整车重心试验系统设计与研究

马涛　孙荣祥

[摘 要]介绍了目前国内外重心位置测量的5种方法：摇摆法、悬挂法、平台支撑反力力法和质量反映法，试验方案研讨。

[关键词]重心位置

中图分类号：TU639 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0065-01

[Abstract]five ways for determining the height of gravitational center of the motorvehicles are presented：swing、suspension、the platform supports the counterforce and the quality of the reaction。Progamme discussion。

[Key words]centre of gravity

1 引言

汽车重心位置，对于汽车的轴荷分配、纵向稳定性、横向稳定性和轴荷转移等方面有着重大影响。因此，在汽车设计和试制的过程中，重心位置的准确测定，能有效地提高车辆的主动安全控制，减少交通事故的发生。

2 测量重心几种方法

目前，国内外测定汽车重心位置的方法主要有5中：摇摆法、悬挂法、平台支撑反力法和质量反映法。

2.1摇摆法

将汽车置于试验平台上。试验平台相当于一个复摆，汽车纵向重心对准平台的中心线，汽车随平台一起自由摆动，改变摆臂长度，测量摆动周期，根据单自由度弱阻尼微震原理计算出汽车重心高度。摇摆法所需设备复杂。存在很大的局限性。

2.2悬挂法

测量时选3个以上悬挂点，不同悬挂点所确定的竖直平面的交点，即为重心位置。

悬挂法通常难于实现，尤其大型车辆，因难以選择适合悬挂整车质量的悬挂点，而且悬挂后悬架变形很大，测量精度不能保证，故很少被应用。

2.3零位法

根据平衡物体的重心位于通过支撑垂直平面内的原理来确定重心位置，试验时，将汽车置于具有双支撑刃口的平台上，然后将平台侧倾至某一角度，使汽车重心通过一刃口的垂直平面，测量有关参数，再将汽车倾斜至另一角度，使汽车重心通过另一刃口的垂直平面，然后计算出重心位置。

零位法需要专用设备，有些单位用侧倾角测量设备代替专用设备，测出临界侧倾角，再测量出重心位置，该方法投资较大，普及率很低。

2.4平台支撑反力法

该方法需要将汽车置于平台上，将平台举升至某一角度，测量质量的重新分配值，然后再计算出重心位置。

该方法与零位法一样，需要专用设备，故很少被采用。

2.5质量反应法

将汽车一端（或轴）吊起（或举升），吊起（或举升）到不同角度时，分别测出轴荷的转移量和汽车的倾斜度，然后再计算出重心位置。

质量反应法所需测量设备简单，易于实现，只需在测量过程中将所有弹性元件固定，将整车变成刚体即可。

3 方案制定

3.1整体策划

根据质量反应法确定重心试验时抬升（吊起）后轴，使四轮轮荷发生变化，利用前轮数据计算重心。

3.2动力部分的设计

方案一：手动葫芦起吊。试验时，利用手动葫芦吊起汽车一端，实现整车轴荷转移，同时测出举升高度，从而算出重心位置。

方案二：两柱举升机举起。试验时，利用两柱举升机的动力举升起汽车一端，实现整车车轴荷转移，同时测出举升高度，从而计算重心位置。

方案三：电动葫芦起吊。试验时，利用电动葫芦吊起汽车一端，实现整车车轴荷转移，同时测出举升高度，从而计算重心位置。

方案四：剪叉式液压举升机举起。试验时，利用剪叉式液压举升机举升汽车一端，实现整车车轴荷转移，同时测出举升高度，从而计算重心位置。

手动葫芦起吊整车试验效率比较低且在举升过程中可能存在两侧举升高度不等的情况；电动葫芦和两柱举升机虽能保证试验效率，但是也存在两侧举升高度不等的风险；剪叉式液压举升机为剪叉式举升，从理论上分析可以保证两侧举升高度相等，其动力源为液压油亦能保证试验验收率。

3.3其他硬件设计

借鉴剪叉式液压举升机为剪叉式举升平台，称重仪设计由称重台面和传感器及数据传输显示形式，二维模型见图1

为了满足各种车型的需要，称重仪台面的面积要足够大，导致在测量某些车型时称重仪台面刚度不足需要在底部加焊加强筋。将称重仪台面模型经过CAE分析，找到了焊接加强筋的最佳位置和结构。

最后，将称重仪的接线方式和软件程序转化到重心试验台用称重仪上，实现轮荷数据动态显示。

试验过程中利用剪叉式举升机抬升后轮，使四轮轮荷发生变化，同时测量出相应的举升高度，最后将试验过程中记录的轮荷数据，测量出得轴距、轮距、静力半径、举升高度等原始数据输入到重心高度计算表中，再经过相应拟合，最终求得该状态下的重心高度。

经过十几辆车重心试验的实际验证，证明此重心测量装置测出的试验数据准确，并且工作可靠、性能稳定、操作方便，完全符合GB/T 12538-2003《两轴道路车辆重心位置的测定》要求，为试验提供了高效完备的方案。

5 致谢

感谢部门领导对我工作的支持和认可，感谢同事们在整个测试过程中给予的帮助。

参考文献

[1] 和兴锁.理论力学（1）.北京：科学出版社，2005.

[2] GB/T3730.3—1992汽车和挂车的属于及其定义.