Строение автомобиля
Автомобиль – это самоходная машина, приводимая в движение установленным на нем двигателем. Автомобиль состоит из отдельных деталей, узлов, механизмов, агрегатов и систем.
Деталь – это часть машины, состоящая из целого куска материала.
Узел – соединение нескольких деталей.
Механизм – устройство, предназначенное для преобразования движения и скорости.
Система – совокупность отдельных частей, связанных общей функцией (например, системы питания, охлаждения и т.д.)
Итак, приступим к изучению устройства автомобиля.
1) Двигатель (источник энергии)
2) Шасси(объединяет трансмиссию, ходовую часть и механизмы управления)
3)Кузов автомобиля (предназначен для размещения водителя и пассажиров в легковом автомобиле и груза в грузовом автомобиле).
ТЕПЕРЬ РАССМОТРИМ ЭЛЕМЕНТЫ ШАССИ:
Трансмиссия передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля и изменяет величину и направление этого момента.
В трансмиссию входят:
1) Сцепление (разъединяет коробку передач и двигатель во время переключения передач и плавно соединяет их для плавного движения с места).
2) Коробка передач (изменяет силу тяги, скорость и направление движения автомобиля).
3) Карданная передача (передают крутящий момент от ведомого вала коробки передач на ведущий вал главной передачи)
4) Главная передача (увеличивает крутящий момент и передает его на полуоси)
5) Дифференциал (обеспечивает вращение ведущих колес с разными угловыми скоростями)
6) Полуоси (передают крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам).
7) Раздаточная коробка (устанавливается в автомобилях повышенной проходимости, с двумя или тремя ведущими мостами) и служит для распределения крутящего момента между ведущими мостами.
Ходовая часть выполняет роль телеги и состоит из:
1) Рамы (на которую устанавливаются все механизмы автомобиля).
2) Подвески (обеспечивает плавный ход автомобиля, смягчая удары и толчки, воспринимаемые колесами от дороги).
3) Мостов (агрегаты, которые соединяют колеса одной оси).
4) Колеса (круглые, свободно вращающиеся диски, которые позволяют автомобилю катиться).
Механизмы управления автомобиля служат для управления автомобилем.
Механизмы управления автомобиля состоят из:
1) Рулевого управления(изменяет направление движения).
2) Тормозная система(позволяет уменьшать скорость, вплоть до остановки автомобиля).
Схемы автомобилей
Компоновочная схема автомобиля определяет и предусматривает расположение силового агрегата, число ведущих мостов и их расположение, тип кузова, число дверей, расположение багажника.
Существует несколько характерных компоновочных схем автомобиля среди которых:
1. Классическая схема (заднеприводная) — силовой агрегат автомобиля выполнен в продольном расположении, установлен задний ведущий мост, а привод осуществляется по средствам передачи крутящего момента карданными валами на главную передачу с дифференциалом, багажник установлен в задней части кузова. Характерными представителями классической компоновки являются все легковые автомобили отечественного производства: ГАЗ серии «Волга», ОАО «АвтоВАЗ» первого поколения, ОАО «АЗЛК» модели Москвич-2140.
2. Переднеприводная компоновочная схема — силовой агрегат устанавливается в переднем продольном или поперечном расположении, ведущий мост передний, привод осуществляется валами от главной передачи с дифференциалами, багажник в задней части кузова.
Характерными представителями передней приводной схемы компоновки являются легковые автомобили: ОАО «АвтоВАЗ» серий «Спутник», «Самара», «Ока», ОАО «АЗЛК» модель АЗЛК-2141, ОАО «ЗАЗ» модель Таврия.
Характерными представителями заднемоторной схемы компоновки являются легковые автомобили: ОАО «ЗАЗ» серии «Запорожец».
Тип кузова легкового автомобиля определяется числом объемов функциональных отсеков и конструктивным исполнением.
