GBT 12538-2023 道路车辆 质心位置的测定

道路车辆质心位置的测定国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会I 12规范性引用文件 13术语和定义 14测量准备与初步测量 15质心水平位置的确定 36质心高的确定 4附录A(资料性)结构编号对照一览表 附录B(资料性)技术差异及其原因一览表 附录C(资料性)抬升轴法试验记录 附录D(资料性)稳定摆法试验记录 附录E(资料性)侧倾试验台法试验记录 参考文献 Ⅲ本文件代替GB/T12538—2003《两轴道路车辆重心位置的测定》,与GB/T12538—2003相a)更改了适用范围(见第1章，2003年版的第1章);b)增加了术语和定义(见第3章);c)增加了测量准备与初步测量(见第4章);d)更改了车辆准备的要求(见4.2,2003年版的第3章);e)更改了测量仪器准确度要求(见4.3,2003年版的第5章);f)更改了测试数据定义以满足多轴的要求(见4.4,2003年版的4.1);g)更改了水平位置质心的计算公式(见5.1和5.2,2003年版的6.1);h)增加了抬升轴法原理(见6.1.1);i)更改了抬升轴法的数据处理方法(见6.1.2,2003年版的4.2～4.6);j)更改了抬升轴法质心高计算公式(见6.1.3和6.1.4,2003年版的6.2);k)更改了抬升轴法试验记录(见6.1.5,2003年版的第7章);1)增加了用稳定摆法测量质心高的方法(见6.2);m)增加了用侧倾试验台法测量质心高的方法(见6.3);n)增加了针对挂车的特殊要求(见6.4)。1道路车辆质心位置的测定本文件规定了道路车辆质心位置测定的方法，描述了一种测定质心水平位置的方法，三种测定质心高的方法。本文件适用于汽车、挂车及汽车列车，其中抬升轴法测量质心高不适用于铰接挂车(牵引杆有支撑功能)、中置轴挂车和汽车列车。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T3730.1汽车、挂车及汽车列车的术语和定义第1部分：类型GB/T3730.3汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸(GB/T3730.3—1992,ISO612:1978,NEQ)GB/T12549汽车操纵稳定性术语及其定义(GB/T12549—2013,ISO8855:1991,NEQ)GB/T12673汽车主要尺寸测量方法GB/T12674汽车质量(重量)参数测定方法3术语和定义GB/T3730.1、GB/T3730.3和GB/T12549界定的术语和定义适用于本文件。4测量准备与初步测量采用GB/T12549规定的车辆坐标系，即x正向沿车辆的主运动方向指向前方，y正向水平指向左4.2车辆准备应根据测量需求确定车辆的载荷状态，空载质心位置测量按整车整备质量状态进行。如需装载模燃油车油箱至少要加注至制造商设计容量的90%(宜加满),应考虑测量期间油液面产生显著偏移对质心位置测量结果的影响。2应按照车辆制造商的要求调整座椅纵向和垂向位置，并调整座椅靠背角度(具有相应调整功能通用测量仪器的要求见表1。±0.2%或±1kg的较大值角度士0.5m/s3表2专用测量仪器要求平台相对于重力方向的倾角g倾斜角适用于不测量绝对轴荷，仅测量轴荷变化的秤。适用于侧倾试验台自带测量轮荷和倾斜角度功能。