CN108801548A - 车辆质心测量工具及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆质心测量工具及测量方法，所述车辆质心测量工具包括：水平设置的测试平台及设置在所述测试平台上的第一秤体和第二秤体，车辆的车轮前轴和车轮后轴分别装夹在所述第一秤体和所述第二秤体上；所述第二秤体固定连接在所述测试平台上，所述第一秤体可活动地连接在所述测试平台上，所述第一秤体在所述测试平台的长度方向上的位置以及相对所述测试平台的高度均可调节。本发明提供的车辆质心测量工具及测量方法，装备结构简单、易于操作，成本低，可以得到准确的车辆质心坐标。

Description

车辆质心测量工具及测量方法

技术领域

本发明涉及车辆测量技术领域，尤其涉及一种车辆质心测量工具及测量方法。

背景技术

车辆质心位置是影响车辆安全性和操控性的重要性能指标，是车辆产品开发和实验过程中的重要测量参数。

现有技术中测量车辆的质心位置的方法有摇摆法、悬挂法、平台支撑反力法等。摇摆法是将车辆置于实验平台上，车辆随着试验平台一起自由摆动,然后根据单自由度弱阻尼微震原理计算车辆的质心位置；悬挂法是根据物体自由悬挂时必定通过悬挂点垂直平面的原理来确定质心位置；平台支撑反力法是将被测车辆放置在平台上，将车辆与平台同时举升到某一角度，通过测量质量的重新分配计算质心位置。

上述测量车辆质心位置的方法都具有装备复杂、不易操作的缺点：摇摆法和平台支撑反力法都需要比较大的试验平台，悬挂法需要较大的起吊设备，结构复杂，整体成本高。

发明内容

本发明提供一种车辆质心测量工具及测量方法，装备结构简单、易于操作，成本低，可以得到准确的车辆质心坐标。

本发明一方面提供一种车辆质心测量工具，包括：水平设置的测试平台及设置在所述测试平台上的第一秤体和第二秤体，车辆的车轮前轴和车轮后轴分别装夹在所述第一秤体和所述第二秤体上；

所述第二秤体固定连接在所述测试平台上，所述第一秤体可活动地连接在所述测试平台上，所述第一秤体在所述测试平台的长度方向上的位置以及相对所述测试平台的高度均可调节。

本发明实施例提供的车辆质心测量工具，利用质量反应法测定汽车质心位置，试验设备少，操作简单，容易实现；可准确测量并计算出车辆的质心坐标，以提高整车计算机辅助工程模拟的准确性；测量的数据为轮轴载荷及轮轴距离，数据测量误差小，计算得到的车辆质心坐标准确性高；测试平台和秤体的结构简单、制造成本低。

如上所述的车辆质心测量工具，所述第一秤体包括第一重量秤和设置在所述第一重量秤两端的两个第一支撑架；所述车轮前轴的两端分别固定在所述两个第一支撑架上，所述第一重量秤用于测量所述第一支撑架传递的前轴载荷。

如上所述的车辆质心测量工具，所述测试平台上设置有调节孔，所述调节孔的长度方向沿所述测试平台的长度方向延伸，所述调节孔用于容纳所述第一支撑架，以使所述第一支撑架在所述测试平台的长度方向上移动；

所述第一支撑架可活动地连接在所述第一重量秤上，所述第一支撑架相对所述第一重量秤的高度可调节。

如上所述的车辆质心测量工具，所述测试平台上设置有运动导槽，所述运动导槽沿所述测试平台的长度方向延伸；

所述第一秤体还包括运动导轨，所述运动导轨与所述运动导槽配合，以使所述第一秤体在所述测试平台上移动。

如上所述的车辆质心测量工具，所述第一支撑架上设置有第一安装孔，所述车轮前轴安装在所述第一安装孔内。

如上所述的车辆质心测量工具，所述第二秤体包括第二重量秤和设置在所述第二重量秤两端的两个第二支撑架，所述第二支撑架与所述第二重量秤固定连接；所述车轮后轴的两端分别固定在所述两个所述第二支撑架上，所述第二重量秤用于测量所述第二支撑架传递的后轴载荷。

