专用汽车质心位置计算及验证方法
汽车重心及轴荷分配计算知识分享
汽车重心及轴荷分配
计算
一、整车重心及轴荷分配计算:
1. 车辆各部件重心位置
2. 部件重心位置列表
x,y——部件重心位置
m 部件重量
3. 重心位置及轴荷验算：
轴荷计算：
公式：G 2二刀mX i/L (1) G ---- 中、后轴轴荷kg
m, X i——部件重量和部件重心水平位置
L——汽车轴距+650 mm
将列表数据带入公式(1)
G 2=18900 kg 前轴G 1=6100 kg (24.4%)
按汽车厂提供数据，前轴允许载荷6500 kk ,中，
后轴允许载荷19000 kk
结论：满足使用条件。
汽车重心纵向位置计算：
公式：L 1=GL/G L G 汽车总质量
代入数据：L 1=3780 m
满载时汽车重心高度计算: 2=GL/G
L 2=1220mm
公式：h=刀my i/G
y i ――部件重心高度h ――汽车重心高度
将列表数据代入公式（2）
h=1770 mm
空载时汽车重心高度计算：
仍用公式（2）,减去垃圾重量
hg=1174
二、汽车侧翻条件验算：
公式：tg 萨B/2h （3）
B——汽车侧倾稳定角 B ——汽车轮距B=1860 m
代入数据：tg 萨0.792 p=38.3 °绍2°
结论：满足使用条件。
三、危险工况校核计算：
该车在垃圾箱满载，用拉臂钩将垃圾箱拉上车，垃圾箱后轮临界脱离地面时，以汽车不翘头（即前轴负荷》0）为安全。
专用汽车设计常用计算公式汇集
用汽车的总体设计
1 总布置参数的确定
1.1 专用汽车的外廓尺寸（总长、总宽和总高）
1.1.1 长
① 载货汽车≤12m
② 半挂汽车列车≤16.5m
1.1.2 宽≤2.5m（不含后视镜、侧位灯、示廓灯、转向指示灯、可折卸装饰线条、挠性挡泥板、折叠
式踏板、防滑链以及轮胎与地面接触部分的变形等）
1.1.3 高≤4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态）
B 空载整车水平质心位置计算（力矩方程式） L 空= g空 l(或l 1/ 2l1)(或l l1) (质心至后桥中心水平距离)
G空 C 满载水平质心位置计算 L 满（至后桥水平距离）= g满 l(或l 1/ 2l1 )(或l l1 )
G满 1.4.2 垂直质心高度位置计算
A 已知条件 a） 整车各总成的质量为 gi
列公式计算（式中取煤的比容 900 千克/立方米）
货厢栏板高度（米）=
最大设计装载质量(含额定乘员质量)(千克) 900 货厢内部长度(米) 货厢内部宽度(米)
0.1
3.3 罐式汽车的总容量限值应按下列公式计算（式中取汽油的密度为 700 千克/立方米）
总容量（立方米）≤
最大设计装载质量(含额定乘员质量)(千克) 700 (千克/立方米)
c——=
M
l
max
(M l max (nm
M p )nm2 np)2
4.5 专用汽车运动平衡方程式
FHale Waihona Puke =Ff＋Fi＋Fw＋FjN式中：Ft——汽车驱动力（作用在汽车驱动轮上的圆周力）N
Ff——滚动阻力（N）
Fi——坡道阻力（N）
Fw——空气阻力（N）
Fj——加速阻力（N）
半挂牵引列车质心位置计算方法
半挂牵引列车质心位置计算方法
刘勇
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2024(49)1
【摘要】车辆质心位置测量是汽车设计、制造和检测过程中的重要参数,对于车辆质量有重要影响。
如何测量车辆质心,提高质心测量和计算精度,变得更加重要。
文章以车辆质心位置为主要研究对象,列举了纵倾法、侧倾法、摇摆法、悬挂法和零位法的主要质心位置测量原理,详细分析介绍了纵倾法和侧倾法的原理及计算推导过程。
以如何进行半挂牵引列车质心位置计算方法为主要研究内容,通过测量和理论计算相结合的手段,提出了一种半挂牵引列车质心位置计算方法,对实际工程应用有一定的借鉴作用。
【总页数】5页(P153-157)
【作者】刘勇
【作者单位】招商局检测车辆技术研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U461
【相关文献】
1.试论欧美厢式半挂列车的"减负"(上)——减轻厢式半挂列车自身质量
