GBT 12538-2023 道路車輛 質心位置的測定

道路車輛質心位置的測定國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標準化管理委員會I 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14測量準備與初步測量 15質心水平位置的確定 36質心高的確定 4附錄A(資料性)結構編號對照一覽表 附錄B(資料性)技術差異及其原因一覽表 附錄C(資料性)抬升軸法試驗記錄 附錄D(資料性)穩(wěn)定擺法試驗記錄 附錄E(資料性)側傾試驗臺法試驗記錄 參考文獻 Ⅲ本文件代替GB/T12538—2003《兩軸道路車輛重心位置的測定》,與GB/T12538—2003相a)更改了適用范圍(見第1章，2003年版的第1章);b)增加了術語和定義(見第3章);c)增加了測量準備與初步測量(見第4章);d)更改了車輛準備的要求(見4.2,2003年版的第3章);e)更改了測量儀器準確度要求(見4.3,2003年版的第5章);f)更改了測試數(shù)據(jù)定義以滿足多軸的要求(見4.4,2003年版的4.1);g)更改了水平位置質心的計算公式(見5.1和5.2,2003年版的6.1);h)增加了抬升軸法原理(見6.1.1);i)更改了抬升軸法的數(shù)據(jù)處理方法(見6.1.2,2003年版的4.2～4.6);j)更改了抬升軸法質心高計算公式(見6.1.3和6.1.4,2003年版的6.2);k)更改了抬升軸法試驗記錄(見6.1.5,2003年版的第7章);1)增加了用穩(wěn)定擺法測量質心高的方法(見6.2);m)增加了用側傾試驗臺法測量質心高的方法(見6.3);n)增加了針對掛車的特殊要求(見6.4)。1道路車輛質心位置的測定本文件規(guī)定了道路車輛質心位置測定的方法，描述了一種測定質心水平位置的方法，三種測定質心高的方法。本文件適用于汽車、掛車及汽車列車，其中抬升軸法測量質心高不適用于鉸接掛車(牽引桿有支撐功能)、中置軸掛車和汽車列車。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T3730.1汽車、掛車及汽車列車的術語和定義第1部分：類型GB/T3730.3汽車和掛車的術語及其定義車輛尺寸(GB/T3730.3—1992,ISO612:1978,NEQ)GB/T12549汽車操縱穩(wěn)定性術語及其定義(GB/T12549—2013,ISO8855:1991,NEQ)GB/T12673汽車主要尺寸測量方法GB/T12674汽車質量(重量)參數(shù)測定方法3術語和定義GB/T3730.1、GB/T3730.3和GB/T12549界定的術語和定義適用于本文件。4測量準備與初步測量采用GB/T12549規(guī)定的車輛坐標系，即x正向沿車輛的主運動方向指向前方，y正向水平指向左4.2車輛準備應根據(jù)測量需求確定車輛的載荷狀態(tài)，空載質心位置測量按整車整備質量狀態(tài)進行。如需裝載模燃油車油箱至少要加注至制造商設計容量的90%(宜加滿),應考慮測量期間油液面產生顯著偏移對質心位置測量結果的影響。2應按照車輛制造商的要求調整座椅縱向和垂向位置，并調整座椅靠背角度(具有相應調整功能通用測量儀器的要求見表1。±0.2%或±1kg的較大值角度士0.5m/s3表2專用測量儀器要求平臺相對于重力方向的傾角g傾斜角適用于不測量絕對軸荷，僅測量軸荷變化的秤。適用于側傾試驗臺自帶測量輪荷和傾斜角度功能。