质心测量方案报告
质量质心测量方法及实例分析
201 9年第4期质量质心测量方法及实例分析$刘明勇罗锋徐健(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：对“三点支承称重法”质量质心测量原理、不确定数学模型进行详细阐述，结合某型质量质心测量设备的设计过程，通过分析设计输入，开展质量、质心位置U j、z方向）精度预估及关键器件选型，对建立的数学模型进行验证。
关键词：三点支承称重法;质量质心;数学模型;设计分析中图分类号:TB936 文献标识码:ADOI：10.19287/ki.1005-2402. 2019. 04. 025麵与质量Test and Quality_______________________________________________________________________Method of masscentroid measurement and case analysisLIU Mingyong,L U O Feng,X U Jian(Institute of Mechanical Manufacturer Technology,China Academy of Engineering Physics,Mianyang621900, C H N) Abstract："Three-point supporting weighing method"mass measurement principle,the mathematical model in det a i l in t h i s paper,the uncertainty,in accordance with the process of the design of a certain type of massmeasuring equipment,through the analysis of design input,t o carry out the quality,centroid position(x,j,z direction)forecast accuracy and key components selection,t o establish the mathematicalmodel for validation.Keywords：three-point support weighing method；mass center of mass；mathematical model；design and analysis在制造业领域中，常需要对产品的质量质心进行 测量。
质心测量汽车实验报告
一、实验目的1. 了解汽车质心的概念及其在汽车性能中的重要性。
2. 掌握汽车质心测量的原理和方法。
3. 通过实验验证汽车质心位置对汽车稳定性和操控性的影响。
二、实验原理汽车质心是指汽车整体重力在空间中的等效作用点。
汽车质心的位置对汽车的稳定性、操控性和舒适性等方面具有重要影响。
汽车质心越低，稳定性越好；质心位置靠近车辆中心，操控性越佳。
本实验采用静力学原理，通过测量汽车重力及受力情况，计算汽车质心位置。
三、实验设备1. 汽车一辆2. 弹簧秤3. 水平仪4. 检尺5. 计算器四、实验步骤1. 准备阶段（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于稳定状态。
（2）使用水平仪检查汽车是否水平。
2. 测量汽车重力（1）将弹簧秤放置在汽车前轮处，测量汽车重力G。
（2）将弹簧秤放置在汽车后轮处，再次测量汽车重力G。
3. 测量汽车质心位置（1）将汽车后轮抬起，使汽车倾斜一定角度。
（2）使用弹簧秤测量前轮受力情况，记录弹簧秤读数f。
（3）根据受力平衡原理，计算汽车质心位置：\[ h = \frac{f \times a}{G} \]其中，h为汽车质心高度，a为前轮与地面接触点到汽车质心的距离，G为汽车重力。
4. 重复实验（1）改变汽车倾斜角度，重复步骤（2）和（3），得到多个质心高度值。
（2）计算平均值，得到汽车质心高度。
五、实验结果与分析1. 实验数据实验过程中，记录了多个汽车质心高度值，如下表所示：| 汽车倾斜角度(°) | 汽车质心高度(h)(mm) || :---------------: | :-----------------: || 10 | 500 || 20 | 450 || 30 | 400 || 40 | 350 || 50 | 300 |2. 分析（1）随着汽车倾斜角度的增加，汽车质心高度逐渐降低。
（2）汽车质心高度与倾斜角度呈线性关系。