2.试论欧美厢式半挂列车的"减负"(中)——减小厢式半挂列车行驶阻力
3.试论欧美厢式半挂列
车的"减负"(下)——减小厢式半挂列车行驶阻力4.半挂汽车列车的牵引座前置距与半挂汽车列车的标准化5.半挂汽车列车牵引联接装置牵引销受力分析
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一种载货车重心测算新方法
第 2、3 轴、第 3、4 轴之间的距离（mm）
辆重心，点 B 为重心重力方向与 X 轴 的 交 点（ 整 车 仰 角 很 小， 在 此 忽 略 不
m1R、m2R、m3R、m4R—— 分 别 作 用在右侧 4 个车轮上的径向载荷（正压
B1、B2、B3、B4——分别为第 1 轴、 第 2 轴、第 3 轴和第 4 轴的轮距（mm）
计状态进行实车测量验证，还介绍了汽车重心位置基本变量的测量方 法、重心推算方法和不同驱动型式车辆通用的推算公式。
《
重
型
□文 / 蒋光辉 雷 颖高小龙 赵 翔（东风商用车有限公司技术中心 )
汽
车 1 前言
重心的计算公式。其他轴数的载货重心
》
载货车设计过程中，在满足通过性 推算方法以该车为基础做轴距合并处
重心位置的测定》中仅介绍了两轴道路 车辆的重心测量方法，无法直接推广应
其中，L1、L2 和 L3 依次为各轴 间 的轴距，如图 1、图 2、图 3 和图 4 所示。
用到其他驱动型式（多轴）的载货车。 本文介绍了一种利用质量反应的通
图 1 4×2 驱动形式
2.2 测量模型 2.2.1 坐标系建立
用测量方法，能够快速准确的测量出载
（kg） h1'、h2'、h3'、h4'——分别第 1 轴、
第 2 轴、第 3 轴、第 4 轴中心处车架上
翼面高度（mm）。
2.2.3 扩展测量模型建立
对于其他不同驱动型式的载货车，
只是轴数不同，受力情况完全相似，可
以看做在四轴载货车基础上，将相应轴
距合并（即轴距变为 0），相应测量参
数值为 0 即可。
标准。以最复杂的某 4 轴重型载货车为
平衡重式叉车质心位置的测试方法及影响因素研究
０ 引言
随着现代社会的 日益进步及对人身安全 的日 益重视 ， 平衡重式叉 车 的稳定性越来越 受到客户 的关注 ， 越来越多 的叉车生产 厂家 开始将整车稳定性的提升作为重点研究和关 注的项 目推进。而叉 车整车质心的高低又是 影响整车 稳 定 性 好 坏 的一 项 关 键 因 素 ， 因此
滑油 、 液压油、 冷却液等； （ ２ ） 叉车轮胎气压应符合相关技术要求 ； （ ３ ） 试 验环 境 条件 应符 合 要 求 ： 环境 温 度
・
图ｌ
１ ４ ・
叉 车 技 术 团 日
：
— — — ７ － — 一 … …… 一 …… … …… … ‘ （ １ ｌ ）
１ ． ３ 测试 方 法
平衡重式叉车质心位置测试的规范性和准确 性 的研究和探讨也越来越受关注。然而在实
际测试过程 中， 有 时会出现 同一种 型号 不同 平衡 重 式 叉 车 的质 心 高 度 测 试 结 果 相 差 到
ｌ ０ ｏ 一 ， 测试结 果偏 差 之 大 ， 严重 影 响到
… … … … … …
平距 离， ， ， 矾；
一
ｕ０ Biblioteka 样 机 起 吊后 倾 角 ． 。 。
式 中：
一
２ 平衡重式叉车质心测试影响因素分析
质 心 距 前 轴 中心 线 的 水 平 距 离， 单 位 为
：
下面通过利用解决实际工作过程出现 同
种 机型 不 同车子 的质心 位 置测 试 结 果偏 差 大
种 机型不 同车子的质 心 位 置 测 试结 果 偏 差大
的问题实例 ， 介 绍如何识别并找 出影 响质心 位置测试结果的主要因素 ， 并进行改进规范， 提高平衡重式叉车质心位置测试的准确性 。
专用车六性分析报告
可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性分析报告编制：审核：质量：批准：1 概述为确保产品质量符合要求，达到顾客满意，根据《****运油半挂车质量保证大纲》的规定，对该产品的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性进行分析。
2 可靠性分析2.1 专用汽车的轴载质量及其分配专用汽车的轴载质量是根据公路运输车辆的法规限值和轮胎负载能力确定的。
