Насколько значителен эффект от замены колес на более легкие-весные?

Суть замены ступицы колеса заключается в уменьшении подрессоренной массы (красота вторична).

Что такое подрессоренная масса?
Синие линии представляют часть кузова, красные — колеса и остальные компоненты. Связь между ними представляет собой желтые линии, обозначающие пружины, и зеленую часть, обозначающую амортизаторы. Конечно, на самом автомобиле также имеется ряд механизмов подвески, ограничивающих движение колес. Эта часть здесь опущена по причине моей неопытности.
Конструктивно подрессоренная часть включает в себя детали красного, желтого и зеленого цвета, показанные на рисунке, а именно (но не ограничиваясь): ступицу колеса, шины (включая винты), рулевые тяги, пружины, амортизаторы, рулевые тяги, тормозной узел (тормозной барабан или тормозной диск + пневмобаллон), а для некоторых моделей - трансмиссионный вал, общий мост и т.д.
На самом деле, можно думать об этом так: причина, по которой картина нарисована таким странным образом, состоит в том, чтобы заставить людей, не имеющих понятия о подрессоренной и неподрессоренной массах, представить себе автомобиль как таковой: автомобиль можно разделить на две части, одна часть - это та часть, которая катится вперед по земле, и после снятия пружин и амортизаторов ее все равно можно устойчиво поставить на землю. Эта часть представляет собой неподрессоренную массу. Другая часть — это верхняя конструкция, на которой сидят пассажиры, и если подвеску снять, эта часть рухнет и поцелует землю. Он должен иметь пружины и амортизаторы для поддержки этой детали. И эта часть является подрессоренной. Две части соединены пружинами и амортизаторами. (Конечно, пружины и амортизаторы обычно считаются неподрессоренной массой.)

Понимание этого означает понимание основ этой проблемы. Это также причина, по которой меня не удовлетворяют объяснения оптимизации подрессоренной массы, найденные в современных автомобильных СМИ, которые заключаются в том, чтобы построить эту упрощенную модель, а затем подумать об оптимизации подрессоренной массы. Это станет гораздо яснее после рассмотрения.

Значение снижения подрессоренной массы
Есть такая поговорка: 1 килограмм подрессоренной массы, 10 килограмм неподрессоренной массы. Это означает, что уменьшение подрессоренной массы на 1 кг позволит добиться оптимизационного эффекта, примерно эквивалентного сокращению неподрессоренной массы на 10 кг. Это утверждение, конечно, распространено только в народе, а реальная ситуация более сложна. Его нужно рассматривать с двух сторон: отдельно учитывая выгоду, которую приносит уменьшение подрессоренной массы, и комплексно учитывать влияние подрессоренной и неподрессоренной масс на автомобиль.
Для начала посмотрим, какое влияние окажет снижение подрессоренной массы.
В основном это проявляется в характеристиках ускорения и замедления.
Именно это подразумевается под 1 килограммом подрессоренной массы и 10 килограммами неподрессоренной массы.

Принцип легко понять. Поскольку ступица колеса и шины являются компонентом, непосредственно связанным с осью, инерция вращения ступицы колеса и шин оказывает прямое влияние на производительность. Будь то 250 л.с. или 280 л.с., 350 Нм или 420 Нм, необходимо сначала преодолеть инерцию вращения ступицы колеса и шин, прежде чем крутящий момент сможет передаваться через ступицу колеса и шины на землю. Уменьшение веса ступицы колеса и шин (включая вращающийся тормозной диск) может сделать передачу мощности более прямой.

Однако, если принять во внимание влияние уменьшения инерции вращения на характеристики ускорения и замедления, то сильфоны и рулевые тяги тут не при чем. Поскольку они не вращаются вместе с колесами, их тормозная способность ничем не отличается от неподрессоренной части. Тогда почему так думают те, кто любит менять пневмоподушки и диски и любит их взвешивать?
Это предполагает еще один аспект рассмотрения.
Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы
Для этого необходимо использовать упрощенную модель, созданную ранее.
Для автомобиля дорожное покрытие определенно не такое гладкое, как зеркало. Не говоря уже о различных выбоинах, лежачих полицейских, крышках люков и различных камнях, которые вызывают вибрацию, а если внимательно наблюдать за асфальтированной дорогой, то поверхность довольно неровная.
Но в комфортабельной машине мы ощущаем ее как шелковистую гладкость. Помимо использования более мягкой комбинации пружины и амортизатора, эффективным средством также является увеличение соотношения подрессоренной и неподрессоренной массы.
У грузовиков есть такая интересная особенность: пустую машину ужасно трясет, и ей приходится что-то загружать, чтобы нормально ездить.

Причина этого в том, что соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы увеличилось.

Вернемся к упрощенной модели. Все подпрыгивания на дороге изначально приходится на неподрессоренную часть. Подпрыгивание неподрессоренной части должно воздействовать на подрессоренную часть через пружины и амортизаторы. В неподвижном состоянии вес, воспринимаемый пружинами, равен весу подрессоренной части. Когда неподрессоренная часть испытывает подпрыгивание, если пружины сжимаются или расширяются, это нарушает баланс и создает дополнительное давление. Согласно второму закону Ньютона, давление, оказываемое пружинами на неподрессоренную часть, будет в равной степени приложено и к подрессоренной части. На данный момент есть два варианта (или можно принять оба):

Во-первых, увеличьте массу подрессоренной части, аналогично загрузке грузовика товаром, за счет увеличения массы подрессоренной части, чтобы ослабить ускорение, вызываемое подпрыгиванием неподрессоренной части, передаваемым через пружины. Короче говоря, вес автомобиля удерживает подпрыгивание вниз.
Во-вторых, уменьшите массу неподрессоренной части, чтобы уменьшить силу отскока, необходимую для того, чтобы неподрессоренная часть вызывала такое же подпрыгивание, и уменьшить воздействие на подрессоренную часть.

Таким образом, соотношение масс подрессоренной и неподрессоренной частей необходимо увеличить.
Конечно, идеальной ситуацией является то, что масса как подрессоренной, так и неподрессоренной частей уменьшается, но уменьшение в неподрессоренной части больше, чем в подрессоренной части. Общее соотношение масс подрессоренной и неподрессоренной частей еще увеличивается.
Поэтому некоторые часто говорят, что более тяжелый автомобиль едет стабильнее на высоких скоростях. Это в некоторой степени разумно, но более точным утверждением будет то, что соотношение масс подрессоренной и неподрессоренной частей велико, и он едет стабильнее.

Незаменимые пружины и амортизаторы
Поскольку выбор пружин и амортизаторов является частью, соединяющей две секции и отвечающей за поддержку, передачу силы и поглощение ударов, большее значение имеет. Насколько сила отскока неподрессоренной части отражается на подрессоренную, в большей степени определяется пружинами и амортизаторами.
Итак: Модификация — это систематический инженерный процесс, и важно избегать односторонней-модификации.