4.4初步測量和GB/T12674規(guī)定的方法，對下列尺寸和質量參數(shù)進行測量和記錄：l+va——第i軸至第(i+1)軸左側軸距，單位為毫米(mm);l+.;—-第i軸至第(i+1)軸右側軸距，單位為毫米(mm);lu+p——第i軸至第(i+1)軸軸距，單位為毫米(mm),按照公式(1)進行計算；m,—第i軸左輪荷，單位為千克(kg);m—第i軸右輪荷，單位為千克(kg);m,——第i軸軸荷，單位為千克(kg),按照公式(2)進行計算；m、——整車質量，單位為千克(kg),按照公式(3)進行計算。 (1) (2) (3)5質心水平位置的確定5.1質心縱向位置車輛質心距第一軸中心線的水平距離(xca),單位為毫米(mm),按照公式(4)進行計算：45.2質心橫向位置車輛質心與車輛縱向中心面之間的水平距離為質心橫向位置(ya;),單位為毫米(mm),按照公式(5)進行計算： (5)6質心高的確定6.1抬升軸法抬升軸法的原理是利用質量反應法計算質心高。將汽車假定為剛體，質心位置相對于車輛是固定的。計算原理是力學平衡，即剛體處于平衡狀態(tài)時所受的合力及相對于任意位置的合力矩為0。利用車輛在水流動，零部件之間的間隙變化等因素的影響，質心位置相對于車輛并非完全固定。因此在測量時，要采取一定措施以提高測試精度。測量時，裝載載荷要固定可靠，以避免由于車輛抬升而引起的位移。為平衡阻滯的影響，抬升過程和下降過程都要進行測量。軸荷和抬升角度的測量精度直接影響最終的測試精度，因此盡可能采用測量精度較高的質量和角度測量儀器。抬升時會引起懸架高度變化和車輛質量轉移引起的車輪靜負荷半徑變化，抬升角度θ要體現(xiàn)這種6.1.2.1在車輛水平狀態(tài)測量和記錄靜負荷半徑：r—第i軸左輪靜負荷半徑，單位為毫米(mm);r.——第i軸右輪靜負荷半徑，單位為毫米(mm)。車輪靜負荷半徑如圖1所示，按照公式(6)進行計算。圖1靜負荷半徑示意圖5r——靜負荷半徑，單位為毫米(mm);6.1.2.2測試時應逐步抬升一軸(選用3個或以上不同的角度),記錄抬升角度和另一軸的軸荷(可以全部記錄)。6.1.2.3逐步降低已抬升車軸至水平位置，同樣記錄與6.1.2.2中有相同抬升角度時的軸荷。6.1.2.4以下兩種數(shù)據(jù)處理方式可以任選其一。a)以抬升角度為橫坐標繪制軸荷與相應抬升角度的曲線圖，并確定相應抬升角度的軸荷平均值。該圖也可用于檢查測量的線性度。b)曲線圖的替代方法是使用單獨的軸荷和抬升角度值，用6.1.4提供的公式來計算單獨的質心高，然后對這些值進行平均以獲得最終結果。心高為3次測量結果的算術平均值。6.1.2.6如果抬升角度是由軸距和每一次抬升車輪離地高的三角函數(shù)關系進行計算，應考慮由于軸荷轉移引起的輪胎變形的影響。6.1.3軸荷和抬升角的確定以下數(shù)據(jù)通過線性擬合曲線從繪制的圖形中獲得：m'——抬升第i軸后第一軸軸荷，單位為千克(kg);m′抬升第一軸后第i軸軸荷，單位為千克(kg);6.1.4質心高位置質心高(xc),單位為毫米(mm),當抬升第i軸時按照公式(7)進行計算，當抬升第一軸時按照公式 (7) (8)r—第一軸輪胎靜負荷半徑，單位為毫米(mm),按照公式(9)進行計算； (9)r—第i軸輪胎靜負荷半徑，單位為毫米(mm),按照公式(10)進行計算。 66.1.5數(shù)據(jù)記錄測量數(shù)據(jù)和測試結果應填寫在附錄C所示的試驗記錄中。6.2穩(wěn)定擺法圖2是用于確定車輛質心高的穩(wěn)定擺法的側視圖。對于穩(wěn)定擺法，車輛和車輛支撐平臺組成系統(tǒng)的質心位置低于轉動軸中心。該示意圖顯示了俯仰運動中的穩(wěn)定擺法，其中橫向轉動軸中心線與道路平面平行。穩(wěn)定擺法也可以采用滾軸結構方式來實現(xiàn)，該結構具有平行于道路平面的縱向轉動軸。本文件所提供的公式是從轉動軸的靜態(tài)扭矩平衡推導出的。在這種情況下，通過將已知質量載荷施加在距轉動軸已知距離處，向系統(tǒng)施加靜態(tài)擾動扭矩。