CN104019941B - 一种测定客车质心位置的测控装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
一种测定客车质心位置的测控装置及测定方法，属于汽车检测领域。其特征在于：第一液压千斤顶（5）上的第一称重传感器（10）与第二液压千斤顶（6）上的第二称重传感器（11）测量客车（18）在两种实施下的前轴两车轮的载荷；计量平台（24）上的第三称重传感器（12）与第四称重传感器（13）测量客车（18）在两种实施下的后轴两车轮的载荷，并通过微机（9）进行计算处理，得到汽车质心位置；利用该装置测量汽车的质心位置所需的检测设备少，操作简单，易于实现，结果准确，操作安全，实用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种测定客车质心位置的测控装置及测定方法，属于汽车检测领域。
背景技术
质心检测系统的开发对于客车的各种性能的改进具有重大的现实意义。只有准确地确定汽车的质心位置,才能对汽车性能指标做出客观的评价。在汽车设计过程中通常都是根据汽车各总成的质心位置计算出整车质心位置。但由于加工、装配等因素的影响，计算出的质心位置往往存在着很大的误差。由于质心位置左右方向的偏移通常忽略，也会引起质心位置的误差。而目前的测量方法操作复杂，所需设备成本较高。因此一种对客车质心位置进行精确、方便测量的实验设备及测定方法是很有必要的。
现有的解决办法：
摇摆法：将汽车置于试验平台上，试验平台相当于一个复摆,汽车随平台一起自由摆动；改变复摆臂长,测量摆动周期,根据单自由度弱阻尼微振原理计算出汽车质心高度。这种方法所需设备复杂、局限性很大。
悬挂法：根据物体自由悬挂时质心必定通过悬挂点垂直平面的原理来确定质心位置，测量时选取三个以上的悬挂点,利用不同悬挂点所确定的垂直平面交点,求出质心位置。这种方法无法测试大型车辆，因为难以选择能够承受整车质量的悬挂点，而且悬挂后，整车变形很大，测试精度不高，因此也很少采用。
质量反应法：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。这种方法所需测试设备少，易于实现，因此被广泛采用。但在测定汽车质心位置时，必须采取一定措施，以提高测试精度，否则将失去测试意义。
零位法:根据平衡物体的质心位于通过支撑线垂直平面内的原理来确定质心位置。测量时,将汽车放在具有双支撑刃口的平台上,将平台倾斜至某一角度,使系统质心通过一刃口的垂直平面,测量有关参数。再将平台倾斜至另一角度,使系统质心通过另一刃口的垂直平面,然后计算出汽车质心位置。需要专用设备,投资较大,普及率很低。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种测定客车质心位置的测控装置及测定方法。本发明的技术方案如下：一种测定客车质心位置的测控装置及测定方法，包括：第一阻尼垫（1）、第二阻尼垫（2）、第三阻尼垫（3）、第四阻尼垫（4）、第一液压千斤顶（5）、第二液压千斤顶（6）、信号调理器（7）、数据采集卡（8）、微机（9）、第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）、第一拉线式位置传感器（14）、第二拉线式位置传感器（15）、第一激光测距仪（16）、第二激光测距仪（17）、客车（18）、第一斜坡木块（19）、第二斜坡木块（20）、第一木块（21）、第二木块（22）、第三木块（23）、计量平台（24）、显示器（25）、打印机（26），其特征在于：第一液压千斤顶（5）上的第一称重传感器（10）与第二液压千斤顶（6）上的第二称重传感器（11）测量客车（18）前轴两车轮的载荷；计量平台（24）上的第三称重传感器（12）与第四称重传感器（13）测量客车（18）后轴两车轮的载荷；第一阻尼垫（1）、第二阻尼垫（2）、第三阻尼垫（3）、第四阻尼垫（4）吸收测量时的振动，减缓周期振动和随机振动对测量的影响；计量平台（24）没有明显的凹凸；设有第一斜坡木块（19）、第二斜坡木块（20）方便测试车辆上下、第一木块（21）、第二木块（22）、第三木块（23）用以实现不同轴距车辆的测试；设有第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）能够测出汽车车轮载荷；第一拉线式位置传感器（14）测出液压千斤顶（5）升起的高度，第二拉线式位置传感器（15）测出液压千斤顶（6）升起的高度；第一激光测距仪（16）与第二激光测距仪（17）测出客车(18）的前后轴的距离；信号调理器（7）将测重传感器输出的毫伏级信号进行滤波和放大；数据采集卡（8）对信号调理器（7）输出的信号进行线性化及数字编码以便使信号成为微机可以处理的形式；微机（9）测量系统的终端；显示器（25）显示最终结果，并由打印机（26）进行打印。