如上所述的车辆质心测量工具，所述第二支撑架上设置有第二安装孔，所述车轮后轴安装在所述第二安装孔内。

如上所述的车辆质心测量工具，还包括：辅助举升工具，所述辅助举升工具可以为千斤顶、起重机或者吊装工具。

本发明实施例提供的车辆质心测量工具，利用质量反应法测定汽车质心位置，试验设备少，操作简单，容易实现；可准确测量并计算出车辆的质心坐标，以提高整车计算机辅助工程模拟的准确性；测量的数据为轮轴载荷及轮轴距离，数据测量误差小，计算得到的车辆质心坐标准确性高；测试平台和秤体的结构简单、制造成本低。

本发明另一方面还提供一种车辆质心测量方法，应用于如上所述的车辆质心测量工具，包括：

将车辆的车轮前轴和车轮后轴分别安装在第一秤体和第二秤体上，并保持所述第一秤体和所述第二秤体的高度一致；

获得所述第一秤体和所述第二秤体测量的前轴载荷F1和后轴载荷F2，以及所述车轮前轴和所述车轮后轴之间的距离L1；

根据所述F1、所述F2和所述L1计算车辆质心的X坐标和车辆重量G；

增加所述第一秤体相对测试平台的高度，以将所述车轮前轴撑起一定高度；

获得所述第一秤体和所述第二秤体测量的前轴载荷F3和后轴载荷F4，以及所述车轮前轴和所述车轮后轴在水平面上的投影的距离L2；根据所述F3、所述F4和所述L2计算车辆质心的Z坐标；

其中，车辆的车轮前轴的中点定义为(0,0,0)，车辆质心坐标定义为(X，Y，Z)，根据车辆的左右对称结构判断Y＝0。

如上所述的车辆质心测量方法，所述根据所述F1、所述F2和所述L1计算车辆质心的X坐标和车辆重量G，具体包括：根据公式

计算所述X坐标和所述车辆重量G；

所述根据所述F3、所述F4和所述L2计算车辆质心的Z坐标，具体包括：根据公式

计算所述Z坐标。

本发明实施例提供的车辆质心测量方法，利用质量反应法测定汽车质心位置，试验设备少，操作简单，容易实现；可准确测量并计算出车辆的质心坐标，以提高整车计算机辅助工程模拟的准确性；测量的数据为轮轴载荷及轮轴距离，数据测量误差小，计算得到的车辆质心坐标准确性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的车辆质心测量工具与车辆的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的车辆质心测量工具与车辆的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的车辆质心测量工具与车辆的另一视角的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的第一测量状态示意图；

图5为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的第二测量状态示意图；

图6为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的测试平台的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第一秤体的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第二秤体的结构示意图。

附图标记：

10-测试平台

101-调节孔

102-运动导槽

11-第一秤体

111-第一重量秤

112-第一支撑架

1121-第一安装孔

113-运动导轨

12-第二秤体

121-第二重量秤

122-第二支撑架

1221-第二安装孔

13-螺母

200-车辆

21-车轮前轴

22-车轮后轴

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例提供的车辆质心测量工具与车辆的爆炸图，图2为本发明实施例提供的车辆质心测量工具与车辆的整体结构示意图，图3为本发明实施例提供的车辆质心测量工具与车辆的另一视角的整体结构示意图，参考图1、图2和图3所示，本发明一方面提供一种车辆质心测量工具，包括：水平设置的测试平台10及设置在测试平台10上的第一秤体11和第二秤体12，车辆200的车轮前轴21和车轮后轴22分别装夹在第一秤体11和第二秤体12上；

第二秤体12固定连接在测试平台10上，第一秤体11可活动地连接在测试平台10上，第一秤体11可在测试平台10的长度方向上移动，且第一秤体11相对测试平台10的高度可调节，以将车轮前轴21撑起一定高度。

本发明提供的车辆质心测量工具，利用的是质量反应法的原理，车辆水平放置和倾斜放置两种状态下，车轮前轴21和车轮后轴22的载荷不同，根据载荷的转移量和汽车的倾斜角度，可以计算出质心的位置。其中，质量反应法为中国国家标准中推荐的一种汽车质心测定方法，具体为根据刚体绕固定轴转动的原理，试验时一般将汽车的一端吊起，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。

