汽车质心位置参数测试及测定方法
汽车质心位置参数测试及测定方法
汽车质心位置由纵向、横向和高度几何参数值确定。本文将详细介绍质心纵向水平位置、质心横向水平位置以及质心高度的测定方法，包括力矩平衡法和侧倾法等具体测量方法，并配有相应的公式和图示。
1. 质心纵向水平位置测定方法
测出前后轴的轴载质量m1、m2和轴距L，据此可计算出汽车质心到前轴和后轴中心线的距离L1和L2，如图1-4所示。
图1-4 质心纵向水平位置测定
2. 质心横向水平位置测定方法
一般认为汽车质心的横向位置处于汽车的纵向对称平面内，实际上由于燃料箱、蓄电池、随车工具及备用轮胎等的布置，汽车质心并不在汽车纵向中心平面内。对于前、后轴轮距相等的汽车，在地中衡上分别测量出左、右侧车轮负荷，据此可计算出质心的横向位置（图1-5），其计算公式为：
图1-5 质心横向水平位置测定
式中：
- B1——质心至左侧车轮距离（m）
- B2——质心至右侧车轮距离（m）
- G——汽车重量（N）
- Fl——左侧车轮负荷总和（N）
- Fr——右侧车轮负荷总和（N）
3. 质心高度的测定方法
质心高度的测量方法有力矩平衡法、侧倾法等。
（1）力矩平衡法
将汽车的前悬架、后悬架锁死在正常位置上，如图1-6所示。把汽车的一根车轴放置在地中衡上，而将另一根车轴抬高到一任意高度n。在抬高车轴时，一般不要在地中衡上的车轮的前、后放三角木。同时，也不要使举升器触及车轮以外的任何零部件，以免产生附加力矩而影响测量结果。
由图1-6所示的几何关系可以看出，如果求出距离L2′就能够用绘图法找到L2′与L2左侧边界线的交点C，此点即为汽车的质心位置，其质心高度就可以用比例尺量出。
距离b′可以根据力矩平衡关系求出。对后轴中心取力矩，则有
图1-6 用力矩平衡法测质心高度
而后，利用绘图法测出汽车质心高度hg。汽车质心高度hg也可以用解析方法求出。
距离L2′也可以根据图1-6所示的几何关系求得，即
L2′=L2cosβ+hsinβ
由以上各式，得
整理后，得
而
可解得
由图1-6的几何关系还可以求得
由以上各式得汽车质心高度hg为
（2）侧倾法
1）试验准备。试验设备：侧倾试验台、车轮负荷计等。试验前应将侧倾试验台调整到台面处于水平状态。
试验车辆应装备齐全，并装配在规定的位置上，使车辆处于整备质量状态；汽车门、窗应完全关闭，座椅调整到标准位置上；轮胎气压充至技术条件中的规定值；试验中应采取措施防止汽车侧倾时燃料、机油及冷却液等泄漏；如果试验车辆装用空气弹簧悬架，应将悬架调整到标准技术状态后锁死。
图1-7 侧倾法测汽车质心高度
将汽车驶上侧倾试验台，用台面侧下部的车轮抵挡装置（防侧滑挡块）挡住车轮（图1-7），防止汽车在台面上侧向滑动。防侧滑挡块一般低于30mm，以免影响测量精度。另外，还要使用钢丝绳对汽车进行保护性约束，以防止汽车翻出试验台面。但正常试验时，钢丝绳应处于自由状态。
2）侧倾试验。用液压举升机构举起试验台面及被试汽车，使其向右倾斜。侧倾角每增大5°时，用车轮负荷计测量一次车轮负荷。缓慢举升试验台，直到汽车左侧车轮负荷为零或左侧车轮脱离试验台面时为止。向右侧的倾斜试验共进行三次，且要求每次测量结果的相对误差不大于1%。
如果汽车质心位于汽车纵向对称平面内，则可根据举升角度直接计算出质心高度，即
式中hg——质心高度（m）；
B——轮距（m）；
αmax——最大侧倾角（°）。
若汽车质心的横向位置不处于车辆纵向对称平面内，则应使汽车再向左倾斜，重复上述试验步骤。
分别取向左、向右侧倾三次所测最大倾角的算术平均值作为汽车侧倾角的测量结果，而后据此计算质心高度，计算式为
或
式中Bl、Br——质心距左、右轮的距离（m）；
αl、αr——向左、右倾斜时，所测最大倾角的算术平均值（°）。
根据向左、向右侧倾角计算出的质心高度应相等。若不相等，则取其均值作为质心高度的测定结果。