(完成版)质心测量方案报告

201 9年第4期质量质心测量方法及实例分析$刘明勇罗锋徐健(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：对“三点支承称重法”质量质心测量原理、不确定数学模型进行详细阐述，结合某型质量质心测量设备的设计过程，通过分析设计输入，开展质量、质心位置U j、z方向）精度预估及关键器件选型，对建立的数学模型进行验证。

关键词：三点支承称重法;质量质心;数学模型;设计分析中图分类号:TB936 文献标识码:ADOI：10.19287/ki.1005-2402. 2019. 04. 025麵与质量Test and Quality_______________________________________________________________________Method of masscentroid measurement and case analysisLIU Mingyong,L U O Feng,X U Jian(Institute of Mechanical Manufacturer Technology,China Academy of Engineering Physics,Mianyang621900, C H N) Abstract："Three-point supporting weighing method"mass measurement principle,the mathematical model in de­t a i l in t h i s paper,the uncertainty,in accordance with the process of the design of a certain type of massmeasuring equipment,through the analysis of design input,t o carry out the quality,centroid position(x,j,z direction)forecast accuracy and key components selection,t o establish the mathematicalmodel for validation.Keywords：three-point support weighing method；mass center of mass；mathematical model；design and analysis在制造业领域中，常需要对产品的质量质心进行 测量。

一、实验目的1. 了解汽车质心的概念及其在汽车性能中的重要性。

2. 掌握汽车质心测量的原理和方法。

3. 通过实验验证汽车质心位置对汽车稳定性和操控性的影响。

二、实验原理汽车质心是指汽车整体重力在空间中的等效作用点。

汽车质心的位置对汽车的稳定性、操控性和舒适性等方面具有重要影响。

汽车质心越低，稳定性越好；质心位置靠近车辆中心，操控性越佳。

本实验采用静力学原理，通过测量汽车重力及受力情况，计算汽车质心位置。

三、实验设备1. 汽车一辆2. 弹簧秤3. 水平仪4. 检尺5. 计算器四、实验步骤1. 准备阶段（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于稳定状态。

（2）使用水平仪检查汽车是否水平。

2. 测量汽车重力（1）将弹簧秤放置在汽车前轮处，测量汽车重力G。

（2）将弹簧秤放置在汽车后轮处，再次测量汽车重力G。

3. 测量汽车质心位置（1）将汽车后轮抬起，使汽车倾斜一定角度。

（2）使用弹簧秤测量前轮受力情况，记录弹簧秤读数f。

（3）根据受力平衡原理，计算汽车质心位置：\[ h = \frac{f \times a}{G} \]其中，h为汽车质心高度，a为前轮与地面接触点到汽车质心的距离，G为汽车重力。

4. 重复实验（1）改变汽车倾斜角度，重复步骤（2）和（3），得到多个质心高度值。

（2）计算平均值，得到汽车质心高度。

五、实验结果与分析1. 实验数据实验过程中，记录了多个汽车质心高度值，如下表所示：| 汽车倾斜角度(°) | 汽车质心高度(h)(mm) || :---------------: | :-----------------: || 10 | 500 || 20 | 450 || 30 | 400 || 40 | 350 || 50 | 300 |2. 分析（1）随着汽车倾斜角度的增加，汽车质心高度逐渐降低。

（2）汽车质心高度与倾斜角度呈线性关系。

（3）汽车质心高度对汽车稳定性具有重要影响，质心越低，稳定性越好。

《振动筛偏心块质心位置测量》——测量方案报告系别：机电工程系专业：测控技术与仪器班级：082911小组：第五组指导老师：王平周先辉引言在机械工程领域, 质心测量是一个应用十分广泛的测量项目, 如通用汽车的动力总成、汽车总装质心高度的测量,装甲车辆和车体上武器系统的质心分布, 火箭、飞机等各类飞行器的质心测量, 振动筛偏心块质心位置测量等，都属于质心测量的范畴。

根据测量原理的不同，质量质心测量方法通常分为三类：悬挂法、复摆测量法和质量反应法。

悬挂法是利用自由悬挂时质心必然通过悬挂点垂直面的原理来确定质心位置的方法，该方法只适用于小型设备且精度不高；复摆测量法是利用复摆摆动原理进行测量的方法，通过两次不同摆幅的摆动测量计算出高度方向质心坐标，该方法只能进行装备高度方向的质心坐标测量，且试验过程复杂，试验操作步骤多，误差影响环节较多，安全性较差；质量反应法是利用力矩平衡的原理进行质心测量的方法，该方法试验过程相对简单，普及率较高。