По числу объемов кузова подразделяются:
— на трехобъемные (рис. 1) — моторный отсек; салон; багажник, что характерно для лимузинов, седанов, купе и кабриолетов;
— на однообъемные (см. рис. 4) — моторный отсек, салон и багажник объединены в одно целое, что характерно для минивэнов с центральным расположением силового агрегата.
По числу мест легковые автомобили подразделяются на двухместные, -спортивного типа; четырех-, пяти-, семиместные — семейные и представительские и автомобили особо малого класса с числом мест по формуле «2+2», когда два передних сиденья — полноценные, а два задних места — для детей.
Анализ развития компоновочных схем модельного ряда легковых автомобилей 2000 года, включающего в себя 1387 моделей, показал, что лидирующее положение занимает переднеприводная компоновка (59,7%) и классическая компоновка (32,6%). Перспективным направлением можно считать распространение полноприводных легковых автомобилей. Заднемоторная компоновка практически не имеет перспектив дальнейшего развития.
Специально для пользователей сайта мы собрали информацию, которую полезно читать устройство автомобиля.
Назначение кузова автомобиля, общие принципы устройства
Один из самых дорогих элементов автомобиля в целом – это кузов. Дорогой, потому что сложный, имеет огромное количество отдельных деталей со сложной поверхностью и, следовательно, требующими дорогого и высокоточного изготовления.
Различают следующие виды кузова:
Примечание
Рамные, в свою очередь, могут быть как с полноценной отдельной рамой, так и с интегрированной в структуру кузова (как у Mitsubishi Pajero Wagon).
Рамный кузов
В данном случае имеется трех- или двухобъемный кузов (об «объемности» кузовов можете вспомнить, посмотрев главу 2), установленный и закрепленный на раме, с моторным отсеком, с салоном, багажным отделением. Рама имеет вид лестницы, с двумя продольными лонжеронами, которые соединены между собой поперечинами. На раму крепятся элементы ходовой части и трансмиссии, а также двигатель. Получается, что все нагрузки при движении от колес через подвеску передаются на раму, на кузов при этом воздействуют минимальные нагрузки. Конструкция хороша для внедорожников, для которых родная стихия – бездорожье, где важна жесткость и надежность конструкции. Широкое распространение рамная конструкция получила также на пикапах, основное назначение которых – перевозка тяжестей.
Но когда разговор заходит о комфорте и управляемости, рама краснеет и смущается, так как ей нечего ответить. Из-за того, что кузов к раме крепится в нескольких точках, а все усилия от колес передаются на раму, то напрочь пропадает ощущение автомобиля. Из-за рамы нельзя в достаточной мере опустить кузов относительно ходовой части и дороги, а в таком случае ограничен предел понижения центра тяжести и центра масс автомобиля.
Всех недостатков рамной конструкции лишен несущий кузов.
Несущий кузов
«Несущий» означает, что именно на его элементы крепятся детали ходовой части, трансмиссия и двигатель. Все усилия от дороги передаются именно на кузов. В формировании сопротивления участвуют все элементы кузова (на рисунке 9.1 изображены элементы несущего кузова).
Если уж быть точным в определениях, то все элементы кузова и его силовая структура скрыты от глаз под оперением кузова. Оперение – это крылья, капот, крышка багажника (или дверь багажного отделения, в зависимости от типа кузова) – иными словами, все, что не отвечает за восприятие нагрузок при движении автомобиля. Именно поэтому, если вы или вас кто-то «подмял» в небольшом или среднем ДТП, то отсутствие повреждений именно кузова никак не повлияет на автомобиль, понадобится лишь заменить или отрихтовать пострадавшую панель. Оперение кузова несет на себе бремя аэродинамических свойств кузова.
Рисунок 9.1 Элементы несущего кузова и его оперение.
Схемы расположения агрегатов авто
Изначально схем взаимного расположения агрегатов было немного. Если вспомнить самые первые самодвижущиеся повозки Даймлера и Бенца, то следует отметить, что в них двигатель был расположен сзади, над задней осью. Однако с развитием автомобильной индустрии, конструкторы и инженеры начали решать проблемы, связанные с более рациональным использованием пространства кузова.
