ChinaAutoRegs｜GB/T 12538-2023英文版翻译《道路车辆质心位置的测定》
Road vehicles—Determination of centre of gravity
CONTENTS
Foreword
1 Scope
2 Normative References
3 Terms and Definitions
4 Measurement Preparations and Preliminary Measurements
5 Determination of Horizontal Position of Center of Gravity
6 Determination of Height of Center of Gravity
Annex A (Informative) Clauses in This Document and Equivalent Clauses in ISO 10392:2011
Annex B (Informative) List of Technical Deviations and Their Justifications
Annex C (Informative) Test Record of Axle Lift Method
Annex D (Informative) Test Record of Stable Pendulum Method
Annex E (Informative) Test Record of Tilt Table Method
Bibliography
1范围
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较接客车、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。
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 本文件。
汽车、挂车及汽车列车的术语和定义第1部分：类型
汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸（GB/T 3730.3- 1992.ISO 612： 1978.NEQ）
汽车操纵稳定性术语及其定义（GB/T 12549—2013.ISO 8855： 1991.NEQ）
汽车主要尺寸测量方法
汽车质量（重量）参数测定方法
3术语和定义
GB/T 3730.1.GB/T 3730.3和GB/T 12549界定的术语和定义适用于本文件。
4测量准备与初步测量
4.1 坐标系
采用GB/T 12549规定的车辆坐标系，即T正向沿车辆的主运动方向指向前方,y正向水平指向左 方.z正向指向上方。
4.2 车辆准备
4.2.1 配载
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 拟载荷,所有载荷应固定可靠。
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。
4.2.2 座椅
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 的座椅）。
4.2.3 轮胎
在试验载荷状态下.试验车辆的轮胎冷充气压力应符合车辆制造商的规定。
4.2.4 悬架
悬架宜按车辆制造商要求的正常工作状态位置锁定.也可锁定其他柔性安装的车辆部件。对于高 度可调节悬架.高度调节功能应处于关闭状态,或制造商规定的悬架模式/位置。
4.2.5 变速器和制动器
在保证车辆安全的前提下,变速器应置于空挡位置,对于自动变速器应置于N挡位置,驻车制动应 松开。
使用稳定摆法进行测量时.变速器应置于P挡位置,并使驻车制动起作用。
4.2.6 其他要求
在测量质心位置的全过程中，车辆动力系统处于非工作状态，车窗处于关闭状态，车轮处于直线行 驶状态。
4.2.2〜4.2.5以外的其他活动装置或者部件，应按照车辆制造商的要求进行设置。
使用抬升轴法进行测量时.可仅用三角木或其他方法阻止车轮的滚动。
使用侧倾试验台法进行测量时.尽可能使车辆的纵向中心平面与试验台面转动中心线平行。如果 车辆侧向需要固定,固定方法应保证对测量结果无影响。
4.3 测量仪器
4.3.1 通用测量仪器
通用测量仪器的要求见表
表1通用测量仪器要求
4.3.2 专用测量仪器
根据试验需求可选用专用测量仪器设备.要求见表2。
表2专用测量仪器要求
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
车辆置于水平面上.按照GB/T 12673和GB/T 12674规定的方法，对下列尺寸和质量参数进行测 量和记录：
.「一第/轴至第（i + 1）轴左侧轴距,单位为毫米（mm）；
/第i轴至第（i + 1）轴右侧轴距.单位为毫米（mm）；
+ 一第i轴至第（i + D轴轴距，单位为毫米（mm）,按照公式（1）进行计算；
b. ——第i轴轮距.单位为毫米（mm）;
——第，,轴左轮荷.单位为千克（kg）;
，入“ ——第i轴右轮荷，单位为千克（kg）;
——第i轴轴荷.单位为千克（kg）,按照公式（2）进行计算；
n ——车辆轴数；
——整车质量,单位为千克（kg）,按照公式（3）进行计算。