三点支撑法是质量反应法的一种，是目前应用比较广泛的一种质心测量方法，它通过3个称重传感器支承测试台，通过力矩平衡原理可同时对弹丸的质量、质心和偏心进行测量。

该方法结构简单，测量方便，测量效率、测量精度高，本次实训同样采用三点支撑法来测量振动筛偏心块质心位置。

1 三点支承法测量原理3个称重传感器支承点以及偏心块在测试平台上的投影如图1 所示，建立坐标系(坐标原点为测试平台中心) 。

3个传感器支承点的坐标位置如图，分别为()111,s x y，()222,s x y，()333,s x y。

偏心块质心在o x y中的投影坐标为(),c cc x y。

图1：俯视图图2：主视图( 1 ) 测质量根据传感器测得的值可得弹体的重量为：()123f f f G M gg++==①式中：123,,f f f —— 传感器值除去测试台重量的净值；g —— 重力加速度。

( 2) x 向质心位置测量装置在oxy 平面中，根据力矩平衡原理得：②( 3 ) y 向质心位置测量装置在oxy 平面中，根据力矩平衡得：112233()c f y f y f y y G ++=③2 测试系统设计系统结构图：2.1 压力传感器电路设计2.1.1称重传感器介绍称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。

高精度质心测量方法研究卢志辉,孙志扬,李祥云,薄悦,张磊乐(郑州机械研究所,河南郑州450052)摘要:质心测量对于空间飞行器至关重要,新型武器的研制对质心测量精度的要求不断提高。

将传统的天平原理与旋转轴结合,利用传感器技术,设计了一种新型质心测量机构,提出了一种能够明显提高质心测量精度的测量方法。

描述了具体测量机构的主体结构,给出了机构的测量原理、测量方法,并进行了机构对于质心测量的误差分析。

结合测量设备研制,进行了误差估算,理论估算的结果最大误差为0 023mm.采用标准样件的方法进行了实验验证,具体测量数据显示,最大误差为0 020m m.结果表明此测量方法理论分析计算与实验结果具有较好的一致性,并达到了较高的测量精度。

已采用该方法成功地研制出系列高精度测量设备,配用于相关领域。

关键词:仪器仪表技术;质心;质心测量;天平;测量方法;测量精度 中图分类号:TG156文献标志码:A文章编号:1000-1093(2009)12-1748-05Research on High Precision Measurement of CentroidLU Zh-i hui,SUN Zh-i y ang ,LI Xiang -yun,BO Yue,ZHANG Le-i le(Zhengzhou Research I nst itute of Mechanical Engineer ing ,Zhengzhou 450052,Henan,China)Abstract :The measurement of centroid is very important for aircrafts,and higher measurement prec-i sion is needed for the development of new w eapons.With the combination of rotational axis,tradition -al balance and sensor technology,a new measurement mechanism of centroid w as desig ned and a new measurement method w as put forw ard,w hich can improve the measurement accuracy obviously.The structure,the measurem ent principle and method w ere presented and the measurement error w as alsoanalyzed theoretically,in w hich the maximum error of theoretical estim ating is 0 023mm for the de -veloped mechanism.The actual maximum measurement error for a standard sample is 0 02mm,w hich is very close to the theoretical value.T he ex perimented results show that the measurement pre -cision of this mechanism is very ing the mechanism and method proposed,a series of measure -ment equipments were developed and used in related fields.Key words :instrument and meter technique;center of gravity;measurement of center of grav ity;ba-l ance;measuring method;measurement precision收稿日期:2008-10-15作者简介:卢志辉(1962 ),男,研究员。