Развесовка автомобиля
То, в каком месте расположены двигатель, коробка передач и главная передача влияет на так называемую развесовку автомобиля, а от нее, в свою очередь, напрямую зависит управляемость автомобиля.
Развесовка автомобиля – распределение веса автомобиля на переднюю и заднюю оси, выраженное в процентах. Проще говоря, когда автомобиль стоит на поверхности, он давит на нее с определенной силой, соответствующей его весу. Распределение веса по осям зависит от конструкции транспортного средства.
Примечание
Развесовка указывается в процентах, причем первое число отображает вес, приходящийся на переднюю ось, а второе — вес, приходящийся на заднюю. Например: «60% на 40%» или «50% на 50%».
Компоновочные схемы автомобилей
Расположение основных агрегатов — двигателя, коробки передач и главной передачи — друг относительно друга, в пределах кузова, естественно, называют компоновочной схемой автомобиля.
1. Первая и одна из самых распространенных до недавнего времени схем – классическая.
Под классической компоновкой подразумевается установка двигателя спереди продольно (т. е. вдоль оси автомобиля) над передней осью с приводом на задние колеса (схема изображена на рисунке 3.5).
Рисунок 3.5 Классическая компоновочная схема автомобиля.
При этом коробка передач может быть присоединена к двигателю, а может быть расположена рядом с главной передачей, а в отдельных случаях даже иметь общий с главной передачей корпус (тогда говорят, что «коробка передач в блоке с главной передачей»). В плане взаимного расположения элементов шасси и двигателя — все предельно просто, но есть недостаток: тоннель в днище кузова, внутри которого проходит карданный вал, передающий вращение от двигателя к колесам, он «съедает» пространство для ног пассажиров заднего сиденья.
2. Продольно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.6). Такая компоновка характерна для автомобилей марки Audi. Данной схемой расположения основных агрегатов конструкторы практически избавились от центрального тоннеля в днище кузова, по крайней мере, в задней части салона.
Рисунок 3.6 Продольное расположение двигателя с приводом на передние колеса.
3. Поперечно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.7). Коробка передач подсоединена к двигателю и имеет общий с главной передачей корпус. Положительным аспектом сего конструктивного решения является компактность всего силового агрегата и возможность рационального и полного использования всего пространства внутри салона автомобиля (отсутствует центральный тоннель и тоннель под коробку передач).
Рисунок 3.7 Поперечное расположение двигателя с приводом на передние колеса.
4. Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса (еще называют с «задним расположением двигателя») (показано на рис 3.8). Такая компоновка нынче редкость и применяется, в основном, фирмой Porsche.
Рисунок 3.8 Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса.
5. Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (показано на рис. 3.9). Коробка передач при этом находится за двигателем.
Рисунок 3.9 Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.
О таком расположении иногда говорят: «двигатель в базе», подразумевая, что геометрически двигатель находится в пределах колесной базы автомобиля (смотрите «Основные технические характеристики автомобиля»).
Примечание
К слову сказать, есть варианты, когда для получения лучшей развесовки по осям, двигатель, расположенный спереди продольно, смещают далеко за переднюю ось, помещая его в пределах колесной базы (такая компоновка показана на рис. 3.10).
Рисунок 3.10 Продольное расположение двигателя за передней осью с приводом на задние колеса.
6. Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (рисунок 3.11).
Рисунок 3.11 Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.
Стоит отметить, что практически при любом расположении двигателя возможен привод на все колеса (подробнее об этом — в главе «Трансмиссия»).
Различают два основных варианта полного привода:
- Постоянный полный привод
Это когда все четыре колеса воспринимают вращение от двигателя постоянно. - Подключаемый полный привод (большая часть всех современных легковых автомобилей оборудованы именно по такой схеме).
В этом случае передние или задние колеса подключаются (в дополнение к основным ведущим колесам) к тяге двигателя через специальный механизм (муфту), только когда электроника сочтет это нужным, например, если ведущие колеса начнут буксовать.