本技术较现有技术所具有的优点：
1、所需的检测设备少，操作简单，易于实现；
2、测量精度高，结果准确；
3、工作可靠，操作安全；
4、经济性合理，成本低；
5、适用范围广，适用于普通汽车，客车，拖拉机的质心位置的测量。
附图说明
图1为本发明所述测定客车质心位置的测控装置的俯视图；
图2为本发明所述测定客车质心位置的测控装置的实施1示意图；
图3为本发明所述测定客车质心位置的测控装置的实施2示意图；
图4为本发明所述液压千斤顶组的位置图；
图5为本发明所述测定客车质心位置的测控装置的电子控制布置图。
具体实施方式
附图中各元件具体为：1、第一阻尼垫；2、第二阻尼垫；3、第三阻尼垫；4、第四阻尼垫；5、第一液压千斤顶；6、第二液压千斤顶；7、信号调理器；8、数据采集卡；9、微机；10、第一称重传感器；11、第二称重传感器；12、第三称重传感器；13、第四称重传感器；14、第一拉线式位置传感器；15、第二拉线式位置传感器；16、第一激光测距仪；17、第二激光测距仪；18、客车；19、第一斜坡木块；20、第二斜坡木块；21、第一木块；22、第二木块；23、第三木块；24、计量平台；25、显示器；26、打印机。
下面结合实际附图对本发明做进一步说明。
如图1为本发明所述测定客车质心位置的测控装置的俯视图，包括：第一阻尼垫1、第二阻尼垫2、第三阻尼垫3、第四阻尼垫4、第一称重传感器10、第二称重传感器11、第三称重传感器12、第四称重传感器13、第一激光测距仪16、第二激光测距仪17、第一斜坡木块19、第二斜坡木块20、第一木块21、第二木块22、第三木块23、计量平台24；第一阻尼垫1、第二阻尼垫2、第三阻尼垫3、第四阻尼垫4测量时处于汽车轮胎下，用来吸收测量时产生的震动，从而保证测量结果的准确性；第一称重传感器10布置于第一阻尼垫1之上，第二称重传感器11布置于第二阻尼垫2之上，第三称重传感器12布置于第三阻尼垫3之上，第四称重传感器13布置于第四阻尼垫4之上，能够对汽车各轮载荷进行测量；第三阻尼垫3与第四阻尼垫4布置于计量平台24之上；第一阻尼垫1、第二阻尼垫2、第三阻尼垫3、第四阻尼垫4表面呈弧形，利于轮胎的贴合与测量的准确性，减小误差；第一激光测距仪16布置于第一阻尼垫1的弧度最低点所处的直线上，超出计量平台；第二激光测距仪17布置于第三阻尼垫3的弧度最低点所处的直线上，超出计量平台且和第一激光测距仪16处于一条直线上，第一激光测距仪16与第二激光测距仪17可以测出汽车18的前轴与后轴的距离；第一斜坡木块19与第二斜坡木块20方便汽车18驶上计量平台24；第一木块21、第二木块22、第三木块23的宽度与计量平台宽度一致，可拆装组合，方便测量不同长度的汽车18。
如图2所示为测定客车质心位置的测控装置的实施1，包括：第一阻尼垫1、第三阻尼垫3、第一液压千斤顶5、第一称重传感器10、第三称重传感器12、第一拉线式位置传感器14、第一激光测距仪16、第二激光测距仪17、客车18、第一斜坡木块19、第二斜坡木块20、第一木块21、第二木块22、第三木块23、计量平台24。第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6共用油管，使第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6的升降高度一致；第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6底部有滑轮，可以沿客车18的长度方向移动；第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6不举升时，第一阻尼垫1、第二阻尼垫2、第三阻尼垫3、第四阻尼垫4的高度相同。
如图3所示为测定客车质心位置的测控装置的实施2，包括：第一阻尼垫1、第三阻尼垫3、第一液压千斤顶5、第一称重传感器10、第三称重传感器12、第一拉线式位置传感器14、第一激光测距仪16、第二激光测距仪17、客车18、第一斜坡木块19、第二斜坡木块20、第一木块21、第二木块22、第三木块23、计量平台24。与实施1不同在于第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6处于举升状态，并需保证汽车18的前轴两个车轮被升起同样的距离。