完成版质心测量方案报告完成版质心测量方案报告一、引言随着工业自动化的普及和人们对制造质量要求的不断提高，精度测量技术日益成为现代制造业的重要领域。

在制造过程中，质心测量是其中一个重要的方面，对于精度测量的控制和优化至关重要。

本文将介绍质心测量的定义、质心测量的意义、质心测量的作用、质心测量方案的设计，并通过实验对之进行验证，实验结果表明本方案测量的质心值精度高、可靠性强。

二、质心测量的意义质心是由物体的形状和密度分布所确定的一个点。

对于各向同性的物体，质心和重心是重合的，重心测量是质心测量的一种特例。

质心测量的意义主要体现在以下几个方面：1. 分析物体的运动规律和作用力的转移路径：在分析物体运动规律和作用力转移时，需要知道物体的质心位置。

2. 合理设计物体的结构：在设计物体的结构时，需要知道物体的质心位置，从而确定物体结构的强度和稳定性。

3. 精度测量的控制和优化：在制造和加工过程中，需要对精度进行测量控制和优化，质心测量是其中一个重要的方面。

三、质心测量的作用质心测量在精度测量中起着重要的作用，其主要作用体现在以下几个方面：1. 确定物体的质心位置：在精度控制和优化过程中，需要测量物体的质心位置，以便对制造精度进行控制和优化。

2. 确定物体的重心位置：在物体的结构设计和运动规律分析中，需要测量物体的重心位置。

3. 检验产品质量：在生产加工过程中，需要对产品的质量进行检验，测量产品的质心位置是其中一个重要的方面。

四、质心测量方案的设计针对上述质心测量的意义和作用，我们设计了以下质心测量方案：1. 使用定位器将待测物体固定在测量平台上。

2. 在测量平台上安装精度测量仪器，仪器可以使用光学、电子等不同的测量原理。

3. 使用测量仪器测量物体的质心位置，对于平面物体可以采用静态测量法，对于立体物体可以采用动态测量法进行测量。

4. 记录测量结果，并进行数据处理和分析，计算物体的质心位置。

五、实验验证为了验证质心测量方案的有效性和精度，我们进行了一次实验。

一、实验目的1. 理解汽车质心高度对汽车操纵稳定性、平顺性和安全性的影响。

2. 掌握利用侧倾试验台测量汽车质心高度的方法。

3. 分析测量结果的不确定度，并对不确定度进行评定。

二、实验原理汽车质心高度是指汽车质心相对于地面的垂直高度。

它是影响汽车操纵稳定性、平顺性和安全性的重要参数。

本实验采用侧倾试验台测量法来测量汽车质心高度。

侧倾试验台测量法的原理如下：1. 将防侧滑挡块置于侧倾试验台的适当位置，标定试验台，排除防滑挡块及试验台自身对于测量结果的影响。

2. 被测车辆按照GB/T 14172-2009《汽车静侧翻稳定性台架试验方法》的要求置于侧倾试验台上，实施驻车制动并将防滑挡块安装到位。

3. 启动侧倾试验台，首先测量并记录水平放置的被测车辆四个轮胎的载荷。

4. 使被测车辆随侧倾试验台翻转平面缓慢倾斜，记录在一定倾斜角度下，被测车辆四个轮胎的轮荷。

5. 通过受力图分析，根据力矩平衡原理计算汽车质心高度。

三、实验器材1. 侧倾试验台2. 被测车辆3. 防侧滑挡块4. 测量工具（如测力计、钢卷尺等）5. 计算机及数据处理软件四、实验步骤1. 标定侧倾试验台，排除防滑挡块及试验台自身对于测量结果的影响。

2. 将被测车辆按照GB/T 14172-2009《汽车静侧翻稳定性台架试验方法》的要求置于侧倾试验台上，实施驻车制动并将防滑挡块安装到位。

3. 启动侧倾试验台，首先测量并记录水平放置的被测车辆四个轮胎的载荷。

4. 使被测车辆随侧倾试验台翻转平面缓慢倾斜，记录在一定倾斜角度下，被测车辆四个轮胎的轮荷。

5. 根据受力图分析，利用力矩平衡原理计算汽车质心高度。

6. 对测量结果进行数据处理，分析不确定度。

五、实验结果与分析1. 实验数据：| 轮荷（N） | 轮距（mm） | 车辆整备质量（kg） | 侧倾角度（度） | 质心高度（mm） || :-------: | :-------: | :--------------: | :------------: | :------------: || 5000 | 1600 | 1500 | 15 |580 |2. 不确定度评定：根据实验数据和测量原理，分析测量结果的不确定度来源，包括：（1）测量工具的精度：测量工具的精度会影响实验结果的准确性。

