Визначення координат центра мас автомобіля
Мета роботи: Освоїти методику експериментального визначення координат центра мас і встановити вплив на них вагового стану автомобіля.
Обладнання: Установка для визначення координат центра мас моделі автомобіля, вантажі, масштабна лінійка, модель автомобіля, мікрокалькулятор.
Задачі роботи: Одержати експериментальні дані та зробити розрахунки координат центра мас моделі автомобіля і вказати їх на схемі автомобіля; проаналізувати вплив вагового стану автомобіля на значення параметрів координат центра мас.
Теоретичні положення
Координати центра мас залежать від компонувальної схеми автомобіля, його призначення, об`ємної ваги вантажу і його розміщення і, отже, можуть суттєво змінюватися при експлуатації. Як правило умовно вважають, що центр мас розміщений на повздовжній осі автомобіля і визначається повздовжніми координатами а і b (віддаль від проекції центра мас на опорну площину відповідно до передньої і задньої осей) і висотою над опорною поверхнею
Координати центра мас автомобіля можуть бути визначені розрахунковим методом по заданих масах і координатах центрів мас його окремих частин або експериментально зважуванням автомобіля в горизонтальному і нахиленому положеннях.
У практиці частіше удаються до експериментального визначення центра мас автомобіля.
При визначені координат a і b автомобіль знаходиться в горизонтальному положенні. Послідовним зважуванням визначають повну вагу автомобіля G і вагу, яка припадає на колеса передньої вісі G1, і задньої - G2. Заміряють базу автомобіля - L.
Складаючи рівняння рівноваги відносно осей задніх і передніх коліс, відповідно одержують:
; 
; (1)
Для визначення висоти центра мас автомобіль установлюють на ваги в нахиленому положенні (рис. 1б) і зважуванням визначають навантаження 
, яке приходиться в цьому випадку на колеса задньої вісі.
З умови рівноваги відносно вісі передніх коліс виходить, що
, (2)
де 
- кут нахилу автомобіля до горизонтальної площини,
, (3)
де H - висота підставки; 
- висота центра мас над площиною, яка проходить через центри осей коліс.
а)
б)
Рис. 1. Схема визначення координат центра мас моделі автомобіля:
а - при визначенні G1, для розрахунків координати b; б - при визначенні G2, для розрахунків координати hg;
1 - модель автомобіля; 2 - ваги; 3 - підставка; 4 - опорна плита.
Враховуючи вираз (1), після перетворень знаходимо:
. (4)
Отож, висота центра мас над опорною поверхнею становитиме:
,
де rст - статичний радіус колеса.
Методика й порядок виконання роботи
Експериментальне визначення координат центра мас на моделі автомобіля (навантаженого і порожнього) рекомендується виконувати в такій послідовності.
1. Установити модель автомобіля на ваги.
2. Зважити модель.
3. Установити переднє колесо моделі автомобіля на ваги, а заднє на підставку і визначити нормальне навантаження, яке приходиться на передню вісь (рис. 1,а).
4. Установити заднє колесо моделі автомобіля на ваги, а переднє на підставку і визначити нормальне навантаження, яке приходиться на задню вісь.
5. Установити одну підставку на другу, а на них переднє колесо моделі автомобіля (рис. 1,б) і визначити нормальне навантаження, яке приходиться на задню вісь нахиленої моделі автомобіля.
6. Заміряти лінійкою базу моделі автомобіля, статичний радіус колеса і висоту підставки.
7. Результати вимірювань занести в табл. 1.
8. Установити вантаж у кузов моделі автомобіля.
9. Повторити операції в відповідності з п. 2-5,7 для навантаженого автомобіля.
10. На основі результатів вимірювань параметрів (табл. 1) по формулах розрахувати величини a, b, hо, hg і їх значення занести в табл. 2.
Таблиця 1
Результати вимірювання параметрів
| Вимірюваний параметр | Одиниця виміру | Ваговий стан моделі автомобіля | |
| порожнього | навантаженого | ||
| Вага моделі автомобіля, Gа | Н | ||
| Нормальне навантаження, яке приходиться на передню вісь, G1 | Н | ||
| Нормальне навантаження, яке приходиться на задню вісь, G2 | Н | ||
| Нормальне навантаження, яке приходиться на задню вісь при похилому положенні моделі автомобіля,
| Н | ||
| База моделі автомобіля, L | м | ||
| Статичний радіус колеса, rст | м | ||
| Висота підставки, H | м | ||
Таблиця 2
Результати розрахунків
| Розрахований параметр | Одиниця виміру | Ваговий стан моделі автомобіля | |
| порожнього | навантаженого | ||
| Віддаль від проекції центра мас на опорну площину до передньої вісі, a | м | ||
| Віддаль від проекції центра мас на опорну площину до задньої вісі, b | м | ||
| Висота центра мас автомобіля над площиною, яка проходить через центри осей коліс, hо | м | ||
| Висота центра мас автомобіля над опорною поверхнею при горизонтальному його положенні, hg | м | ||
Аналіз і висновки
Проаналізувати вплив вагового стану автомобіля на значення параметрів a, b і hg.
Лабораторна робота №2