（3）汽车质心高度对汽车稳定性具有重要影响，质心越低，稳定性越好。
圆柱体质量、质心和质偏测试方法及误差分析
圆柱 体 质 量 、质 心和 质偏 测 试 方 法及 误 差 分 析
董 辉 平 ，庄 严 霞 ，王晨 光
（ 中北 大 学 信 息 与通 信 工 程 学 院 ， 山 西 太 原 ００５） ３０ １
摘 要 ： 出 了 ３种 圆 柱 体 质 量 、质 心 和 质 偏测 量方 案 ，即 ４ 式 测 量 、轴 径 ３ 式 测 量 和 轴 周 ３ 式 测 量 。 提 点 点 点 针 对 其 中 的 ４点 式 测 量 方 式 又 提 出了 ２ 测 试 方 法 ， 比较 了 ２种 测 试 方 法 的 误差 ； 过 理 论 推 导 ， ３种测 试 种 并 通 对 方 案 引起 的 质 偏 误 差 进 行 了优 劣 论 证 。
一
图 １ ４点 式 测 量 方 式
√ ｏ ｚ） （ ５ ） （ Ｌ一 ＋ ｏ Ｌ一 。 ． ｚ ． ｚ
收 稿 日期 ：２ ０— ３０ ；修 回 日期 ：２ ０ —６２ ０ ８０ — ３ ０ ８０— ０ 作 者简 介 ：董 辉 平 （９ １）男 ． 西 运 城 人 ． 士 研究 生 。 １８ 一 ， 山 硕
的 １组测 量值 。其误 差分析 较 简单 ，在此不 再论述 。
１ ２ 轴 向 质 心 测 量 ．
根据 静力矩 平衡 原理 ，可得 到轴 向质心 位置 ，并
、＼＼ ｆ ＼ ＼
：
对 ｚ轴 取矩 有 ：
＼
ｆｌ 『 』
ｔ ．
一
一 一
Ｉ 一
＋
。
…
…
…
一 一 一 ● ０
＿ ｊ
Ｕ
称传器 重 妻 － ｌ
一
Ｉ
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１ ３ １ 径 向偏心 处理方 案 一 （ ．． 旋转 ２个 位置 ）
一种大型异形结构件的高精度质心测量的工艺方法
一种大型异形结构件的高精度质心测量的工艺方法
一种大型异形结构件的高精度质心测量的工艺方法，包括以下步骤：
在机床上设置平台，平台的右端上安装有两个方箱A，左端上安装有方箱B，方箱B上安装有垫铁，方箱A上设置传感器电子秤和千斤顶。
在方箱A上设置传感器电子秤，并在传感器电子秤上安装垫板。
在垫板、千斤顶和垫铁上安装工件，通过在工件三点支撑位置焊接传感器垫板，称重前和工件在机床上同加工的方法保证传感器的水平度和工件水平度一致。
传感器通过垫板固定在工件上，保证称重位置不变，并根据机床打表实测传感器位置的方法，保证受力点计算力臂的准确性。
这种工艺方法对大尺寸、大吨位的异形结构件能够获得高精度的重量及质心位置。
质心实验：研究质心的位置与质量分布
汇报人：XX
汇报时间：2024-01-23
目录
• 实验目的与背景 • 实验原理与方法 • 实验装置与操作 • 数据采集与处理 • 误差来源及减小措施 • 实验结论与讨论
01
实验目的与背景
实验目的
03
确定物体的质心位置
验证质心定理
探究质量分布对质心位置的影响
通过实验测量和计算，确定不同形状和质 量分布的物体的质心位置。
数据处理与分析
对实验数据进行处理和分析，得出质心 位置与质量分布之间的关系。
安全注意事项
实验前必须认真阅读实验指导书，了解 实验装置的结构、性能和使用方法。
在放置质量块时，要轻拿轻放，避免对 实验台造成冲击或损坏。
在实验过程中，要严格遵守实验室的安 全规定，注意人身安全和设备安全。
在启动测量系统前，要确保所有设备连 接正确、紧固可靠，防止意外发生。
的数据分析和修正。
规范化操作
制定详细的实验操作规程，对实验 人员进行充分培训，确保操作的规 范性和一致性。
数据分析与处理
采用合适的数学方法和统计技术对 实验数据进行处理和分析，以减小 随机误差和系统误差的影响。
提高精度策略
01
增加测量次数
通过多次重复测量取平均值， 可以降低随机误差的影响，提
高测量结果的稳定性。
数据处理技巧
数据筛选
去除明显异常的数据点， 保证数据的准确性和可靠 性。
数据分析
对采集到的数据进行统计 分析，如计算平均值、标 准差等，以了解数据的分 布情况和变化趋势。
数据可视化
利用图表、图像等方式将 数据呈现出来，便于观察 和分析。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
整车质心轮距不同时的测量方法
整车质心轮距不同时的测量方法
测量整车质心轮距时，可以采用如下的方法：
1. 准备工具：测量整车质心轮距的工具通常有两个，一个是测量尺，另一个是专门的测量平台或激光测量仪。
2. 定位车辆：首先把车辆停在一个平坦的地面上，并确保车辆处于静止状态，对车辆进行停车并拉手刹。
3. 定位测量工具：将测量尺放置在车辆的前后轮上，确保它们与车轮中心对齐，并将测量平台或激光测量仪放置在车辆底盘上。
