多軸汽車軸荷的分析與計算

1、多軸汽車軸荷的分析與計算中國三江航天集團特種車輛技術(shù)中心張鳳鳴摘要 多軸汽車的軸荷是在進行車架強度校核及總體布局時必要的參數(shù).多年來,對大軸距多軸汽車的軸荷計算一般 都采用經(jīng)驗公式進行初步計算,缺乏嚴格的理論依據(jù).本文運用超靜定理論和能量原理,對大軸距多軸汽車的軸荷計算進 亍了理論分析,并在此基礎(chǔ)上.得出了簡單的近似公式。結(jié)果表明,運用本文的方法對大軸更多軸汽車進行軸荷計算,具 有很高的待度。關(guān)健詞多軸汽車軸荷計算能量原理l前言現(xiàn)在.對于汽車軸荷的計算.主要是運用靜力平衡的方法,將汽車簡化為簡支粱進行計算,這對于 兩軸車及軸距比較小的平衡懸架多軸車是適用的。但對于大軸距多軸汽車,就不適用了,因

2、為這種汽車 停放在地面時.是超靜定的。本文作者在對大軸距多軸驅(qū)動越野汽車ws2300(三軸車、ws2400(四軸 卞和ws2500(五軸車進行分折計算時運用超靜定理論和能量原理推導(dǎo)出了通用的計算公式,并在此 基礎(chǔ)上,得出了簡化計算公式,計算結(jié)果十分準確。2計算模型在建立計算模型的過程中.我們曾建立過如圖I的模型,即假設(shè)汽車縱粱為一連續(xù)粱,輪胎及懸架 為剛性支承,廷心超靜定理論的力法或位移法求解,結(jié)果與實際情況相差甚遠。后來經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),輪 胎及懸架是彈|生元件,應(yīng)該將其視為彈性支承。為此,我們建立了如圖2的模型。亭 亭 辜 毒3超靜定力法原理和能量原理圈l彈性支承模型對于如圖2的模型.其應(yīng)變余

3、能應(yīng)為汽車縱梁的應(yīng)變余能及彈性支座的應(yīng)變余能之和,因此結(jié)構(gòu)的 余能為:n。=莩鱷爭+壺x2+去霹¨+去瑤其中.K為汽車軸數(shù),吖為車架縱梁任意截面的彎矩,y、荷,E為車架材料的彈性模量,k為懸架及車輪的組合彈性系數(shù)。t、Z為一橋、二橋.K橋的軸 根據(jù)超靜定結(jié)構(gòu)的力法原理,采用如圖3的靜定結(jié)構(gòu)作為基本體系,而其他的彈性支座均為多余約 求,以其支承反力X,代替。基本體系在荷載及單位力X,=l作用下的M。圖和。圈如圖3所示。利用 疊加原理有:M=MlXl+2工2+M.X。+M口F=E1xI+12X2+K。+K。 (2E=E。工I+疋!x!+。x。+E。(k為未知力數(shù)其導(dǎo)數(shù)公式為:器叫.簧鐲簧

4、a,y堿村, 1硝. “ , “絲:M, 盟:×, 墮:K,削, 。 副, 一 擬, 一【3籌叫. 囂堿 要噸 其中,K,、K,為X,=1時在基本體系中第1個 支點及第2個支點引起的支反力,M,為X。=1引起 的基本體系的彎矩,X.為第j個未知力。型 圈3超靜定結(jié)構(gòu)的余能駐值原理為:在內(nèi)力滿足靜力條件的前提F-如果內(nèi)力相厘的應(yīng)受還滿足應(yīng)蹙協(xié)調(diào) 條件.劃內(nèi)力必然使余能為駐值,反之,在內(nèi)力滿足靜力條件的前提下,如果內(nèi)力還進一步使余能為駐 值,則內(nèi)力相應(yīng)的應(yīng)變必然滿足應(yīng)變協(xié)調(diào)條件。由超靜定結(jié)構(gòu)的余能駐值原理得:一ai-Ic:o里:o里:o (4eXL aX!鍛。將(”式和式(3代入(4式則