4.4初步测量和GB/T12674规定的方法，对下列尺寸和质量参数进行测量和记录：l+va——第i轴至第(i+1)轴左侧轴距，单位为毫米(mm);l+.;—-第i轴至第(i+1)轴右侧轴距，单位为毫米(mm);lu+p——第i轴至第(i+1)轴轴距，单位为毫米(mm),按照公式(1)进行计算；m,—第i轴左轮荷，单位为千克(kg);m—第i轴右轮荷，单位为千克(kg);m,——第i轴轴荷，单位为千克(kg),按照公式(2)进行计算；m、——整车质量，单位为千克(kg),按照公式(3)进行计算。 (1) (2) (3)5质心水平位置的确定5.1质心纵向位置车辆质心距第一轴中心线的水平距离(xca),单位为毫米(mm),按照公式(4)进行计算：45.2质心横向位置车辆质心与车辆纵向中心面之间的水平距离为质心横向位置(ya;),单位为毫米(mm),按照公式(5)进行计算： (5)6质心高的确定6.1抬升轴法抬升轴法的原理是利用质量反应法计算质心高。将汽车假定为刚体，质心位置相对于车辆是固定的。计算原理是力学平衡，即刚体处于平衡状态时所受的合力及相对于任意位置的合力矩为0。利用车辆在水流动，零部件之间的间隙变化等因素的影响，质心位置相对于车辆并非完全固定。因此在测量时，要采取一定措施以提高测试精度。测量时，装载载荷要固定可靠，以避免由于车辆抬升而引起的位移。为平衡阻滞的影响，抬升过程和下降过程都要进行测量。轴荷和抬升角度的测量精度直接影响最终的测试精度，因此尽可能采用测量精度较高的质量和角度测量仪器。抬升时会引起悬架高度变化和车辆质量转移引起的车轮静负荷半径变化，抬升角度θ要体现这种6.1.2.1在车辆水平状态测量和记录静负荷半径：r—第i轴左轮静负荷半径，单位为毫米(mm);r.——第i轴右轮静负荷半径，单位为毫米(mm)。车轮静负荷半径如图1所示，按照公式(6)进行计算。图1静负荷半径示意图5r——静负荷半径，单位为毫米(mm);6.1.2.2测试时应逐步抬升一轴(选用3个或以上不同的角度),记录抬升角度和另一轴的轴荷(可以全部记录)。6.1.2.3逐步降低已抬升车轴至水平位置，同样记录与6.1.2.2中有相同抬升角度时的轴荷。6.1.2.4以下两种数据处理方式可以任选其一。a)以抬升角度为横坐标绘制轴荷与相应抬升角度的曲线图，并确定相应抬升角度的轴荷平均值。该图也可用于检查测量的线性度。b)曲线图的替代方法是使用单独的轴荷和抬升角度值，用6.1.4提供的公式来计算单独的质心高，然后对这些值进行平均以获得最终结果。心高为3次测量结果的算术平均值。6.1.2.6如果抬升角度是由轴距和每一次抬升车轮离地高的三角函数关系进行计算，应考虑由于轴荷转移引起的轮胎变形的影响。6.1.3轴荷和抬升角的确定以下数据通过线性拟合曲线从绘制的图形中获得：m'——抬升第i轴后第一轴轴荷，单位为千克(kg);m′抬升第一轴后第i轴轴荷，单位为千克(kg);6.1.4质心高位置质心高(xc),单位为毫米(mm),当抬升第i轴时按照公式(7)进行计算，当抬升第一轴时按照公式 (7) (8)r—第一轴轮胎静负荷半径，单位为毫米(mm),按照公式(9)进行计算； (9)r—第i轴轮胎静负荷半径，单位为毫米(mm),按照公式(10)进行计算。 66.1.5数据记录测量数据和测试结果应填写在附录C所示的试验记录中。6.2稳定摆法图2是用于确定车辆质心高的稳定摆法的侧视图。对于稳定摆法，车辆和车辆支撑平台组成系统的质心位置低于转动轴中心。该示意图显示了俯仰运动中的稳定摆法，其中横向转动轴中心线与道路平面平行。稳定摆法也可以采用滚轴结构方式来实现，该结构具有平行于道路平面的纵向转动轴。本文件所提供的公式是从转动轴的静态扭矩平衡推导出的。在这种情况下，通过将已知质量载荷施加在距转动轴已知距离处，向系统施加静态扰动扭矩。