陸森興

摘 要：車輛的質(zhì)心對車輛尤其是專用汽車的側(cè)向穩(wěn)定性有著重要的影響。介紹了一種專用汽車質(zhì)心位置計算分析的方法，同時闡述了利用質(zhì)量反應(yīng)法驗證質(zhì)心位置計算結(jié)果的方法。

關(guān)鍵詞：專用汽車；質(zhì)心位置；質(zhì)量反應(yīng)法

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3198（2015）10-0185-02

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車的安全性越來越引起人們的關(guān)注和重視，汽車質(zhì)心位置則是影響其操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、安全性的重要因素，因而在專用汽車設(shè)計中是相當(dāng)重要參數(shù)之一。質(zhì)心高度對專用汽車的使用性能有重要的影響。一般車輛的縱向穩(wěn)定性都能滿足要求，而側(cè)向穩(wěn)定性對廂式汽車、罐式汽車和集裝箱運輸車等質(zhì)心較高的專用汽車來說，就需要認(rèn)真考慮了。質(zhì)心過高，很易導(dǎo)致車輛橫向失穩(wěn)，特別是彎道行駛時，易造成側(cè)向傾翻，操縱穩(wěn)定性和側(cè)傾穩(wěn)定性越不好，質(zhì)心高度達到一定值時，這兩項指標(biāo)就很難合格。因此，使用廂式汽車和集裝箱運輸車時，除選用質(zhì)心較低的車輛以外，還應(yīng)注意合理配載，即將密度較大的貨物盡可能地裝在其箱（廂）的下部，而密度較小的貨物則應(yīng)裝在上部，以保證專用汽車的行駛穩(wěn)定性和安全性。因此質(zhì)心高度就成為確定汽車質(zhì)心位置的關(guān)鍵所在。

1 專用汽車質(zhì)心位置計算方法

專用汽車的質(zhì)心位置影響整車的軸荷分配、行駛穩(wěn)定性和操縱性等，在總體設(shè)計時必須要慎重全面考慮計算或驗算，特別是質(zhì)心高度是愈低愈好。

1.1 水平質(zhì)心位置計算（力矩方程式）

2 基于質(zhì)量反應(yīng)法的質(zhì)心高度測量方法

國內(nèi)外測定汽車質(zhì)心高度主要有以下幾種方法：搖擺法、懸掛法、零位法、平臺支撐反力法、質(zhì)量反應(yīng)法。搖擺法所需設(shè)備復(fù)雜，其應(yīng)用受到限制。懸掛法需要能夠承受整車質(zhì)量的懸掛點，對拖拉機，尤其是大型拖拉機，實現(xiàn)起來比較因難，另一個缺點是懸掛后變形大，測試精度難以保證，因此在工程實踐中很少被采用。平臺支撐反力法需用專用設(shè)備，有些試驗單位用測量傾角的設(shè)備代替使用，測量的傾角對計算質(zhì)心高度誤差較敏感，投資大，普及率低。而質(zhì)量反應(yīng)法所需測試設(shè)備少，易于實現(xiàn)，廣泛采用。質(zhì)量反應(yīng)法是根據(jù)剛體繞固定軸轉(zhuǎn)動的原理，試驗時將汽車的一端吊起，吊至不同的角度時，分別測出軸荷的轉(zhuǎn)移量和汽車的傾斜角度，然后計算出質(zhì)心位置，故也稱吊起法。本文介紹吊起法測量車輛質(zhì)心高度。

吊起法是將汽車一端吊起，然后采用拉力傳感器和拉力顯示裝置來測量懸吊力。測量前進行調(diào)整車輛汽車處于整車整備狀態(tài)，輪胎氣壓充至標(biāo)準(zhǔn)值，車輛檔位置于空檔，松開駐車制動裝置，汽車在水平位置時，鎖死懸架彈簧，將角度儀固定在側(cè)面車身上汽車后輪（或前輪）用兩塊厚度相同的墊塊墊起，以便測定試驗車處于水平位置時的質(zhì)量，最終保證測試精度。在測量質(zhì)心高度前，先測得拖拉機的軸距、前后輪輪距、總質(zhì)量、軸荷、輪荷、前后輪靜力半徑。測量高度時，用起吊裝置將車輛前輪軸緩慢吊起至設(shè)定的高度，將吊索調(diào)整至與地面垂直，用高度測量量具測取前后輪左右側(cè)中心至地面的垂直距離，通過吊索與前軸之間的測力裝置測取前軸的懸吊力。為了提高測量精度，可將車輛前輪軸吊起到不同的高度，測取對應(yīng)的懸吊力，用統(tǒng)計的方法進行分析計算。測量時吊起角度在大于18°～20°時，測試結(jié)果較穩(wěn)定，一般情況下選擇3個不同的角度，每個角度重復(fù)測量3次，取試驗結(jié)果的算數(shù)平均值作為測試結(jié)果。試驗裝置示意原理圖如圖1所示。

3 誤差分析

3.1 輪胎形變引起的質(zhì)心移動

汽車的輪胎本身是一個彈性體，在車輛被抬高傾斜時，重力符合重新分配，前后輪胎的形變也發(fā)生了變化，這使得懸掛部分的質(zhì)心也發(fā)生偏移，偏移量與懸掛部分的質(zhì)量和輪胎的剛度都有關(guān)系。而且這個誤差還跟吊起的垂直高度h有關(guān)系，h越大偏移量也越大。

3.2 壓板彈簧形變引起的質(zhì)心偏移

當(dāng)將車身抬高θ角度時，重力載荷也隨之變化，體現(xiàn)為：吊起一端載荷減小，彈簧形變小，著地一端載荷增大，彈簧形變增大，這使得懸掛部分質(zhì)心向下移動，引起測量誤差。所以在實測時可以在彈簧和剛架之間墊一些硬木支撐，起到減小彈簧形變的作用。

4 結(jié)論

質(zhì)心位置對專用汽車設(shè)計的制動性能、操縱穩(wěn)定性能、行駛平順性能、汽車通過性能都會產(chǎn)生一定的影響，因而質(zhì)心位置的準(zhǔn)確的計算和適用的測量方法是非常重要的。本文介紹了一種廣泛采用的一種質(zhì)心測量方法，其優(yōu)點是設(shè)備簡單，易于操作；缺點是測量的精度有一定誤差，而且測量過程存在一定的危險性。

參考文獻

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