1—-轉動軸；圖2用穩(wěn)定擺法測量車輛質心高的側視圖對于非穩(wěn)定擺法，可以采用類似的模型和平衡方程式，除了轉動軸低于車輛與車輛支撐平臺組成系統(tǒng)的質心位置之外。對于非穩(wěn)定擺法，需要靜態(tài)制動扭矩使車輛/平臺系統(tǒng)在任何給定的傾斜角度維持7穩(wěn)定，這種傾斜角度是相對于轉動軸的。在這種情況下，使用秤或稱重傳感器放置在與轉動軸線已知的距離處進行測量，可以用來確定平衡系統(tǒng)所需的轉矩。根據(jù)本文件中的公式，可以推導出非穩(wěn)定擺法的類似公式，但可能要變化某些項的數(shù)學符號。通過對所需測量儀器和設備說明書要求相同的精度等級，可以使非穩(wěn)定擺法的最終精度與穩(wěn)定擺法的最終精度基本相同。車輛前后約束部件的放置如圖2所示。在測定m,和h,時，需要使用約束部件的總質量(m,)和約束部件的質心高(h,μ)。6.2.2車輛固定和機械部件對完成準備的車輛稱重并記錄其總質量(m、),然后，車輛應以使底盤相對于平臺的運動最小的方式約束在平臺上。應確定并記錄約束部件(墊片、擋塊、千斤頂、帶子等)的總質量(m),以及約束部件質量的質心高(h)。平臺結構的剛度應能支撐測試車輛，而不會產生明顯的垂直變形。此外，轉動軸軸承應低摩擦并精轉動軸距平臺在高度方向上的距離(h)和所施加載荷位置(lA和ha)應精確測量。6.2.3.1將符合測量條件的車輛停放在穩(wěn)定擺平臺上，使車輛質心位置與平臺質心位置在縱向方向盡可能緊密對齊，同時使得車輛/平臺系統(tǒng)縱向質心幾乎直接位于轉動軸下方。試驗開始時，被約束車輛6.2.3.2質心高計算的準確性依賴于對車輛質心與平臺質心在車輛縱向上初始偏移(x)的精確測量。測量記錄車輛質心與平臺質心的縱向初始偏移(x)。初始偏移(x)在車輛左右兩側各測量一次，取平均值作為載荷為零時的初始偏移(xzrRo)。6.2.3.3記錄θRo和xzxRo之后，在平臺前端附近，由lA和h?(見載荷mA。所施加的載荷量應使平臺傾斜3°~5°。施加不同的載荷重復該過程，使平臺傾斜到不同的角度，但仍不超過5°。通過在靠近平臺后端附近施加載荷，向后傾斜角度重復此過程。記錄所有測試條6.2.4確定平臺特性質心高分析的第一步是考慮將車輛固定到平臺上的約束部件。在質心高分析中，約束部件被認為是平臺的一部分，平臺總質量(m。)和平臺總成質心高(hg),按照公式(11)和公式(12)針對約束部件進行調整：mEmpy—-平臺空載質量，單位為千克(kg);hemy—-平臺空載質心到轉動軸的距離，單位為毫米(mm);h—-平臺上表面到轉動軸的距離，單位為毫米(mm)。6.2.5作用扭矩的確定車輛/平臺系統(tǒng)在靜態(tài)平衡和兩自由度下的質心測量模型分析：平臺轉動角度(θ)和車輛質心與平8 (14)車輛質心與平臺轉動軸的距離(h、),通過對作用于轉動軸的力矩求和來計算(見圖2),計算公式見測量數(shù)據(jù)和測試結果應填寫在附錄D所示的試驗記錄中。96.3側傾試驗臺法側傾試驗臺法的原理是利用質量反應法計算質心高，與抬升軸法的不同在于側傾試驗臺法的質量轉移發(fā)生在左右兩側，抬升軸法的質量轉移發(fā)生在兩個被測量車軸間。根據(jù)力矩平衡原理，測量車輛兩在此方法中，假定車輛為剛體，但在實際測量過程中，車輛本身是一個彈性系統(tǒng)，側傾時由于受懸架、輪胎的彈性變形，油、水等液體的流動，零部件之間的間隙變化等因素的影響，車輛質心相對于車輛有所變化。因此在測量時，要采取一定措施以最大限度降低此類影響。測量時，裝載載荷要固定可靠，以避免由于車輛傾斜而引起的位移。輪荷和側傾角度的測量精度直接影響最終的測試精度，因此盡可能采用測量精度較高的側傾試驗臺。測量時的側傾角度對結果有直接影響。