地面线作为乘用车开发前期的造型定义，架构零件布置、开发，整车姿态定义等前期开发项目的参考，受到诸多因素如整车质量、轴荷分配及悬架参数等指标的影响。传统的动力学计算分析软件涉及参数优化，迭代分析等复杂过程，难以满足进行快速影响评估的需求。因此，需要提供一种快速计算地面线的方法，以提高工作效率；同时反馈参数变化对于整车设计的影响，提出优化方向和限制范围。本文基于Excel内置计算功能，通过对车辆轮心定义和轮胎接地点变化进行计算、分析，快速建立地面线用于乘用车前期各设计项目的校核。

计算方法

通常根据车辆的质心位置、悬架偏频及轮胎特性文件建立运动学模型，计算各载荷下轮心和接地点坐标值，然后导入软件生成地面线模型用于设计。

1. 前后轴载荷分配计算

单个载荷分配模型简单易算，是整车载荷计算的基础。单载荷包括乘员载荷、油箱载荷和行李箱载荷。其中乘员载荷计算包括第一排乘员、第二排乘员和第三排乘员等，其计算方法一致。

（1）单乘员载荷计算
单乘员前轴荷分配计算公式为：    
M前单轴荷=M单成员х（L1+L2）/L         （1）
单乘员后轴荷分配计算公式为：    
M前后轴荷=M单成员х（L1+L2）/L           （2） 
式中, M前单轴荷、M前后轴荷为轴荷分配质量，M单成员为乘员质量，国标定义为68 kg；L1为各乘员人体H点与后轮心间距；L2为座椅可调节距离；L为轴距。乘员H点，座椅调节距离，轴距可以根据目标车进行定义，轮心点坐标可参考基础车型值，通过计算可以得到各排乘员在前后轴荷上的分配重量和前后比值。

（2）油箱载荷计算
油箱前轴荷分配计算公式为：
M油箱前载荷=V油箱х2.776хL2/L              （3） 
油箱后轴荷分配计算公式为：
M油箱后载荷=V油箱х2.776хL1/L               （4） 
式中,M为轴荷分配质量，V油箱为目标车的油箱容积，L1为油箱质心与后轮心间距；L2为油箱质心与前轮心间距；L为轴距。油箱容积、质心和轴距可以根据目标车进行定义，轮心点坐标可参考基础车型值，通过计算可以得到燃油箱在前后轴荷上的分配重量和前后比例。

（3）行李箱载荷计算
行李箱前轴荷分配计算公式为：
M行李箱前载荷=V行李箱х0.16хL2/L             （5） 
行李箱后轴荷分配计算公式为：    
M行李箱后载荷=V行李箱х0.16хL1/L             （6） 
式中,M为轴荷分配质量，V行李箱为目标车的行李箱容积，L1为行李箱质心与后轮心间距，L2为行李箱质心与前轮心间距；L为轴距。
行李箱容积、质心和轴距可以根据标杆车型进行初始定义，轮心点坐标可基于标杆车信息，通过计算可以得到行李箱在前后轴荷上的分配重量和前后比例。

2. 整车前后轴荷计算
计算出单载荷在前后轴和最大载重等典型工况的分配状态。

式中,M整车轴荷为轴荷分配质量，M空载载荷为空载状态下的前后分配质量，M乘员载荷为所有乘员在前、后轴的分配质量，M配重载荷为（2）和（3）中计算的载荷。

2. 悬架弹性刚度计算

计算轮心点坐标，悬架刚度是一个重要参数。根据车辆动力学定义，悬架刚度是轮胎刚度与悬架刚度的耦合值，计算公式为：
        
式中，K悬架弹性刚度指不包括轮胎的悬架总成刚度；K悬架刚度是包括弹簧与轮胎的悬架总成刚度；K轮胎刚度就是目标车的轮胎刚度。
        
式中,f悬架频度为参考车型的悬架频率；M簧上质量为目标车的簧上质量。

3. 轮心及接地点高度值计算

由于悬架刚度，载荷分配等计算结果均以定义值为基础，直接计算轮心高度，得到结果误差较大。因此采用计算开发车型相对于标杆车型的轮心高度变化值，以降低误差。

（1）轮心高度计算
基于整车前后载荷质量与悬架刚度计算出轮心高度。

（2）轮胎接地点高度计算
基于轮心高度，根据轮胎参数，可以得到轮胎接地点高度值。

表格制作

将标杆车型的参数、开发车型的参数和载荷类别进行设置，并设立关键值数据输入，应用函数计算功能，计算中间参数和最后结果，通过表中参数的对应载荷和数据，得到轮心及接地点坐标的同时也可以得到中间过程的底盘参数，以便调整，从而及时准确地得到地面线数据。

1. 输入参数

以某车型前期设计为例，需要输入的参数数据如表1所示。

表1 需要输入的参数数据

实际悬架运动过程中由于橡胶件的特性不能简单用一个定值代替，为提高计算精度本文在实际计算过程中引入了悬架刚度曲线，通过差值法获得对应位置的刚度参数。

2. 计算结果

表2 轮胎接地点位置

根据以上信息可以计算得出不同载荷对应的悬架变形量和轮胎变形量，结合原有轮心位置信息即可算出轮胎接地点位置（见表2）。
在目标车悬架优化过程中利用此表格可以快速计算更新轮心位置，从而为其他零部件系统的设计提供更准确的参考。

结语
结合实际应用需求，将标杆车型和开发车型的参数结合，利用Excel函数，能快速准确的完成车辆轮心及接地点的高度值计算，结果显示在输出列表，与原始参数进行对比后，能迅速确定优化方向和调整目标。因此，在整车开发前期，运用Excel函数表能较好的替代悬架模型，得到相对准确的地面线。不仅可以通过输入参数的变更快速计算得出地面线状态，在校核原有设计调整设计状态的同时，也反馈到输入参数对零件设计提供设计依据。从而为零件设计及整车离地间隙确认等前期设计服务，提高前期设计质量及修改效率。