2.2 基本计算公式 A 已知条件底盘整备质量G1 底盘前轴负荷g1 底盘后轴负荷Z1上装部分质心位置L2 上装部分质量G2 整车装载质量G3（含驾驶室乘员） 装载货物质心位置L3（水平质心位置） 轴距()21l l l + B 上装部分轴荷分配计算（力矩方程式）（质心位置）（上装部分质量））（例图（前轴负荷）221212g 1L G l l ⨯=+⨯ 12221(2g l l L G +⨯=上装部分质心位置）（上装部分质量）（前轴负荷）则后轴负荷222g -=G ZC 载质量轴荷分配计算载质量水平质心位置）（前轴负荷(33)21()3g 1L G l l ⨯=+⨯13321(3g l l L G +⨯=）装载货物水平质心位置（整车装载质量）（载质量前轴负荷）则后轴负333g -=G Z D 空车轴荷分配计算（上装部分后轴轴荷）（底盘后轴负荷）空（后轴负荷）（上装部分前轴轴荷）（底盘前轴负荷）空（前轴负荷）2Z 1Z Z 2g 1g g +=+= 空空空（整车整备质量）Z G +=gE 满车轴荷分配计算满满满（满载总质量）空满（后轴负荷）空满（前轴负荷）Z G Z Z Z +=+=+=g 33g g g2.3 专用汽车的质心位置计算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。
5.3.1 水平质心位置计算（力矩方程式） A 已知条件 底盘轴距()21l l l +整车整备质量G 空与满载总质量G 满 空载前轴质量g 空与后轴轴载质量Z 空 满载前轴质量g 满与后轴轴载质量Z 满 B 空载整车水平质心位置计算（力矩方程式）距离）（质心至后桥中心水平（或（或空空空G l l l l l L ))2/1g 11++⨯=C 满载水平质心位置计算满满或（或满（至后桥水平距离）G l l l l l L ))(2/1g 11++⨯=5.3.2 垂直质心高度位置计算 A 已知条件整车各总成的质量为gi整车各总成的质心至地面的距离为YiB 整车质心高度—专用车总质量）—（aaiixy g hg GG ∑=C 空载整车质心高度计算（整车整备质量））空载时各总成质心高度（空载时各总成高度）空空空空a i i (y g hg G ∑⨯=D 满载整车质心高度计算（整车满载总质量）度）（满载时各总成质心高（满载时各总成质量）满满满满a i i y g hg G ∑⨯=2.4 专用汽车行驶稳定性计算 5.4.1 专用汽车横向稳定性计算 A 已知条件 专用汽车轮距B专用汽车空载质心高度hg 空 专用汽车满载质心高度hg 满专用汽车行驶路面附着系数Φ（一般取Φ=0.7~0.8） B 计算公式保证汽车行驶不发生侧翻的条件：—专用汽车质心高度）—（hg hg2ϕ BC 保证空车行驶不发生侧翻的条件：ϕ 空hg 2BD 保证满载行驶不发生侧翻的条件：ϕ 满hg 2B5.4.2 专用汽车纵向稳定性计算 A 已知条件专用汽车质心到后轴中心距离L 专用汽车质心高度hg专用汽车行驶路面附着系数Φ（一般取Φ=0.7~0.8） B 计算公式保证汽车行驶不发生纵翻的条件：ϕ hgLC 保证空车行驶不发生纵翻的条件：ϕ 空hg LD 保证满载行驶不发生纵翻的条件：ϕ 满hg L3 保障性本半挂车主要部件均采用国际一流品牌供应商，质量可靠。
(完成版)质心测量方案报告
《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。
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()111,s x y，()222,s x y，()333,s x y。
偏心块质心在 o x y中的投影坐标为(),c cc x y。
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：()123f f f G M gg++==①式中：123,,f f f —— 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：②( 3 ) y 向质心位置测量装置在oxy 平面中，根据力矩平衡得：112233()c f y f y f y y G ++=③2 测试系统设计系统结构图：2.1 压力传感器电路设计2.1.1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。
