一种两轴车辆质心高度的静态测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106840519A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710045152.7(22)申请日2017.01.19(71)申请人河南理工大学地址454003河南省焦作市高新区世纪大道2001号(72)发明人范小彬赵凯辉聂立新范炳絮王小松孙元魁赵紫像刘小平牛国庆(74)专利代理机构郑州联科专利事务所(普通合伙)41104代理人时立新(51)Int.Cl.G01M1/12(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种两轴车辆质心高度的静态测量方法(57)摘要本发明属于车辆测量技术领域，具体涉及一种两轴车辆质心高度的静态测量方法的专利申请。该方法技术原理为：首先根据车辆轴荷发生变化时，轮胎压扁半径和悬架发生变形，簧载质量和非簧载质量质心高度发生变化，采用划线法测算出各自变化量；然后根据车辆处于不同倾斜角度与前后轴载荷间关系，根据力矩均衡原理和质量平衡原理，确定各变化量之间的几何关系，并对车辆的前轮与地面的接触点取矩，建立力矩平衡方程，得出车辆水平放置状态下的整车质心高度、簧载和非簧载质量质心高度。本发明不需要固定悬架，只需要多测量几个尺寸，就可以避免固定悬架带来的繁重的劳动和安全事故，测量方法简单、经济、精确，广泛适用于两轴车辆。CN106840519ACN106840519A权利要求书1/3页1.一种两轴车辆质心高度的静态测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）在水平测试路面上，根据被测车辆轮距和轴距摆放好轴重仪；车辆驶入轴重仪后，熄火发动机，并将车辆挂空挡和驻车档；在前轮接地点、轮心及翼子板处标注点A、Of和Pf，并确保这三点在一条直线上；在后轮接地点、轮心及翼子板处标注出点B、Or和Pr，同时获得轴距L值；记录如下测量数据：前轮压扁半径AOf、前轮中心到前标记点Pf距离OfPf、后轮压扁半径BOr、后轮中心到后标记点Pr的距离OrPr；（2）首先，根据前后轴重仪的读数，分别记录为Nf和Nr，根据下述公式计算得出整车质量，计算公式为：m=(Nf+Nr)/g，式中，g为重力加速度；其次，根据力矩平衡方程，确定整车质心距前轴距离：；最后，设整车质心为点O，通过铅锤仪在车身上画出一铅垂线OC，即该铅垂线通过整车质心O，质心高度hx即为待测参数；（3）通过滚下法进行偏频实验，具体为：将汽车驶上台阶，熄火发动机，停车挂空挡，将汽车从台阶上推下，在车身处和轮心处布置加速度传感器；（4）根据车身处加速度时域曲线，得到系统有阻尼振荡周期Td，第i个波峰幅值Ai，第i+n个波峰幅值Ai+n；根据如下公式求得阻尼比ξ：；根据如下公式求得固有频率ωn：；悬架弹簧刚度系数Ks根据如下方法测量获得：改变前轴或后轴载荷，测得轮心与车身标记点之间距离变化获得；然后根据如下公式求得前后轴的簧载质量msf和msr：2CN106840519A权利要求书2/3页；再求得整车簧载质量：ms=msf+msr；根据质量平衡原理，求出整车簧载质量ms质心距后轴的距离Lsr：；设簧载质心为Os，待求参数整车簧载质心高度hs；（5）求出非簧载质量mu：mu=m-ms；设非簧载质量mu质心为Ou，且该点必在直线OsO上；根据质量平衡原理，计算获得非簧载质量质心Ou距前轴的距离Luf：；计算获得非簧载质量mu的质心高度hu：；（6）通过举升机构托起前轴重仪一定高度Δ，并通过式如下公式计算出汽车倾斜角度α：；读出前后轴重仪读数Nfi和Nri；记录如下测量数据：前轮压扁半径AOfi、前轮中心到前标记点Pfi距离OfiPfi，后轮压扁半径BOri、后轮中心到后标记点Pri距离OriPri；计算获得汽车前轮压扁半径变化量Δrfi=AOfi-AOf；计算获得前轴悬架高度变化量Δsfi=OfiPfi-OfPf；计算获得后轮压扁半径变化量Δrri=AOri-AOr；计算获得后轴悬架高度变化量Δsri=OriPri-OrPr；进而做出因轮胎压扁半径变化引起的非簧载质量质心高度变化量Δhui的几何图，并得出：；做出因悬架变形引起的簧载质量质心高度变化量Δhsi的几何关系图，并得出：3CN106840519A权利要求书3/3页；做出因非簧载质量质心高度变化Δhui和簧载质量质心高度变化Δhsi引起的整车质心高度变化Δhxi的几何关系图，并得出：；即，前轴举升时整车质心高度为hxi=hx+Δhxi；（7）对前轮接地点取矩，得出前轴举升时的力矩平衡方程：；解此方程，得质心高度hxi：；并最终得到车辆水平放置时的质心高度：；该式里含有未知量hs；为此，须再改变一次车辆倾斜角度，并另外得到一个车辆水平放置时的质心高度h′x的表达式，并有：hx=h′x，根据该式可求出未知量hs，然后