1—-转动轴；图2用稳定摆法测量车辆质心高的侧视图对于非稳定摆法，可以采用类似的模型和平衡方程式，除了转动轴低于车辆与车辆支撑平台组成系统的质心位置之外。对于非稳定摆法，需要静态制动扭矩使车辆/平台系统在任何给定的倾斜角度维持7稳定，这种倾斜角度是相对于转动轴的。在这种情况下，使用秤或称重传感器放置在与转动轴线已知的距离处进行测量，可以用来确定平衡系统所需的转矩。根据本文件中的公式，可以推导出非稳定摆法的类似公式，但可能要变化某些项的数学符号。通过对所需测量仪器和设备说明书要求相同的精度等级，可以使非稳定摆法的最终精度与稳定摆法的最终精度基本相同。车辆前后约束部件的放置如图2所示。在测定m,和h,时，需要使用约束部件的总质量(m,)和约束部件的质心高(h,μ)。6.2.2车辆固定和机械部件对完成准备的车辆称重并记录其总质量(m、),然后，车辆应以使底盘相对于平台的运动最小的方式约束在平台上。应确定并记录约束部件(垫片、挡块、千斤顶、带子等)的总质量(m),以及约束部件质量的质心高(h)。平台结构的刚度应能支撑测试车辆，而不会产生明显的垂直变形。此外，转动轴轴承应低摩擦并精转动轴距平台在高度方向上的距离(h)和所施加载荷位置(lA和ha)应精确测量。6.2.3.1将符合测量条件的车辆停放在稳定摆平台上，使车辆质心位置与平台质心位置在纵向方向尽可能紧密对齐，同时使得车辆/平台系统纵向质心几乎直接位于转动轴下方。试验开始时，被约束车辆6.2.3.2质心高计算的准确性依赖于对车辆质心与平台质心在车辆纵向上初始偏移(x)的精确测量。测量记录车辆质心与平台质心的纵向初始偏移(x)。初始偏移(x)在车辆左右两侧各测量一次，取平均值作为载荷为零时的初始偏移(xzrRo)。6.2.3.3记录θRo和xzxRo之后，在平台前端附近，由lA和h₄(见载荷mA。所施加的载荷量应使平台倾斜3°~5°。施加不同的载荷重复该过程，使平台倾斜到不同的角度，但仍不超过5°。通过在靠近平台后端附近施加载荷，向后倾斜角度重复此过程。记录所有测试条6.2.4确定平台特性质心高分析的第一步是考虑将车辆固定到平台上的约束部件。在质心高分析中，约束部件被认为是平台的一部分，平台总质量(m。)和平台总成质心高(hg),按照公式(11)和公式(12)针对约束部件进行调整：mEmpy—-平台空载质量，单位为千克(kg);hemy—-平台空载质心到转动轴的距离，单位为毫米(mm);h—-平台上表面到转动轴的距离，单位为毫米(mm)。6.2.5作用扭矩的确定车辆/平台系统在静态平衡和两自由度下的质心测量模型分析：平台转动角度(θ)和车辆质心与平8 (14)车辆质心与平台转动轴的距离(h、),通过对作用于转动轴的力矩求和来计算(见图2),计算公式见测量数据和测试结果应填写在附录D所示的试验记录中。96.3侧倾试验台法侧倾试验台法的原理是利用质量反应法计算质心高，与抬升轴法的不同在于侧倾试验台法的质量转移发生在左右两侧，抬升轴法的质量转移发生在两个被测量车轴间。根据力矩平衡原理，测量车辆两在此方法中，假定车辆为刚体，但在实际测量过程中，车辆本身是一个弹性系统，侧倾时由于受悬架、轮胎的弹性变形，油、水等液体的流动，零部件之间的间隙变化等因素的影响，车辆质心相对于车辆有所变化。因此在测量时，要采取一定措施以最大限度降低此类影响。测量时，装载载荷要固定可靠，以避免由于车辆倾斜而引起的位移。轮荷和侧倾角度的测量精度直接影响最终的测试精度，因此尽可能采用测量精度较高的侧倾试验台。测量时的侧倾角度对结果有直接影响。角度太小，质量转移不明显，测量准确量转移较大，轮胎的变形影响测量结果。