История кузова автомобиля | История, Кузов автомобиля
В книгах, написанных лет сто тому назад, говорилось, что «от экипажа требуется красота, изящество и удобство, как и от хорошего дома». Также не раз приходилось слышать, как кузов называют одеждой, костюмом автомобиля. Это образное название было достаточно верным, когда на раме шасси автомобиля укрепляли кузов старинного образца. Костяком, остовом машины служила рама; на ней монтировали все механизмы, а кузов играл роль красивой оболочки для зашиты пассажиров от ветра, пыли, холода и непогоды. Действительно, это был нарядный «костюм» автомобиля.
Каретные, а затем автокузовные мастера старались придать своим детищам как можно больше сходства с сооружениями строительной архитектуры, с мебелью и отделкой гостиных. Они не связывали своего творчества с идеей быстрого передвижения.
Громоздкие объемы, сложные формы, витиеватые украшения экипажей XIX века были вначале целиком перенесены на автомобили.
Однако со временем все возрастающая скорость потребовала изменения тогдашних привычных форм экипажа.
Для разработки нового вида автомобиля был использован опыт постройки гоночных машин, которые раньше других стали делать длинными, низкими, похожими на рыб. Автомобиль приобрел знакомые нам черты. Правда, сначала он представлял собой еще нечто среднее между каретой и гоночным автомобилем-снарядом. Но линии и формы его постепенно выпрямлялись, сглаживались. Развитие массового производства, особенно холодной штамповки, переход к металлическим закрытым кузовам после первой мировой войны еще более упростили форму автомобиля.
Одновременно с изменением формы автомобильного кузова прошла сложный путь и его конструкция.
Каркас кузова до середины 20-х годов был деревянным, с металлической, фанерной или кожаной облицовкой, как у карет. Крепление к раме осуществлялось болтами с войлочными прокладками или пружинами. Полуэластичное крепление вынуждало делать кузова массивными, иначе они быстро расшатывались, в них появлялись скрипы и стуки. Кузова с деревянным каркасом были дороги в производстве и почти неприемлемы для массового изготовления, в особенности тогда, когда форма их стала более скругленной.
Все это заставило конструкторов работать над созданием цельнометаллических, легких и удобных для массового производства кузовов. Внедрение их осуществлялось путем постепенной замены деревянных деталей металлическими, пока дерево не было полностью устранено из конструкции. Понемногу начали устранять и сами детали каркаса, заменяя их ребрами жесткости, выштампованными в панелях облицовки. Прогресс в холодной штамповке позволил применять панели больших размеров и сложной скругленной формы.
Кузов стал таким прочным и жестким, что невольно напрашивалась мысль использовать эти его качества для монтажа на нем механизмов, а тяжелую, громоздкую раму устранить.
Так и сделали.
Если прежнюю плоскую раму, покоящуюся на рессорах над передней и задней осями, можно сравнить по прочности и жесткости, с дощатым мостиком, переброшенным через канаву, то решетчатый стальной корпус несущего кузова подобен фермам хорошего металлического железнодорожного моста.
При правильном конструктивном решении общий вес несущей системы снижается на 10—15 процентов по сравнению с весом прежних рамы и кузова, вместе взятых.
С исчезновением рамы потеряло значение понятие «шасси». Кстати сказать, слово «шасси» по-французски означает — рама. Автомобиль с несущим кузовом не может существовать и передвигаться без кузова. Отнимите у него кузов — и механизмы повиснут в воздухе. Кузов и механизмы срослись в единое целое, и «костюм» сам стал своего рода механизмом, костяком автомобиля.
Несущими кузовами снабжены советские автомобили «Москвич», «Победа», «Волга», ЗИМ, автобусы Московского, Павловского и Львовского заводов.