5、有:;摯+(騙+砜峭-0莓謦+÷(砜+%蝎-0 ;摯+卻。蝴。圳2。將(2式代入(5式,則有:即 y f!蘭!蘭!±竺!墨±:二竺!墨三竺!竺!出+_JF,;【(Kx1+y:2x!+誓nn+一1,Il+(匕I肖-+K2J2+匕一xt,+2,匕t+xt】=0 ;J燮坐生避+(巧,。+r:+K。J。+五,I:+(%z。+K:肖:+E。J。+_:,五:+:=o, 型型墮墮避+ -J F,;【(I+K:噩十.+。瓦+z.,I。+(K.蜀+%量+.+jj。以+:,E。十以】=o f型墜型粵墜避+÷(一i+Y二t+1X.+(1.H:+r2,比:+(yI.一。+砭。E

6、。J。+y【,y;。+E,疋,】=oF f絲:蘭!蘭!±竺!竺!墨±二±堅!絲!蘭!±堅:蘭!出+上一J F,;(F!一.。疋:t:,+(I;+埕十1T!+(I:r。+如J。+r,l:+r',比】=。F f竺!竺!蘭!:竺!絲!墨:二±竺!絲!墨±竺!竺出+3EI1÷【(r。yl,+匕。匕,x。+(I。yl:+L。kx:+(K:+琺+1.k+K,l,+y2P y2。】=0K在以上各式中,巧、K,、砭P均可通過基本體系很簡單直觀地得出,積分項可通過對基本體系作彎矩閏,利用圈乘法簡單地計算出來,而占、七要么為已知量,要么

7、可以計算出來。這樣,將各已知量 代入上式,就可以得到一組n元一次方程,可以解出x。、Z2以,根據(jù)如圖所示的基本體系,它們分 ;=Il是二、四K橋的軸荷。將它們代入(2式即可求出X、E,這就是一、二橋的軸荷。至此.所有 橋的軸荷均已求出。4簡化公式上述分析計搏有嚴格的理論基礎(chǔ),在實際應(yīng)j=j中對基本體系作彎矩圈,利剛幽乘法計算積分.對軸 數(shù)少載茍簡單的汽車進行計算比較簡單方便:而對于軸數(shù)多載荷復(fù)雜的汽車進行計算時,比較繁瑣,容 易出錯。我們知道,車架的抗彎剛度是很大的,即日趨近于無窮大,積分項趨近3-0。這樣,上述方撐 式就變成如F形式:纂羞蘭4-.蘭-蘭00卜 (K:E,+K:t,工,+(一;

8、+囈+1.k +(E:。+匕3匕.k+一,E:+匕,E!=J(¨。一,+E。E。x。+(吒Z2+芝。比:+(E:+圪+1蓋.+IP一。+E,墨。=J9.5X1+12.5X二一59.99944228=012.5X1+19.5X285.22766319=0解得:肖.=3.58(t,X:=2076(ta根據(jù)C2式求得:K=7.488(0,砭=5.942(t。試驗值與計算值比較如卜:衰ll試驗值【kg 計算值(kgf 76257488l 57235942I 36403580I 20962076由此可見,H本文的近似計算公式得到的結(jié)果與試驗值相符。5結(jié)論本文推導(dǎo)的公式對多軸汽車軸荷的計算來說,

9、結(jié)果很準確,能夠滿足工程需要。Y參考文赫L尼馭球,包世畢.結(jié)構(gòu)力學(xué)教程.高等教育出版社, 1995.3上4一'/I/,v%幽M圖7肛21黜5尬圈圈4 多軸汽車軸荷的分析與計算作者:張鳳鳴作者單位:中國三江航天集團特種車輛技術(shù)中心相似文獻(2條1.期刊論文 柴新偉 . 楊世文 . CHAI Xin-wei. YANG Shi-wen三軸汽車軸荷計算及軸距選擇 -機械管理開發(fā) 2010,25(1在深入分析和研究多軸汽車結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法,用matlab建立了三軸汽車的軸荷計算模型,分析中間軸軸距變化時軸荷的分配情況,可得到最佳軸荷分配時的軸距,達到優(yōu)化軸荷目的.此方法具有很高的精度,對提高多軸汽車新產(chǎn)品開發(fā)成功率及整車的布置有重要意義.2.期刊論文 王興東 . 楊波 . 鄒光明 . WANG Xing-dong. YANG Bo. ZOU Guang-ming多軸汽車軸荷分配和轉(zhuǎn)移的計算方法研究 -湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2006,21(3在深入分析和研究多軸汽車結(jié)構(gòu)和軸荷研究的基礎(chǔ)上,分別利用彈性支座