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Cry） .单位为毫米（mm）,按照公式（4）进行计算：
式中：
Z1,—车辆第一轴至第£轴轴距，单位为毫米（mm为i = 2时”],=ZL = 3时43=%+上；，=4 时./14=/12 +，23+/34 ；以此类推。
5.2 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（yG，单位为毫米（mm） ,按照公式 （5）进行计算：
6质心高的确定
6.1 抬升轴法
6.1.1 原理
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 平面的轴荷、总质量、轴距及车轮静力半径•以及抬升角度后对应的轴荷变化值计算质心高（2«）。
实际测量过程中.车辆本身是一个弹性系统,抬升时由于受悬架、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•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9要体现这种 变化.可以直接测量车辆的抬升角度（6）。
6.1.2 测量程序
6.1.2.1 在车辆水平状态测量和记录静负荷半径:
厂““山——第i轴左轮静负荷半径,单位为毫米（mm）; r*®…
——第/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。
式中：
——静负荷半径.单位为毫米（mm）；
dw 一■一车轮直径•单位为毫米（mm）；
41 — 车轮载荷直径,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）。
注1：抬升角度测量仪器和轴荷测量仪的准确度影响质心高的计算精度。
注2：多轴时选取质心位于其间的任两车轴为一测盘组•一轴抬升，另一轴测试轴荷.其他车轴锁止并处于悬空状 态。一般选第一轴和第，・轴组成测量组。
注3：测量时倾角（外区间选为6°〜12°测量结果较准确。
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。
6.1.2.5 按照6.1.2.2、6.1.2.3和6.1.2.4的方法继续进行测量和计算,一共测量3次，抬升一轴测量的质 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：
———抬升第i轴后第一轴轴荷.单位为千克（kg）；
-抬升第一轴后第i轴轴荷，单位为千克（kg）；
0——相应的抬升角度,单位为度（°）。
6.1.4 质心高位置
质心高（NCC）.单位为毫米（mm）,当抬升第，轴时按照公式（7）进行计算.当抬升第一轴时按照公式 （8）进行计算：
-第，轴轮胎静负荷半径，单位为毫米（mm）,按照公式（10）进行计算。
注1：如果只测质心高•可以直接测量轴荷，1・2…明 •这种情况时不需测量轮荷，〃… 注2：车辆的质心位于车辆第一轴和第/轴之间。
式中：
p（ Empty）一——平台空载质量,单位为千克（kg）;
-平台空载质心到转动轴的距离,单位为毫米（mm）；
hviml -平台上表面到转动轴的距离，单位为毫米（mm）。
注：约束部件的质心高人“是从平台向上测量,而上面方程中的其他距离是从转动轴向下测量。
6.2.5 作用扭矩的确定
车辆/平台系统在静态平衡和两向由度下的质心测量模型分析：平台转动角度（，）和车辆质心与平 台质心之间的纵向位移（.r）.当载荷（，3,\）施加在平台上时,车辆/平台系统将围绕平台转动轴旋转。当 所有系统运动逐渐减弱并消失后,系统将处于静止平衡位置.平台转动角度人扭矩通过载荷作 用到系统中.计算公式见公式（13）：
式中：
g -至力加速度,单位为米每二次方秒（m/s?）。
6.2.6 平台变形量的影响
测量用平台要有足够的强度。然而•即使是一个刚性非常好的平台在车辆载荷的作用下也会有变 形。平台变形改变了车辆质心相对于转动轴的位置。运用轮荷、轴距和轮距的关系.可以从理论上来计 算在车辆作用F的平台垂直变形量.这里用。表示,以为由于车辆的质量作用在车辆轮胎上的平均变 形量.平台变形量是特定平台几何结构的函数。
对于刚性平台,平台变形对大多数测试车辆都不重要.然而为了完整性，它应包括在所有测试车辆 的数据分析中。
平台质心高也将由于车辆的质量而变化.并且平台质心高的这种变化在幅度上与。相似。
由车辆质量引起的平台质心高的变化（△%）,也可根据车辆轴距、车辆质量、平台长度和其他平台 特定参数来计算“平台的质心高按照公式（14）进行修正：
6.2.8 数据记录
测量数据和测试结果应填写在附录D所示的试验记录中。
6.3侧倾试验台法
6.3.1 原理
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 侧的轮荷、总质量、轮距、水平质心位置及侧倾角度，通过公式计算出质心高（z«）。
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,测量准确度不高；角度太大,质 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。
6.3.2 环境条件
测量时,环境风速应不大于5 m/s,侧向风速应不大于3 m/s.