У грузовых автомобилей дело обстоит иначе. Здесь, как правило, кузов не может заменить раму, так как кабина занимает небольшую часть длины автомобиля и жесткое соединение ее с рамой не может повлиять на жесткость конструкции в целом. Платформа же для грузов, занимающая большую часть длины машины, не является замкнутой коробкой и не может выполнять роль несущей конструкции. Однако в закрытых грузовых кузовах-фургонах все чаще применяется несущая конструкция.
Типы кузовов очень разнообразны. Основной тип кузова легкового автомобиля — закрытый, так называемый «седан» или «лимузин». В южных районах удобно применять кузов с откры вающейся крышей — «кабриолет» или «фаэтон». Специальные кузова имеют автомобили-фургоны для почты и развозки мелких товаров, кареты скорой помощи и другие.
Не менее обширен типаж кузовов грузовых автомобилей. Среди них платформы с откидными бортами, без бортов и с высокими решетчатыми бортами для легких сельскохозяйственных грузов, закрытые кузова, изотермические кузова с холодильными установками для скоропортящихся продуктов, кузова-самосвалы для перевозки сыпучих строительных материалов, цистерны для жидкостей, передвижные ремонтные мастерские, киноустановки.
Если добавить сюда городские, пригородные, туристские и междугородные автобусы, машины для уборки улиц, ремонта трамвайных проводов, пожарные, военные, то окажется, что количество основных марок легковых и грузовых автомобилей в несколько раз умножено разновидностями кузовов.
Современный кузов
Современный кузов — сложное сочетание механизмов и устройств. Так, кузов легкового автомобиля типа «Победа» — «Волга» состоит из 7—8 тысяч деталей. В то время как для большинства деталей двигателя и ходовой части материалом служит сталь, для кузова, кроме тонких стальных листов, требуются дерево, изделия из искусственного и натурального каучука, стекло и пластические массы, кожа, ткани, картон и десятки иных материалов.
Для изготовления и сборки деталей кузова приходится применять, кроме механической обработки, ковки, прокатки, еще и холодную штамповку на гигантских тысячетонных прессах, литье под давлением, сварку всех видов, чеканку, пайку, эмалирование, окраску, металлопокрытия.
Поэтому на современных автозаводах многие цехи в той или иной степени заняты производством кузовов и их деталей. Существуют и специальные кузовные цехи и даже кузовные заводы.
На долю кузова падает около половины веса автомобиля и примерно такая же часть его стоимости. Эта доля увеличилась особенно в последнее время, когда требования к удобствам кузова неизмеримо возросли.
Вентиляционно-отопительная установка, например, состоит из встроенных в корпус кузова труб, по которым свежий воздух вентиляторами подается в пассажирское помещение; фильтров, очищающих, осушающих или увлажняющих воздух; обогревателя (одного или нескольких).
Обогреватель заполнен горячей водой из системы охлаждения двигателя. Его створки направляют теплый воздух к сиденьям, а отходящие от него патрубки — к переднему стеклу. Это предохраняет стекло от запотевания и обледенения. Чтобы вентиляционно-отопительная установка работала надежно, чтобы кузов не слишком нагревался от солнечных лучей и не слишком охлаждался на морозе и ветре, не гудел, как барабан, при колебаниях автомобиля, внутреннюю поверхность кузова покрывают многослойной тепло- и звукоизоляцией из войлока, асбеста, резины, битумной мастики, пластических масс. Затем все это закрывают красивой обивкой.
Самый изысканный комнатный диван кажется очень простым по сравнению с автомобильным сиденьем. Пружины сиденья в кузове заключены в матерчатые чехлы. Чехлы предотвращают шум от касания одной пружины о другую, а заключенный в них воздух служит дополнительным пружинящим элементом подушки. Пружинный каркас подушки покрыт матрацем, в который входят разные материалы, как-то: войлок, прорезиненный волос, или губчатая резина, вата. В новейших конструкциях, впрочем, отказываются от таких сложных и дорогостоящих сидений, тем более, что эластичные шины и рессоры современного автомобиля хорошо защищают кузов от толчков.
Сиденье водителя снабжено специальным механизмом, с помощью которого оно, в зависимости от роста и телосложения водителя, может быть придвинуто к рулю и педалям или отодвинуто от них.