图4为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的第一测量状态示意图，图5为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的第二测量状态示意图，参考图4和图5所示，利用两种测量状态下车轮前轴21和车轮后轴22的载荷不同，根据力矩平衡方程即可以计算出车辆在X方向和Z方向的质心坐标。由于车辆一般为左右对称结构，本实施例中直接认为车辆在Y方向的质心位于左右轮心的中点位置。

具体地，测试平台10水平设置，以保证第一测量状态下车轮前轴21和车轮后轴22的水平高度一致。第一秤体11用于支撑车轮前轴21，并测量车轮前轴21的前轴载荷；第二秤体12用于支撑车轮后轴22，并测量车轮后轴22的后轴载荷。第二秤体12固定在测试平台10上，第一秤体11则可以活动，以改变车轮前轴21的支撑高度。由于车轮后轴22固定在第一秤体12上，要改变车轮前轴21的支撑高度，相当于将车辆200绕着车轮后轴22旋转了一定的角度，因此车轮前轴21与车轮后轴22的水平距离发生了变化，车轮前轴21和车轮后轴22在竖直方向上的投影的高度差也发生了变化。因此，第一秤体11既需要在测试平台10的长度方向上运动，又需要调节其相对于测试平台10的高度。

第一秤体11和第二秤体12的具体实现形式在本实施例中不做具体限制。其应该满足支撑车轮前轴21和车轮后轴22的功能，同时，设置有重量传感器等工具以分别测量前轴载荷和后轴载荷。第一秤体11和第二秤体12与测试平台10的连接方式在本实施例中也不做具体限制。第二秤体12可以通过焊接、铆接等方式固定在测试平台10上，第一秤体11则必须与测试平台10可拆卸连接，其水平位移和竖直高度的调整可以通过电机等工具驱动，或者通过千斤顶等工具举升车辆200的车轮前轴21，再调整第一秤体11的位置使其与车轮前轴21固定安装。

可以理解地，获取车辆质心的位置，需要测量的数据为两次测量状态下的前轴载荷、后轴载荷、车轮前轴21与车轮后轴22之间的水平距离，这些数值较大，测量误差小，测量技术成熟，精度高，因此，通过进一步计算获得的车辆质心的坐标精确度高，有利于提高整车计算机辅助工程模拟的准确性。

本发明实施例提供的车辆质心测量工具，利用质量反应法测定汽车质心位置，试验设备少，操作简单，容易实现；可准确测量并计算出车辆的质心坐标，以提高整车计算机辅助工程模拟的准确性；测量的数据为轮轴载荷及轮轴距离，数据测量误差小，计算得到的车辆质心坐标准确性高；测试平台和秤体的结构简单、制造成本低。

下面采用更加详细的实施例，对各部件的结构进行详细说明。

图6为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的结构示意图，图7为本发明实施例提供的测试平台的结构示意图，图8为本发明实施例提供的第一秤体的结构示意图，图9为本发明实施例提供的第二秤体的结构示意图，参考图6-图9所示，第一秤体11包括第一重量秤111和设置在第一重量秤111两端的两个第一支撑架112；车轮前轴21的两端分别固定在两个第一支撑架112上，第一重量秤111用于测量第一支撑架112传递的前轴载荷。

相同地，第二秤体12包括第二重量秤121和设置在第二重量秤121两端的两个第二支撑架122，第二支撑架122与第二重量秤121固定连接；车轮后轴22的两端分别固定在两个第二支撑架122上，第二重量秤121用于测量第二支撑架122传递的后轴载荷。

具体地，第一支撑架112上设置有第一安装孔1121，车轮前轴21通过螺母13安装在第一安装孔1121内。第二支撑架122上设置有第二安装孔1221，车轮后轴22通过螺母13安装在第二安装孔1221内。车辆200在用于测量质心时，首先将轮胎拆卸掉，然后将车轮前轴21和车轮后轴22通过螺母13分别安装在第一安装孔1121和第二安装孔1221内。

