Координати центра мас автомобіля

При компонуванні автомобіля, оцінюванні його стійкості і в деяких інших випадках необхідно знати координати центра мас, які в процесі експлуатації можуть істотно змінюватися. Компонування автомобіля виконується таким чином, щоб центр мас у поперечній площині по можливості знаходився на поздовжній осі автомобіля. На рис. 3 показано поздовжні координати центра мас автомобіля, що становлять відстань від передньої (а) і задньої (в) осей до проекції центра мас на горизонтальну площину, а також вертикальна координата h_g. Сума поздовжніх координат подає базу автомобіля L.

Рисунок 3 ‑ Схема координат центра мас автомобіля

Координати, центра мас можна визначити аналітичним або експериментальним шляхом. Перший метод використовують при вирішенні компонувальних і проектних завдань, другий, більш точний, при оцінці експлуатаційних властивостей автомобіля. Для цього автомобіль зважують у горизонтальному (рис. 4) і нахиленому положеннях (рис. 5).

Рисунок 4 ‑ Схема визначення поздовжніх координат центра мас автомобіля

При обчисленні поздовжніх координат по черзі визначають базу автомобіля, повну вагу і навантаження, що припадає на передні G ₁ =R_{z 1} і задні G ₂ =R_{z 2} колеса у горизонтальному положенні. Після чого, додаючи рівняння рівноваги щодо точок А і В (рис. 4), одержуємо

(5)

(6)

де G - повна вага автомобіля.

Для обчислення вертикальної координати центра мас визначається навантаження, що припадає на задню вісь автомобіля (G' ₂ =R'_{z 2}), встановленого в похилому положенні (рис. 5). При цьому підвіску автомобіля варто заклинити, щоб виключити неточності через пружні зв’язки між колесами і кузовом.

Рисунок 5 ‑ Схема визначення вертикальної координати центра мас автомобіля

Додамо рівняння рівноваги відносно осі передніх коліс автомобіля:

(7)

Звідси

(8)

де h ₀ ‑ висота центра мас автомобіля над площиною, що проходить через осі обертання коліс;

α ‑ кут нахилу автомобіля.

Якщо замість поздовжньої координати центра мас а в (8) підставити її значення із (5), то одержимо

(9)

Отже, вертикальна координата автомобіля визначиться як

(10)

Діапазон приблизних значень вертикальної координати центра мас легкових автомобілів з урахуванням тенденції її зменшення становить 0,4-0,5 м, вантажних 0,6-1 м, автобусів 0,7-1,2 м (дані наведені для спорядженої маси автомобіля).