052.99=1642.01kg
m G L G a 18.24695
36
.399.30522=⨯=⨯=
m a L b 18.118.236.3=-=-= 前轴荷分配：
4695
01
.16421=G G =35.0％
后轴荷分配：
4695
99
.30522=G G =65.0％ 0.97m 4695
4555.45
1
==
=
∑=G
h
g h n
i i
i g 空载：
=-=
='∑=36
.35
.641206.102581
2
L
l
g G n
i i
i 1144.51kg
='1
G 2G G '-'=（2250+3×65）-1144.51=1300.49kg m G L G a 96.249
.130036
.351.1144''2=⨯=⨯=
m a L b 4.096.236.3=-=-= 前轴荷分配:
==''244549
.13001G G 53.2％ 后轴荷分配：
==''2445
51.11442
G G 46.8％ 907.02445
926
.22161
==
'
=
∑=G h
g h n
i i
i g
根据表4.1,得知以上计算符合要求
表4.2各类汽车的轴荷分配
a.水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算
对于后轮驱动的载货汽车在水平路面上满载加速行驶时各轴的最大负荷按下式
计算：
g
g z h L h b G F ϕϕ--=
)(1
g
z h L Ga
F ϕ-=
2 （4.2）
式中：1z F ——行驶时前轴最大负荷，kg ； 2z F ——行驶时后轴最大负荷，kg ；
ϕ——附着系数，在干燥的沥青或混凝土路面上，该值为0.7～0.8。
令
111m G F z =，22
2m G F
z = 式中：1m ——行驶时前轴轴荷转移系数，一般为0.8～0.9； 2m ——行驶时后轴轴荷转移系数，一般为1.1～1.2。
根据式（3.2）可得:
g
g z h L h b G F ϕϕ--=
)(136.877 0.977.036.3)
0.977.01.18(4695=⨯-⨯-⨯=
kg
53.001
.164236
.877111===
G F m z 64.381797.07.036.318
.246952=⨯-⨯=-=
g z h L Ga F ϕkg
25.199
.30523817.64
222===
G F m z b.汽车满载制动时各轴的最大负荷按下式计算：
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬⎫
-=+=
L h a G F L
h b G F g z g z )()(2
1ϕϕττ （4.3）
式中：1τz F ——制动时的前轴负荷，kg ； 2τz F ——制动时的后轴负荷，kg ；
令
111ττm G F z =， 22
2ττm G F
z = 式中： 1τm ——制动时前轴轴荷转移系数,一般为1.4～1.6； 2τm ——制动时后轴轴荷转移系数，一般为0.4～0.6。
根据公式（3.3）可得：
62.259736.3)
97.07.018.1(4695)
(1=⨯+⨯=
+=
L
h b G F g z ϕτkg
58.101
.164262
.2597111===
G F m z z ττ kg 38.209736.3)
97.07.018.2(4695)
(2=⨯-⨯=
-=
L
h a G F g z ϕτ
69.099
.305238
.2097222===
G F m z z ττ。