6.3.3 测量程序
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个甭度的数据。
注：测量时侧倾角2）区间选为6°〜12°测量结果较准确。
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 数据。
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
6.3.3.5 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。
1.1.1.5 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。
1.1.1.6 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（观察者与车辆同向用角时,质心高（z«）.单位为毫米（mm）,按照公式（19）进行计算：
型——为倾斜角度为。时•车辆第i轴左侧车轮的轮荷（垂直于支撑面方向），单位为下克（kg）；
——为倾斜角度为0时•车辆第i轴右侧车轮的轮荷（垂直于支撑面方向），单位为「克（kg）。
6.3.5 数据记录
测量数据和测试结果应填写在附录E所示的试验记录中。
6.4针对挂车的特殊要求
6.4.1 半挂车
半挂车质心高测量应以与牵引车或牵引车模拟装置组合的形式进行，牵引车模拟装置应具备与实 际牵引车相近的结构特性。
牵引车或牵引车模拟装置的牵引座结构及高度应与半挂车相匹配。
半挂车的质心高（Zee.T）.单位为毫米（mm）.按照公式（21）进行计算：
式中：
ZcG,T 半挂车的质心高.单位为毫米（mm）；
一牵引车或牵引车模拟装置与半挂车组合的质心高.单位为毫米（mm）;
，n,——牵引车或牵引车模拟装置的总质量,单位为下克（kg）；
力,；.,——牵引车或牵引车模拟装置的质心高.单位为毫米（mm）。
注：牵引车或牵引车模拟装置的质心高和牵引车或牵引车模拟装置与半挂车组合的质心高心“,）.可以使用
6.2、 6.3描述的测定质心高的方法来确定。
6.4.2 牵引杆挂车和中置轴挂车
应根据车辆的载荷状态采用合适的支撑装置辅助进行测量，支撑装置应使车辆保持水平状态（支撑 装置应位于牵引杆端），支撑装置应与车辆连接在一起。车辆质心高可根据公式（21）进行计算。
注：支撑装置质心高（〃,；“）和支撑装置与牵引杆挂车或中置轴挂车组合的质心高（”Q•可以使用6.2,6.3描述的 测定质心高的方法来确定。支撑装置质心高（力还可使用其他方法确定.如根据几何形状。
6.1.5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
6.2.1原理
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。
h ——转动轴高度；
h,——车辆质心与转动轴的距离；
hf——平台质心与转动轴的距离；
m.―车辆质量；
——平台质量，包括约束部件；
8——平台相对于重力方向的倾角（朝向车辆前方的摆动角度为正）；
x——车辆质心相对于平台质心的纵向位移量（朝向车辆前方的位移为正）;
h*——从转动轴到所施加载荷位置的垂直距离；
ZA——从转动轴到所施加我荷位置的水平距离；
m、—施加载荷；
1 —转动轴；
2 ——车辆质心；
3 —平台质心；
4 —约束部件；
5 ——平台；
X 局部区域。
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 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，即和3时.需要使用约束部件的总质量和约 束部件的质心高”旧）。
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（），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（”％,）.以及约束部件 质量的质心高（）。
平台结构的刚度应能支撑测试车辆.而不会产生明显的垂宜变形。此外,转动轴轴承应低摩擦并精 确对齐。
转动轴距平台在高度方向上的距离⑴”3）和所施加载荷位置“A和八A）应精确测量。
6.2.3 测量程序
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 和平台的倾斜角应小于0.5°。测量并记录平台的初始倾斜角
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（①）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（了）。初始偏移（了）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（1ZER”）。
6.2.3.3 记录。ZERO和.国,之后,在平台前端附近,由人和人（见图2）定义的已知位置上施加一个已知 载荷，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 件下的0、工、m A、/ A和/l A »
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（〃/）和平台总成质心高（3）.按照公式（11）和公式（12）针对约束部件进 行调整：
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