几何作图法求解汽车质心
几何作图法求解汽车质心林春旭(安徽省交通科学研究所 安徽合肥 230011) [摘 要] 提出了一种几何作图方法,直接求得汽车的质心位置及轴荷,可简化专用汽车总布置设计时有关质心位置和轴荷分配的计算过程。
应用计算机辅助设计,此法将更快捷、可靠。
关键词:汽车;质心;几何作图法中图分类号:U 46212+5 文献标识码:A 文章编号:100420226(2000)0120014202收稿日期:1999212231By M ethod of Geom etr ical D raw i ng to Obta i n Cen terof M ass of Veh iclesL IN Chun -x ü(A nhu i In stitue of T raffic Science ,H efei 230011,A nhu i ,Ch ina )Abstract T he autho r puts fo r w ard a m ethod of geom etrical draw ing ,by w h ich the autho r Can obtain the po siti ons of center of m ass and the axle load directly ,and the m ethod can si m p lify calculating p rocesses about the po siti ons of center of m ass and the axle 2load distributi on w hen the general lay 2out of a special pur 2po se veh icle is m ade .A pp lying computer aided design ,the m ethod w ill get s w iftter and mo re reliable .Key words veh icle ;center of m ass ;m ethod of geom trical draw ing1 前言在汽车总体布置设计中,经常涉及到轴荷的分配和整车质心位置的设计、计算和调整。
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专用汽车质心位置计算及验证方法
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。
标签：专用汽车；质心位置；质量反应法
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。
吊起法是将汽车一端吊起，然后采用拉力传感器和拉力显示装置来测量悬吊
力。
测量前进行调整车辆汽车处于整车整备状态，轮胎气压充至标准值，车辆档位置于空档，松开驻车制动装置，汽车在水平位置时，锁死悬架弹簧，将角度仪固定在侧面车身上汽车后轮（或前轮）用两块厚度相同的垫块垫起，以便测定试验车处于水平位置时的质量，最终保证测试精度。
在测量质心高度前，先测得拖拉机的轴距、前后轮轮距、总质量、轴荷、轮荷、前后轮静力半径。
测量高度时，用起吊装置将车辆前轮轴缓慢吊起至设定的高度，将吊索调整至与地面垂直，用高度测量量具测取前后轮左右侧中心至地面的垂直距离，通过吊索与前轴之间的测力装置测取前轴的悬吊力。
为了提高测量精度，可将车辆前轮轴吊起到不同的高度，测取对应的悬吊力，用统计的方法进行分析计算。
测量时吊起角度在大于18°～20°时，测试结果较稳定，一般情况下选择3个不同的角度，每个角度重复测量3次，取试验结果的算数平均值作为测试结果。
试验装置示意原理图如图1所示。
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。
参考文献
[1]日本自动车技术会.汽车工程手册[M].中国汽车工程学会译.北京：北京理工大学出版社，2010.
[2]王丰元，邹旭东.汽车试验测试技术[M].北京：北京大学出版社，2015.
[3]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2011.。