因此侧倾角度不能太大也不能太小。测量时，环境风速应不大于5m/s,侧向风速应不大于3m/s。6.3.3.1测量车辆的轮距和轴距后将车辆直线驶上侧倾试验台，按要求停在合适位置上，关闭车辆动力系统，在车辆水平状态下测量轮荷。6.3.3.2试验台应逐步侧倾[最大上升速度(匀速)不大于3°/min]。记录侧倾角度和相应的轮荷。建议至少记录5个角度的数据。6.3.3.3使用6.3.4提供的公式计算每组数据的质心高，然后对这些值进行平均以获得一个质心高6.3.3.4将车辆驶离侧倾试验台平面，然后按要求把测量车辆停放在侧倾试验台上，按照6.3.3.2和6.3.3.3的规定继续进行测量和计算，一共测量3次，单侧侧倾质心高为3次测量结果的算术平均值。6.3.3.5调转车头方向停放在侧倾试验台上，向另一侧侧倾进行同样的测量。6.3.3.6车辆质心高为向左侧倾质心高与向右侧倾质心高的算术平均值。6.3.4质心高位置左倾(观察者与车辆同向)0角时，质心高(zc),单位为毫米(mm),按照公式(19)进行计算：右倾θ角时，质心高(zca),单位为毫米(mm),按照公式(20)进行计算：muo——为倾斜角度为θ时，车辆第i轴左侧车轮的轮荷(垂直于支撑面方向),单位为千克(kg);m——为倾斜角度为θ时，车辆第i轴右侧车轮的轮荷(垂直于支撑面方向),单位为千克(kg)。测量数据和测试结果应填写在附录E所示的试验记录中。 (21)(资料性)结构编号对照一览表表A.1给出了本文件与ISO10392:2011结构编号对照一览表。表A.1本文件与ISO10392:2011结构编号对照情况11223344 5566 表A.1本文件与ISO10392:2011结构编号对照情况(续)7 附录C(资料性)技术差异及其原因一览表表B.1给出了本文件与ISO10392:2011技术差异及其原因的一览表。表B.1本文件与ISO10392:2011技术差异及其原因原因1更改了标准适用范围车、半挂车、牵引杆挂车(牵引杆有支撑功能)、中置轴挂车和汽车列车”的说明，避免标准的3座椅位置影响最终的测量结果，对座椅位置的要求，把原来分散在各种方法里的测量准确度5更改了稳定摆法所施加载荷使平台侧倾的目前国内测量车辆质心高主要用侧倾试验台测技术发展，提高检测效率法，完善了标准的适应范围C.1.2车辆型式：C.1.6悬架装置(只适用于可调节): C.2.2质量(载荷):C.3试验结果C.3.2质心与车辆纵向中心面的距离(向左为正):mm抬升角度1:测量轴荷1(车辆倾斜):kg抬升角度2:测量轴荷2(车辆倾斜):kg抬升角度3:测量轴荷3(车辆倾斜):kg下降角度3:测量轴荷3(车辆倾斜):kg下降角度2:测量轴荷2(车辆倾斜):kg下降角度1:测量轴荷1(车辆倾斜):kg抬升第轴试验2抬升角度1:°测量轴荷1(车辆倾斜):kg抬升角度2:°测量轴荷2(车辆倾斜):kg抬升角度3:测量轴荷3(车辆倾斜):kg下降角度3:测量轴荷3(车辆倾斜):kg下降角度2:测量轴荷2(车辆倾斜):kg下降角度1:测量轴荷1(车辆倾斜):kg抬升第轴试验3抬升角度1:测量轴荷1(车辆倾斜):kg抬升角度2:测量轴荷2(车辆倾斜):kg抬升角度3:°测量轴荷3(车辆倾斜):kg下降角度3:”测量轴荷3(车辆倾斜),_kg下降角度2:测量轴荷2(车辆倾斜):kg下降角度1:。测量轴荷1(车辆倾斜):kg(资料性 D.3试验结果D.3.2质心与车辆纵向中心面的距离(向左为正)mm平均质心高(mm): E.2.2质量(载荷):E.3试验结果左侧倾上升角度1:质心高(xcc);mm左侧倾上升角度3:°质心高(zcc):_mm