角度太小，質量轉移不明顯，測量準確量轉移較大，輪胎的變形影響測量結果。因此側傾角度不能太大也不能太小。測量時，環(huán)境風速應不大于5m/s,側向風速應不大于3m/s。6.3.3.1測量車輛的輪距和軸距后將車輛直線駛上側傾試驗臺，按要求停在合適位置上，關閉車輛動力系統(tǒng)，在車輛水平狀態(tài)下測量輪荷。6.3.3.2試驗臺應逐步側傾[最大上升速度(勻速)不大于3°/min]。記錄側傾角度和相應的輪荷。建議至少記錄5個角度的數(shù)據(jù)。6.3.3.3使用6.3.4提供的公式計算每組數(shù)據(jù)的質心高，然后對這些值進行平均以獲得一個質心高6.3.3.4將車輛駛離側傾試驗臺平面，然后按要求把測量車輛停放在側傾試驗臺上，按照6.3.3.2和6.3.3.3的規(guī)定繼續(xù)進行測量和計算，一共測量3次，單側側傾質心高為3次測量結果的算術平均值。6.3.3.5調轉車頭方向停放在側傾試驗臺上，向另一側側傾進行同樣的測量。6.3.3.6車輛質心高為向左側傾質心高與向右側傾質心高的算術平均值。6.3.4質心高位置左傾(觀察者與車輛同向)0角時，質心高(zc),單位為毫米(mm),按照公式(19)進行計算：右傾θ角時，質心高(zca),單位為毫米(mm),按照公式(20)進行計算：muo——為傾斜角度為θ時，車輛第i軸左側車輪的輪荷(垂直于支撐面方向),單位為千克(kg);m——為傾斜角度為θ時，車輛第i軸右側車輪的輪荷(垂直于支撐面方向),單位為千克(kg)。測量數(shù)據(jù)和測試結果應填寫在附錄E所示的試驗記錄中。 (21)(資料性)結構編號對照一覽表表A.1給出了本文件與ISO10392:2011結構編號對照一覽表。表A.1本文件與ISO10392:2011結構編號對照情況11223344 5566 表A.1本文件與ISO10392:2011結構編號對照情況(續(xù))7 附錄C(資料性)技術差異及其原因一覽表表B.1給出了本文件與ISO10392:2011技術差異及其原因的一覽表。表B.1本文件與ISO10392:2011技術差異及其原因原因1更改了標準適用范圍車、半掛車、牽引桿掛車(牽引桿有支撐功能)、中置軸掛車和汽車列車”的說明，避免標準的3座椅位置影響最終的測量結果，對座椅位置的要求，把原來分散在各種方法里的測量準確度5更改了穩(wěn)定擺法所施加載荷使平臺側傾的目前國內測量車輛質心高主要用側傾試驗臺測技術發(fā)展，提高檢測效率法，完善了標準的適應范圍C.1.2車輛型式：C.1.6懸架裝置(只適用于可調節(jié)): C.2.2質量(載荷):C.3試驗結果C.3.2質心與車輛縱向中心面的距離(向左為正):mm抬升角度1:測量軸荷1(車輛傾斜):kg抬升角度2:測量軸荷2(車輛傾斜):kg抬升角度3:測量軸荷3(車輛傾斜):kg下降角度3:測量軸荷3(車輛傾斜):kg下降角度2:測量軸荷2(車輛傾斜):kg下降角度1:測量軸荷1(車輛傾斜):kg抬升第軸試驗2抬升角度1:°測量軸荷1(車輛傾斜):kg抬升角度2:°測量軸荷2(車輛傾斜):kg抬升角度3:測量軸荷3(車輛傾斜):kg下降角度3:測量軸荷3(車輛傾斜):kg下降角度2:測量軸荷2(車輛傾斜):kg下降角度1:測量軸荷1(車輛傾斜):kg抬升第軸試驗3抬升角度1:測量軸荷1(車輛傾斜):kg抬升角度2:測量軸荷2(車輛傾斜):kg抬升角度3:°測量軸荷3(車輛傾斜):kg下降角度3:”測量軸荷3(車輛傾斜),_kg下降角度2:測量軸荷2(車輛傾斜):kg下降角度1:。測量軸荷1(車輛傾斜):kg(資料性 D.3試驗結果D.3.2質心與車輛縱向中心面的距離(向左為正)mm平均質心高(mm): E.2.2質量(載荷):E.3試驗結果左側傾上升角度1:質心高(xcc);mm左側傾上升角度3:°質心高(zcc):_mm