4. 进行测量：使用测量尺测量前后轮的距离，并使用测量平台或激光测量仪测量车辆底盘的高度。
5. 计算质心轮距：测量得到的前后轮距以及车辆底盘高度可以用于计算质心轮距。
一般情况下，质心轮距等于前后轮距加上车辆底盘高度的一半。
需要注意的是，在进行测量时要确保测量尺与车轮中心对齐，并保持测量平台或激光测量仪的稳定性，以避免测量误差。
此外，测量结果可能会受到车辆自身重量分布和悬挂系统等因素的影响，因此在进行测量时需要考虑这些因素。
最好的方法是将整车质心轮距测量工作交给专业的技术人员进行，以确保测量结果的准确性。
车辆质心高度测量及不确定度评定
车辆质心高度测量及不确定度评定潘浩坤;郑永武;熊锐;胡德卿;谢火志【摘要】车辆的质心位置是车辆的重要性能参数之一,如何准确地确定车辆的质心位置和进行测量过程的不确定度评定,在汽车工程中有着重要的意义.文章将就可倾斜平台测量法阐述车辆的质心高度的测量方法、原理及其不确定度的评定.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)020【总页数】2页(P85-86)【关键词】质心高度;可倾斜平台测量法;不确定度【作者】潘浩坤;郑永武;熊锐;胡德卿;谢火志【作者单位】广东工业大学,广东广州 510000;中国质量认证中心广州分中心,广东广州 510000;广东工业大学,广东广州 510000;广东工业大学,广东广州 510000;广东工业大学,广东广州 510000【正文语种】中文【中图分类】U467.1CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-85-02 随着近年公路条件的改善和车辆速度的提高，车辆的安全性和稳定性日益引起人们的重视。
车辆的质心位置是车辆的重要性能参数之一，反应出车辆的装载分布，对车辆的整体设计与布局有着重要影响，是影响车辆操纵稳定性、平顺性和安全性的重要指标。
因此，如何准确地确定车辆的质心位置，和进行测量过程的不确定度评定，在汽车工程中有着重要的意义。
[1]利用质量反应法中的可倾斜平台测量法测量重心可以计算得到车辆的重心相对于试验平台的垂直距离。
可倾斜平台测量法将被测车辆停置于试验平台上，通过分别测量车辆各车轮在试验平台处于水平和一定倾斜角度下的位置时对试验平台的垂直载荷，再根据对由被测车辆和试验平台组成的力学系统列举力系平衡方程，计算出车辆的质心高度。
[2]受力图如图1所示。
由此可列平衡方程：由平衡方程组推导可得被测车辆的质心高度h：式中：FNleft-被测车辆在试验平台处于水平位置时左侧车轮对试验平台的垂直载荷(kg)；FNright-被测车辆在试验平台处于水平位置时右侧车轮对试验平台的垂直载荷(kg)；FNleftα-被测车辆在试验平台转动至α°位置时左侧车轮对试验平台的垂直载荷(kg)；1wfront-被测车辆前轴轮距(mm)；1wrear-被测车辆后轴轮距(mm)；α-试验平台相对于水平地面的转动角度(°)；1wa-平均轮距(mm)；G-车辆总重(kg)；FSleft-被测车辆在试验平台转动至α°位置时左侧车轮对试验平台的切向力(kg)；(FSright-被测车辆在试验平台转动至α°位置时右侧车轮对试验平台的切向力(kg)；y-被测车辆的质心距离假想平均右轮的距离(mm)。
高精度质心测量方法研究
高精度质心测量方法研究卢志辉,孙志扬,李祥云,薄悦,张磊乐(郑州机械研究所,河南郑州450052)摘要:质心测量对于空间飞行器至关重要,新型武器的研制对质心测量精度的要求不断提高。
将传统的天平原理与旋转轴结合,利用传感器技术,设计了一种新型质心测量机构,提出了一种能够明显提高质心测量精度的测量方法。
描述了具体测量机构的主体结构,给出了机构的测量原理、测量方法,并进行了机构对于质心测量的误差分析。
结合测量设备研制,进行了误差估算,理论估算的结果最大误差为0 023mm.采用标准样件的方法进行了实验验证,具体测量数据显示,最大误差为0 020m m.结果表明此测量方法理论分析计算与实验结果具有较好的一致性,并达到了较高的测量精度。
已采用该方法成功地研制出系列高精度测量设备,配用于相关领域。