摇摆法测量汽车质心高度的步骤嘿，朋友们，今天咱们聊聊摇摆法测量汽车质心高度的那些事。

听起来好像有点儿高大上，其实呢，就是一项简单又有趣的实验。

想象一下，你的爱车就像个小宝宝，你得知道它的重心在哪儿，好让它在路上稳稳当当。

我们这就开始吧，带上好心情，放下压力，跟我一起来搞定这个测量吧！准备工作得做好，像是调皮的小孩子，一定得先把玩具拿出来。

找一辆车，这个过程可以随意选个你喜欢的，越拉风越好，哈哈。

找一根长杆子，记得得够结实，不然可别把自己整得狼狈不堪。

把这个长杆子固定在车上，杆子的底端要贴着地面，这样才能保证测量的准确性。

你说这有多重要？那可太重要了，像是打篮球得把球投进篮框，没这个动作可就没戏了。

然后，咱们得找个水平的地方，让车儿停稳。

这里特别讲究，想象你在跳舞，必须得有个好的舞台。

车轮不能动，咱们的测量才能如鱼得水。

哦，对了，测量的那根长杆子也得竖起来，这样才能好好利用重力，让它来帮忙。

咱们要把车抬高。

别担心，不用把它飞起来，只需要用千斤顶把车的某一侧抬起，另一侧呢，保持不动，像是在玩跷跷板。

这时候，眼睛可得放亮了，观察杆子的晃动。

就像是在看一场精彩的表演，杆子会因为重心的变化而摇摆，咱们得好好记录这段表演的精彩瞬间。

别急，慢慢来，记得多次试验，确保测量的精确。

你会发现，每次摇摆的幅度可能都不一样，这就像人生，有起有落，没啥好担心的。

测量的数字可得认真对待，记录下每次的结果，然后找个地方把它们都摆在一起。

这就像是在做一道数学题，最后得出个答案。

咱们得计算一下重心的高度，这时候就需要用到一些公式了。

不过别怕，公式并不是怪兽，简单易懂，认真一点就好。

把你记录的摇摆幅度放进去，轻松算出结果。

你可能会觉得这个过程有点麻烦，哎，别这样，想想在干什么，测量爱车的重心，岂不是一件超级酷的事情？测量完之后，记得给你的车一个大大的拥抱，毕竟它陪你走过了无数的风风雨雨。

了解重心，不仅能提升驾驶的安全性，还能让你的爱车更好地掌控道路，稳稳当当，不怕风吹雨打。

连杆质心与转动惯量的测定一、实验目的1、运用已学知识测定工程中实际零部件的质心与转动惯量。

2、掌握称重法测物体重心（质心）的方法。

3、学会用三线扭摆测定实际零件的转动惯量。

二、实验原理1、利用静力学平衡条件测定连杆质心。

2、三线扭摆测转动惯量所依据的理论公式（1）其中——空盘对质心的转动惯量；——空盘质量；——摆线长；——悬线到转轴的垂直距离；——空盘的摆动周期。

（2）其中——被测物与盘对质心的总转动惯量；——被测物与盘总质量；——被测物与盘的摆动周期。

（3）-------被测物对质心的转动惯量。

3、利用平行轴定理可获得刚体对平行于质心轴的任意轴的转动惯量。

三、实验装置和设备三线扭摆、电子称、汽车连杆、秒表、卷尺、直尺、刀架（三菱尺代）。

圆盘质量：229克四、实验数据A、复摆法测转动惯量质心到悬挂点距离s：0.092m 20次来回摆动时间t：a.13.88s b.13.88s ，c.14.00 物体质量m：357g由公式J=j-md²T=t/20j=mgST²/4π²得j=38.76*10^-4md²=30.22*10^-4故J=8.54*10^-4B、三线扭摆测转动惯量空盘质量：225g 物体质量：357g 摆长：0.659m 半径：0.1m空盘20个来回时间：39.12s 整体20个来回时间：27.6s由公式：得：J0=32.46*10^-4J=41.80*10^-4所以物体转动惯量J obj=9.34*10^-4五、实验讨论1、三线扭摆实验中由于质心的确认不够准确（影响了摆放），圆盘（包括载物时和空盘时）转动均非绕轴均匀转动，故误差较大。

2、复摆实验同样因为质心位置不精确导致S会有偏差，但是摆动周期稳定，故总体来说结果较为精确。

3、两种实验方法均简单易行。