如图4所示的本发明所述测定客车质心位置的测控装置的电子控制布置如下：第一称重传感器10、第二称重传感器11、第三称重传感器12、第四称重传感器13、第一拉线式位置传感器14、第二拉线式位置传感器15、第一激光测距仪16、第二激光测距仪17测出的信号通过信号调理器7进行放大处理，并将信号传至数据采集卡8；数据采集卡8将信号调理器7传来的模拟信号转化为数字信号；微机9接收数据采集卡8传来的数字信号，进行分析与计算；显示器25将微机9的分析计算结果进行显示；打印机26将结果进行打印。
上述测控装置测定客车质心位置的具体测量方法为：
1，测量汽车质心在前后方向上的位置：
将汽车18通过第一斜坡木块19或者第二斜坡木块20驶上计量平台24，首先进行实施1的测试，客车18的前轴的两个车轮分别处于第一阻尼垫1与第二阻尼垫2之上；客车18后轴的两个车轮分别处于第三阻尼垫3与第四阻尼垫4之上；且保证四块阻尼垫承载汽车后在同一水平面上，第一称重传感器10、第二称重传感器11、第三称重传感器12、第四称重传感器13测出四个车轮的载荷；利用第一激光测距仪16与第二激光测距仪17测出的客车18的轴距并经由信号调理器7传至数据采集卡8，再传至微机9；第一称重传感器10、第二称重传感器11、第三称重传感器12、第四称重传感器13测出的各车轮的载荷经由信号调理器7传至数据采集卡8，再传至微机9；微机9将第一称重传感器10与第二称重传感器11测出的载荷相加，得出前轴的载荷；微机9将第三称重传感器12和第四称重传感器13测出的载荷相加，得出后轴载荷；微机9将前后轴载荷相加得到汽车总载荷；微机9进行力矩计算：将后轴载荷与轴距相乘，得到的值除以汽车总载荷，就为汽车质心到前轴的距离。
2，测量汽车质心在左右方向上的位置：
继续保持实施1，微机9将第二称重传感器11与第四称重传感器13测出的载荷相加，得出汽车右侧车轮载荷；将右侧车轮载荷乘以第一称重传感器10与第二称重传感器11之间的距离，再除以汽车总载荷，就为汽车质心到第一称重传感器10与第三称重传感器12连线的距离。
3，测量汽车质心在上下方向上的位置：
不移动汽车，进行实施2，由第一拉线式位置传感器14和第二拉线式位置传感器15测出第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6升起的距离，若距离不等需调节第一液压千斤顶5与第二液压千斤顶6，保证它们升起的距离相同；第一称重传感器10、第二称重传感器11、第三称重传感器12、第四称重传感器13分别测出客车18的四个车轮的载荷。第一称重传感器10、第二称重传感器11、第三称重传感器12、第四称重传感器13测出的各车轮的载荷经由信号调理器7传至数据采集卡8，再传至微机9；微机9将第一称重传感器1与第二称重传感器2测出的载荷相加，得出前轴的载荷；微机9将第三称重传感器12和第四称重传感器13测出的载荷相加，得出后轴所受载荷；微机9利用勾股定理，由客车18的轴距和千斤顶升起的距离得出此时前轴与后轴的水平距离，由客车18的轴距和千斤顶升起的距离得出称重传感器平面与计量平台的夹角；微机9进行力矩计算，前后轴水平距离与后轴载荷的乘积再除以汽车载荷，将得到的值乘以传感器平面与计量平台夹角的余切值，即为汽车质心到前轴的垂直距离，从而求出质心高度。
Claims (4)
1.一种测定客车质心位置的测控装置，用于测定客车（18）的质量及质心位置，所述测控装置包括：第一阻尼垫（1）、第二阻尼垫（2）、第三阻尼垫（3）、第四阻尼垫（4）、第一液压千斤顶（5）、第二液压千斤顶（6）、信号调理器（7）、数据采集卡（8）、微机（9）、第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）、第一拉线式位置传感器（14）、第二拉线式位置传感器（15）、第一激光测距仪（16）、第二激光测距仪（17）、第一斜坡木块（19）、第二斜坡木块（20）、第一木块（21）、第二木块（22）、第三木块（23）、计量平台（24）、显示器（25）、打印机（26），其特征在于：第一阻尼垫（1）、第二阻尼垫（2）、第三阻尼垫（3）、第四阻尼垫（4）测量时处于客车轮胎下；第一称重传感器（10）布置于第一阻尼垫（1）之上，第二称重传感器（11）布置于第二阻尼垫（2）之上，第三称重传感器（12）布置于第三阻尼垫（3）之上，第四称重传感器（13）布置于第四阻尼垫（4）之上；第一阻尼垫（1）和第二阻尼垫（2）分别设置在第一液压千斤顶（5）和第二液压千斤顶（6）上，第三阻尼垫（3）与第四阻尼垫（4）布置于计量平台（24）之上；第一阻尼垫（1）、第二阻尼垫（2）、第三阻尼垫（3）、第四阻尼垫（4）表面呈弧形；第一激光测距仪（16）布置于第一阻尼垫（1）的弧度最低点所处的直线上，超出计量平台；第二激光测距仪（17）布置于第三阻尼垫（3）的弧度最低点所处的直线上，超出计量平台且和第一激光测距