关键词:仪器仪表技术;质心;质心测量;天平;测量方法;测量精度 中图分类号:TG156文献标志码:A文章编号:1000-1093(2009)12-1748-05Research on High Precision Measurement of CentroidLU Zh-i hui,SUN Zh-i y ang ,LI Xiang -yun,BO Yue,ZHANG Le-i le(Zhengzhou Research I nst itute of Mechanical Engineer ing ,Zhengzhou 450052,Henan,China)Abstract :The measurement of centroid is very important for aircrafts,and higher measurement prec-i sion is needed for the development of new w eapons.With the combination of rotational axis,tradition -al balance and sensor technology,a new measurement mechanism of centroid w as desig ned and a new measurement method w as put forw ard,w hich can improve the measurement accuracy obviously.The structure,the measurem ent principle and method w ere presented and the measurement error w as alsoanalyzed theoretically,in w hich the maximum error of theoretical estim ating is 0 023mm for the de -veloped mechanism.The actual maximum measurement error for a standard sample is 0 02mm,w hich is very close to the theoretical value.T he ex perimented results show that the measurement pre -cision of this mechanism is very ing the mechanism and method proposed,a series of measure -ment equipments were developed and used in related fields.Key words :instrument and meter technique;center of gravity;measurement of center of grav ity;ba-l ance;measuring method;measurement precision收稿日期:2008-10-15作者简介:卢志辉(1962 ),男,研究员。
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质心误差 设传感器综合极限误差 。 ( 1 ) 由传感器测量误差引起的 x 的质心误差为： ( 2 ) 由定位误差引起的 x 的质心误差为：
式中：、、分别为位置误差。 ( 3 ) 由传感器测量误差引起的的误差为： ( 4 ) 由定位误差引起的误差为：
式中： 、、 分别为位置误差。
王茜 程文丽
分类：称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、 电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等 8 类，以电 阻应变式使用最广。
电阻应变式传感器利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的 原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆 4 部 分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的 应变片随之变形， 并导致电阻改变。 测量电路测出应变片电阻的变化 并变换为与外力大小成比例的电信号输出。 电信号经处理后以数字形 式显示出被测物的质量。
4结论
综合以上公式推导以及误差分析可知： 提高传感器的测量精度可 减小各参数的误差； 通过测量方法补偿可大大减小各参数的误差； 通 过机械结构的改进减小了人为操作引起的误差。通过合理选择传感 器，改进机械结构， 使用合理补偿方法可提高质量、 质心的测量精度。
附录： 组长：董胜飞 成员：董胜飞 孙康 高彪彪 杨铭 王少波
要来自传感器重量测量误差、传感器的定位误差。 传感器的测量误差可通过采用高精度传感器来提高测量精度； 传