На дверях кузова смонтированы шестеренчатые, а иногда и кнопочные электрические или гидравлические механизмы подъема и опускания стекол, хитроумные замки, ограничители открывания дверей, резиновые уплотнители дверного проема, направляющие шипы и буферы. Окна кузова выполнены из небьющегося или безосколочного стекла.
И все это должно быть очень легким, прочным и дешевым.
Кузова и кабины грузовых автомобилей
Кузов грузового автомобиля предназначен для перевозки личного состава, вооружения, боеприпасов, военно-технического имущества и других грузов. У большинства армейских автомобилей откидным делается только задний борт. Боковые борта жестко прикрепляются к основанию кузова и оборудуются продольными откидными сиденьями в виде решетки с упорами в пол кузова. При перевозке грузов эти сиденья поднимаются на петлях и закрепляются на бортах.
Кузов снабжается тентом. Тент натягивается на каркас, состоящий из дуг, концы которых вставляются в специальные гнезда в боковых бортах.
Автомобильный кузов собирается на нескольких поперечных и двух продольных деревянных брусьях. Продольными брусьями кузов устанавливается иа лонжероны рамы автомобиля и закрепляется на них стремянками.
К полу кузова снизу крепятся ящики для крупного инструмента (мелкий инструмент хранится под сиденьем и за спинкой сиденья водителя), запасных частей и принадлежностей, а также для средств повышения проходимости автомобиля.
Специальные армейские автомобили (штабные, радиостанции, мастерские и т. д.) имеют кузова-фургоны. В этих кузовах установлено различное оборудование и размещается личный состав, работающий с этим оборудованием.
Автомобили-самосвалы в отличие от грузовых автомобилей имеют опрокидывающиеся кузова с задним откидным бортом. Такой кузов опрокидывается при помощи гидравлического подъемного механизма, приводящегося в действие от двигателя автомобиля.
Кабина автомобиля предназначена для размещения водителя и одного двух пассажиров. В ней сосредоточены все органы управления автомобилем.
Каркас кабины изготавливается из стальных штампованных профилей. Кабина облицована тонким стальным листом, приваренным к каркасу точечной сваркой. Кабина крепится к раме обычно в трех точках.
Двери кабины имеют проемы, закрытые стеклами. Эти стекла могут быть подняты или опущены при помощи стеклоподъемников.
На левой стороне кабины крепится зеркало заднего вида.
Внутри кабины имеются пружинные сиденья и спинка, обитые дерматином или автобимом. Выше спинки устанавливается приспособление для крепления личного оружия водителя. За спинкой, а также под сиденьем предусмотрены ящики и приспособления для крепления инструмента водителя и табельного имущества.
Ветровое стекло оборудовано двумя стеклоочистителями с электрическим или пневматическим приводом.
В кабине имеется отопитель, который состоит из дополнительного водяного радиатора 4, подводящего 7 и отводящего 6 воду патрубков, вентилятора 3, воздухозаборного люка 5 и воздухопроводов 1 и 2.
Рис. Отопитель кабины; 1 и 2 — воздухопроводы; 3 — вентилятор; 4 — водяной радиатор; 5 — воздухозаборный люк; 6 — отводящий патрубок; 7 — подводящий патрубок; 8 — кран
Отопитель работает следующим образом. Горячая вода по подводящему патрубку поступает в радиатор, нагревает его и по отводящему патрубку возвращается в систему охлаждения двигателя. Нагретый в радиаторе воздух обогревает кабину, а часть его засасывается вентилятором и по двум воздухопроводам подается к ветровому стеклу через щели в передней стенке кабины.
Степень обогрева кабины регулируется водителем изменением количества воздуха, поступающего через воздухоприемный люк, и горячей воды, подводимой к дополнительному радиатору. Интенсивность обогрева ветрового стекла регулируется вращением рукоятки включателя электродвигателя вентилятора при помощи изменения числа оборотов его вала.