专用汽车质心位置计算及验证方法

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翻新时间：2023-08-07

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专用汽车质心位置计算及验证方法

摘要：车辆的质心对车辆尤其是专用汽车的侧向稳定性有着重要的影响。介绍了一种专用汽车质心位置计算分析的方法，同时阐述了利用质量反应法验证质心位置计算结果的方法。

关键词：专用汽车；质心位置；质量反应法

中图分类号：TB

文献标识码：A

0 引言

随着经济的快速发展，汽车的安全性越来越引起人们的关注和重视，汽车质心位置则是影响其操纵稳定性、行驶平顺性、安全性的重要因素，因而在专用汽车设计中是相当重要参数之一。质心高度对专用汽车的使用性能有重要的影响。一般车辆的纵向稳定性都能满足要求，而侧向稳定性对厢式汽车、罐式汽车和集装箱运输车等质心较高的专用汽车来说，就需要认真考虑了。质心过高，很易导致车辆横向失稳，特别是弯道行驶时，易造成侧向倾翻，操纵稳定性和侧倾稳定性越不好，质心高度达到一定值时，这两项指标就很难合格。因此，使用厢式汽车和集装箱运输车时，除选用质心较低的车辆以外，还应注意合理配载，即将密度较大的货物尽可能地装在其箱（厢）的下部，而密度较小的货物则应装在上部，以保证专用汽车的行驶稳定性和安全性。因此质心高度就成为确定汽车质心位置的关键所在。

1 专用汽车质心位置计算方法

专用汽车的质心位置影响整车的轴荷分配、行驶稳定性和操纵性等，在总体设计时必须要慎重全面考虑计算或验算，特别是质心高度是愈低愈好。

1.1 水平质心位置计算（力矩方程式）

2 基于质量反应法的质心高度测量方法

国内外测定汽车质心高度主要有以下几种方法：摇摆法、悬挂法、零位法、平台支撑反力法、质量反应法。摇摆法所需设备复杂，其应用受到限制。悬挂法需要能够承受整车质量的悬挂点，对拖拉机，尤其是大型拖拉机，实现起来比较因难，另一个缺点是悬挂后变形大，测试精度难以保证，因此在工程实践中很少被采用。平台支撑反力法需用专用设备，有些试验单位用测量倾角的设备代替使用，测量的倾角对计算质心高度误差较敏感，投资大，普及率低。而质量反应法所需测试设备少，易于实现，广泛采用。质量反应法是根据刚体绕固定轴转动的原理，试验时将汽车的一端吊起，吊至不同的角度时，分别测出轴荷的转移量和汽车的倾斜角度，然后计算出质心位置，故也称吊起法。本文介绍吊起法测量车辆质心高度。

3 误差分析

3.1 轮胎形变引起的质心移动

汽车的轮胎本身是一个弹性体，在车辆被抬高倾斜时，重力符合重新分配，前后轮胎的形变也发生了变化，这使得悬挂部分的质心也发生偏移，偏移量与悬挂部分的质量和轮胎的刚度都有关系。而且这个误差还跟吊起的垂直高度h有关系，h越大偏移量也越大。

3.2 压板弹簧形变引起的质心偏移

当将车身抬高θ角度时，重力载荷也随之变化，体现为：吊起一端载荷减小，弹簧形变小，着地一端载荷增大，弹簧形变增大，这使得悬挂部分质心向下移动，引起测量误差。所以在实测时可以在弹簧和刚架之间垫一些硬木支撑，起到减小弹簧形变的作用。

4 结论

质心位置对专用汽车设计的制动性能、操纵稳定性能、行驶平顺性能、汽车通过性能都会产生一定的影响，因而质心位置的准确的计算和适用的测量方法是非常重要的。本文介绍了一种广泛采用的一种质心测量方法，其优点是设备简单，易于操作；缺点是测量的精度有一定误差，而且测量过程存在一定的危险性。