感器的定位误差主要有传感器的安装误差、 传感器顶点的不确定， 其 最终都会使传感器顶点位置坐标产生位置误差， 可通过测量方法的改 进进行补偿， 抵消一定的误差。 文中分析某单一误差时都是在假设其 他误差为零的情况下进行的。 质量误差
数据采集及分析
电 压 信 号
数据采集 数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元 中自动采非电量或者电量信号 , 送到上位机中进行分析、处理。数据 采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产 品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。 数据采集卡，即实现数 据采集 (DAQ)功能的计算机扩展卡，可以通过 USB、 PXI、PCI、PCI Express 、火线 (1394) 、PCMCIA、ISA、Compact Flash 、485、232、 以太网、各种无线网络等总线接入个人计算机。
《振动筛偏心块质心位置测量》 ——测量方案报告
系别：机电工程系 专业：测控技术与仪器 班级： 082911 小组：第五组 指导老师：王平 周先辉
引言 在机械工程领域 , 质心测量是一个应用十分广泛的测量项目 , 如通用汽车的动力总成、 汽车总装质心高度的测量 , 装甲车辆和车体 上武器系统的质心分布 , 火箭、 飞机等各类飞行器的质心测量 , 振 动筛偏心块质心位置测量等，都属于质心测量的范畴。 根据测量原理的不同， 质量质心测量方法通常分为三类： 悬挂法、 复摆测量法和质量反应法。 悬挂法是利用自由悬挂时质心必然通过悬 挂点垂直面的原理来确定质心位置的方法， 该方法只适用于小型设备 且精度不高； 复摆测量法是利用复摆摆动原理进行测量的方法， 通过 两次不同摆幅的摆动测量计算出高度方向质心坐标， 该方法只能进行 装备高度方向的质心坐标测量，且试验过程复杂，试验操作步骤多， 误差影响环节较多， 安全性较差； 质量反应法是利用力矩平衡的原理 进行质心测量的方法，该方法试验过程相对简单，普及率较高。 三点支撑法是质量反应法的一种， 是目前应用比较广泛的一种质 心测量方法， 它通过 3 个称重传感器支承测试台， 通过力矩平衡原理 可同时对弹丸的质量、质心和偏心进行测量。该方法结构简单，测量 方便，测量效率、测量精度高，本次实训同样采用三点支撑法来测量 振动筛偏心块质心位置。
电阻应变式传感器的称量范围为 300g 至数千 kg，计量准确度达 1/1000 ～1/10000 ，结构较简单，可靠性较好。大部分电子衡器均使 用此传感器。
称重传感器选择 偏心块的质量在 100kg 左右，工作台设计重量为 50kg，共重 150kg。设计中共使用三个称重传感器，每个传感器载重约为 50kg。 由此可选用电阻式传感器型号 ZEMIC L6E-80KG
数据处理 电压信号经数据采集卡， 进行 A/D 转换，再将所测数据经过串口 送入上位机（计算机） 。用计算机对接收数据转换可得到三个传感器 测得的力的大小 f1 、f2 、f3 ，然后通过计算公式可计算出质心位置， 并显示输出。
3 误差分析与补偿 以上分析可知， 质量误差主要来自传感器测量误差； 质心误差主
显示称重 质心位置
压力传感器电路设计 称重传感器介绍 称重传感器实际上是一种将质量 信号 转变为可测量的电信号输出
的装置。 用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境， 这点对正 确选用称重传感器至关重要， 它关系到传感器能否正常工作以及它的 安全和使用寿命，乃至整个 衡器 的可靠性和安全性。在称重传感器主 要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。
1 三点支承法测量原理
3 个称重传感器支承点以及偏心块在测试平台上的投影如图
1
所示，建立坐标系 ( 坐标原点为测试平台中心 ) 。3 个传感器支承点
的坐标位置如图，分别为 ， ，。 偏心块质心在 o x y 中的投影坐标
为。
图 1：俯视图
图 2：主视图 ( 1 ) 测质量 根据传感器测得的值可得弹体的重量为：
?
式中： —— 传感器值除去测试台重量的净值； g—— 重力加速度。
( 2) x 向质心位置 测量装置在 oxy 平面中，根据力矩平衡原理得：
?
( 3 ) y 向质心位置
测量装置在 oxy 平面中，根据力矩平衡得：
?
2 测试系统设计 系统结构图：
放
压
电
数置力压来自据偏传
信
采
心
感
号
集
块
器
计算机 数据处理