第一秤体11和第二秤体12的基本结构相同，两者与测试平台10的连接方式不相同。第二秤体12固定在测试平台10上，第一秤体11则与测试平台10可活动地连接，以使得车辆200可以绕着车轮后轴22将车轮前轴11旋转一定的角度。

具体地，测试平台10上设置有调节孔101，调节孔101沿测试平台10的长度方向延伸，调节孔101用于容纳第一支撑架112，以使第一支撑架112在测试平台10的长度方向上移动；第一支撑架112可活动地连接在第一重量秤111上，第一支撑架112相对第一重量秤111的高度可调节，以将车轮前轴21撑起一定高度。第一支撑架112与第一重量秤111为可拆卸连接，具体可以为螺栓连接。当需要调节第一支撑架112相对于第一重量秤111的高度时，首先需要拆除第一支撑架112和第一重量秤111的原有的连接螺栓，再将第一支撑架112举升至一定高度，然后再使用螺栓对第一支撑架112与第一重量秤111进行固定连接。

为了便于第一秤体11在测试平台10的长度方向上移动，本实施例中，测试平台10上设置有运动导槽102，运动导槽102沿测试平台的长度方向延伸；第一秤体11还包括运动导轨113，运动导轨113与运动导槽102配合，以使第一秤体11在测试平台10上移动。运动导轨113在运动导槽102中的移动，需要借助于电机等驱动工具提供动力。

在上述实施例的基础上，本实施例提供的车辆质心测量工具，还包括：辅助举升工具(图中未示出)，辅助举升工具可以为千斤顶、起重机或者吊装工具。由于车辆200具有较大的重量，在车轮前轴21装夹在第一秤体11上时，直接调整第一秤体11的位置和高度显然具有较大的难度，因此需要借助千斤顶、起重机或者吊装工具等，将车辆200举升至合适的高度，再调整第一秤体11的位置和高度，并将第一秤体11与车轮前轴21再次固定，固定完成后，辅助举升工具需要撤掉，以避免其影响第一秤体11和第二秤体12测量的载荷的准确性。此外，车辆200在测量开始前和结束后，也需要通过辅助举升工具辅助其安装和拆卸。

本发明实施例提供的车辆质心测量工具，利用质量反应法测定汽车质心位置，试验设备少，操作简单，容易实现；可准确测量并计算出车辆的质心坐标，以提高整车计算机辅助工程模拟的准确性；测量的数据为轮轴载荷及轮轴距离，数据测量误差小，计算得到的车辆质心坐标准确性高；测试平台和秤体的结构简单、制造成本低。

实施例二

图4为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的第一测量状态示意图，图5为本发明实施例提供的车辆质心测量工具的第二测量状态示意图，参考图4和图5所示，本发明另一方面还提供一种车辆质心测量方法，应用于如上的车辆质心测量工具，包括：

将车辆200的车轮前轴21和车轮后轴22分别安装在第一秤体11和第二秤体12上，并保持第一秤体11和第二秤体12的高度一致；获得第一秤体11和第二秤体12测量的前轴载荷F1和后轴载荷F2，以及车轮前轴21和车轮后轴22之间的距离L1；根据F1、F2和L1计算车辆质心的X坐标和车辆重量G；

增加第一秤体11相对测试平台10的高度，以将车轮前轴21撑起一定高度；获得第一秤体11和第二秤体12测量的前轴载荷F3和后轴载荷F4，以及车轮前轴21和车轮后轴22在水平面上的投影的距离L2；根据F3、F4和L2计算车辆质心的Z坐标；其中，车辆的车轮前轴21的中点定义为(0,0,0)，车辆质心坐标定义为(X，Y，Z)，根据车辆的左右对称结构判断Y＝0。

如上的车辆质心测量方法，根据F1、F2和L1计算车辆质心的X坐标和车辆重量G，具体包括：根据公式

计算X坐标和车辆重量G；

根据F3、F4和L2计算车辆质心的Z坐标，具体包括：根据公式

计算Z坐标。

本发明实施例提供的车辆质心测量方法，利用质量反应法测定汽车质心位置，试验设备少，操作简单，容易实现；可准确测量并计算出车辆的质心坐标，以提高整车计算机辅助工程模拟的准确性；测量的数据为轮轴载荷及轮轴距离，数据测量误差小，计算得到的车辆质心坐标准确性高。