仪（16）处于一条直线上；第一斜坡木块（19）与第二斜坡木块（20）方便客车（18）驶上计量平台（24）；第一木块（21）、第二木块（22）、第三木块23的宽度与计量平台宽度一致，可拆装组合，方便测量不同长度的客车（18）；第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器(12)、第四称重传感器（13）与被测的车轮接触，第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器(12)、第四称重传感器（13）分别给出一个毫伏级的输出信号；第一拉线式位置传感器（14）与第二拉线式位置传感器（15）测出千斤顶升起的高度；第一激光测距仪（16）与第二激光测距仪（17）测出客车(18）的前后轴的距离；信号调理器（7）将传感器输出的毫伏级信号进行滤波和放大；数据采集卡（8）对信号调理器（7）输出的信号进行线性化及数字编码以便使信号成为微机可以处理的形式；微机（9）测量系统的终端；显示器（25）显示最终结果，并由打印机（26）进行打印。
2.如权利要求1所述的一种测定客车质心位置的测控装置，其特征在于：第一液压千斤顶（5）与第二液压千斤顶（6）底部有滑轮，可以沿客车（18）的长度方向移动。
3.如权利要求2所述的一种测定客车质心位置的测控装置，其特征在于：第一液压千斤顶（5）与第二液压千斤顶（6）在卸载时，第一阻尼垫（1）、第二阻尼垫（2）、第三阻尼垫（3）、第四阻尼垫（4）的最低点高度一致。
4.如权利要求1-3之一所述的测控装置测定客车质心位置的测定方法：首先测量客车质心在前后方向上的位置：将客车（18）通过第一斜坡木块（19）或者第二斜坡木块（20）驶上计量平台（24），客车（18）的前轴的两个车轮分别处于第一阻尼垫（1）与第二阻尼垫（2）之上；客车（18）后轴的两个车轮分别处于第三阻尼垫（3）与第四阻尼垫（4）之上；且保证四块阻尼垫承载客车后在同一水平面上，第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）测出四个车轮的载荷；利用第一激光测距仪（16）与第二激光测距仪（17）测出的客车（18）的轴距并经由信号调理器（7）传至数据采集卡（8），再传至微机（9）；第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）测出的各车轮的载荷经由信号调理器（7）传至数据采集卡（8），再传至微机（9）；微机（9）将第一称重传感器（10）与第二称重传感器（11）测出的载荷相加，得出前轴的载荷；微机（9）将第三称重传感器（12）和第四称重传感器（13）测出的载荷相加，得出后轴载荷；微机（9）将前后轴载荷相加得到客车总载荷；微机（9）进行力矩计算：将后轴载荷与轴距相乘，得到的值除以客车总载荷，就为客车质心到前轴的距离；其次测量客车质心在左右方向上的位置：微机（9）将第二称重传感器（11）与第四称重传感器（13）测出的载荷相加，得出客车右侧车轮载荷；将右侧车轮载荷乘以第一称重传感器（10）与第二称重传感器（11）之间的距离，再除以客车总载荷，就为客车质心到第一称重传感器（10）与第三称重传感器（12）连线的距离，最后测量客车质心在上下方向上的位置：由第一拉线式位置传感器（14）和第二拉线式位置传感器（15）测出第一液压千斤顶（5）与第二液压千斤顶（6）升起的距离，若距离不等需调节第一液压千斤顶（5）与第二液压千斤顶（6），保证它们升起的距离相同；第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）分别测出客车（18）的四个车轮的载荷；第一称重传感器（10）、第二称重传感器（11）、第三称重传感器（12）、第四称重传感器（13）测出的各车轮的载荷经由信号调理器（7）传至数据采集卡（8），再传至微机（9）；微机（9）将第一称重传感器（10）与第二称重传感器（11）测出的载荷相加，得出前轴的载荷；微机（9）将第三称重传感器（12）和第四称重传感器（13）测出的载荷相加，得出后轴所受载荷；微机（9）利用勾股定理，由客车（18）的轴距和千斤顶升起的距离得出此时前轴与后轴的水平距离，由客车（18）的轴距和千斤顶升起的距离得出称重传感器平面与计量平台的夹角；微机（9）进行力矩计算，前后轴水平距离与后轴载荷的乘积再除以客车载荷，将得到的值乘以传感器平面与计量平台夹角的余切值，即为客车质心到前轴的垂直距离，从而求出质心高度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160511 Termination date: 20200701 |