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汽车质心位置的计算

燕山大学

车辆与能源学院

裴永生

2011年12月7日

汽车质心位置的计算

1、 质心到前轴（坐标原点）的水平距离

（1） 常规公式： gi

Xi gi a ∑⋅∑=)( ------------------------（1）

式中 a 质心到前轴的水平距离

gi 各总成（或载荷）质量

Xi 各总成（或载荷）到前轴的水平距离

轴荷（或簧载质量）： gi L

a G ∑⋅-=)1(1 L Xi gi gi )(⋅∑-∑= ------------------------（2） gi L

a G ∑⋅=

2 L Xi gi )(⋅∑= ------------------------（3）

式中 1G 前轴负荷（或前簧载质量）

2G 后轴负荷（或后簧载质量）

L 轴距

（2） 先求轴荷再算质心位置: ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⋅-∑=gi L Xi G )1(1

------------------------（2a ） ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅∑=gi L Xi

G 2 ------------------------（3a ）

)1(12G

G L G G L a -⋅=⋅= ------------------------（4）

式中 gi G G G ∑=+=21 总负荷（或簧载总质量）

2、 质心离地高度

常规公式： gi

hi gi h ∑⋅∑=)( -------------------------（5）

式中 h 质心到地面的高度

hi 各总成（或载荷）离地高度

*注：可以先算出)(hi gi ⋅∑再除以gi ∑，也可以先算出)(

gi

hi gi ∑⋅再合成。

3、 各种质心的分别计算和合成

（1） 分别计算：

① 空载、满载状态的质心位置

空载: gi 不包括乘员或/和载荷，仅包括相关总成。

满载: gi 包括乘员或/和载荷以及相关总成。

② 簧载质量、非簧载质量的质心位置

簧载质量：gi 只包括属于簧载质量的总成，或者还包括乘员或载荷。

非簧载质量：gi 只包括属于非簧载质量的总成。

（2） 状态的合成

1） 整车状态-----包括簧载与非簧载质量

① 质心到前轴的水平距离： G a G a G a u u S S g ⋅+⋅=

G

L G a G u S S ⋅+⋅=2 ------------------------------（6）

式中 S G 簧载总质量

21u u u G G G += 非簧载总质量

1u G 前轴非簧载质量

2u G 后轴非簧载质量

u S G G G += 整车总质量

g a 整车质心到前轴的水平距离

S a 簧载质量质心到前轴的水平距离

u a 非簧载总质量的质心到前轴的水平距离

② 质心离地高度 G h G h G hg u u S S ⋅+⋅=

G

R G G h G u u S S ⋅++⋅=)(21 ---------------------------（7）

式中 hg 整车质心离地高度

S h 簧载质量的质心离地高度，高度取车轮的直径；

R h u = 非簧载质量的质心离地高度，一般设定为车轮静力半径R 。

*注：①前、后轴非簧载质量的质心水平位置可设定就在前、后 轴的轴线上。

②前、后轴非簧载质量的质心垂直位置可设定都在车轮中心上。

③公式（6）、（7）经移项处理，可用来计算分离的簧载或非簧载质量的质心位置。

2） 满载状态------包括空载加乘员或货物

① 质心到前轴的水平距离 a p

p G a G a G a ⋅+⋅=00

------------------------（8）

式中 0G 空载总质量（整车或簧载质量）

0a 空载总质量的质心到前轴的水平距离

p a G G G +=0 总质量（整车或簧载质量）

p G 乘员或货物总质量

p a 乘员或货物总质量的质心到前轴的水平距离

对于乘员：

pi G p ∑=

-------------------------（9）

pi X pi a pi p ∑⋅∑=)

(

------------------------（10）

式中 pi 单个乘员质量

pi X 单个乘员质心到前轴的水平距离

对于货物：其总质量设定为均匀分布，质心位于货箱中心线。 ② 质心离地高度 a p

p G h G h G h ⋅+⋅=00

-----------------------（11）

式中 0h 空载总质量的质心离地高度（整车或簧载质量）

p h 乘员或货物总质量的质心离地高度

对于乘员： pi h pi h pi p ∑⋅∑=)

(

-----------------------（12）

式中

h单个乘员的质心离地高，应按其坐姿或立姿取值，坐

pi

姿高度为(车轮直径+600mm),立姿高度为（车轮直径+850mm）对于货物：一般按均布货物总高度为600mm考虑，即按货物质心高出货箱底板300mm计算，货箱底板高度为（车轮直径+车轮跳动的动挠度+50mm）。

*注：式（8）、（11）按

G含或不含非簧载质量u G，其计算结果

则为整车的或簧载质量的满载质心位置。

裴永生 2011年12月7日