在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种车辆质心测量工具，其特征在于，包括：水平设置的测试平台及设置在所述测试平台上的第一秤体和第二秤体，车辆的车轮前轴和车轮后轴分别装夹在所述第一秤体和所述第二秤体上；

所述第二秤体固定连接在所述测试平台上，所述第一秤体可活动地连接在所述测试平台上，所述第一秤体在所述测试平台的长度方向上的位置以及相对所述测试平台的高度均可调节。

2.根据权利要求1所述的车辆质心测量工具，其特征在于，所述第一秤体包括第一重量秤和设置在所述第一重量秤两端的两个第一支撑架；所述车轮前轴的两端分别固定在所述两个第一支撑架上，所述第一重量秤用于测量所述第一支撑架传递的前轴载荷。

3.根据权利要求2所述的车辆质心测量工具，其特征在于，所述测试平台上设置有调节孔，所述调节孔的长度方向沿所述测试平台的长度方向延伸，所述调节孔用于容纳所述第一支撑架，以使所述第一支撑架在所述测试平台的长度方向上移动；

所述第一支撑架可活动地连接在所述第一重量秤上，所述第一支撑架相对所述第一重量秤的高度可调节。

4.根据权利要求3所述的车辆质心测量工具，其特征在于，所述测试平台上设置有运动导槽，所述运动导槽沿所述测试平台的长度方向延伸；

所述第一秤体还包括运动导轨，所述运动导轨与所述运动导槽配合，以使所述第一秤体在所述测试平台上移动。

5.根据权利要求2所述的车辆质心测量工具，其特征在于，所述第一支撑架上设置有第一安装孔，所述车轮前轴安装在所述第一安装孔内。

6.根据权利要求1所述的车辆质心测量工具，其特征在于，所述第二秤体包括第二重量秤和设置在所述第二重量秤两端的两个第二支撑架，所述第二支撑架与所述第二重量秤固定连接；所述车轮后轴的两端分别固定在所述两个所述第二支撑架上，所述第二重量秤用于测量所述第二支撑架传递的后轴载荷。

7.根据权利要求6所述的车辆质心测量工具，其特征在于，所述第二支撑架上设置有第二安装孔，所述车轮后轴安装在所述第二安装孔内。

8.根据权利要求7所述的车辆质心测量工具，其特征在于，还包括：辅助举升工具，所述辅助举升工具可以为千斤顶、起重机或者吊装工具。

9.一种车辆质心测量方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的车辆质心测量工具，其特征在于，包括：

将车辆的车轮前轴和车轮后轴分别安装在第一秤体和第二秤体上，并保持所述第一秤体和所述第二秤体的高度一致；

获得所述第一秤体和所述第二秤体测量的前轴载荷F1和后轴载荷F2，以及所述车轮前轴和所述车轮后轴之间的距离L1；

根据所述F1、所述F2和所述L1计算车辆质心的X坐标和车辆重量G；

增加所述第一秤体相对测试平台的高度，以将所述车轮前轴撑起一定高度；

获得所述第一秤体和所述第二秤体测量的前轴载荷F3和后轴载荷F4，以及所述车轮前轴和所述车轮后轴在水平面上的投影的距离L2；根据所述F3、所述F4和所述L2计算车辆质心的Z坐标；

其中，车辆的车轮前轴的中点定义为(0,0,0)，车辆质心坐标定义为(X，Y，Z)，根据车辆的左右对称结构判断Y＝0。

10.根据权利要求9所述的车辆质心测量方法，其特征在于，所述根据所述F1、所述F2和所述L1计算车辆质心的X坐标和车辆重量G，具体包括：根据公式

计算所述X坐标和所述车辆重量G；

所述根据所述F3、所述F4和所述L2计算车辆质心的Z坐标，具体包括：根据公式

计算所述Z坐标。