Файл: А.В. Буянкин Компоновочные схемы автомобилей. Методические указания к практической работе по курсу Транспортные средства .pdf

1

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курс "Транспортные средства" является одной из специальных дисциплин, определяющих профиль инженера автомобильного транспорта. Этот курс является основой для последующих специальных дисциплин, создает базу для прочного освоения теории эксплуатационных свойств и основ расчета АТС.

Так как автомобиль является предметом труда для инженеров по организации автомобильных перевозок и инженеров по организации дорожного движения, то и тем, и другим знание основ конструкции необходимо для выполнения своих функций.

В основе курса лежит изучение не одной или нескольких конкретных моделей автомобилей, а общих принципов конструкций с выделением типовых схем.

Основными задачами данного курса являются: изучение и анализ принципиальных схем механизмов и систем автомобиля, устройства типовых конструкций, понимание работы и назначения отдельных конструктивных элементов механизмов и систем.

При изучении конструкций механизмов и систем автомобиля необходимо постоянно задаваться рядом вопросов: как работает данный механизм или система и чем обеспечивается их нормальная работа в определенных условиях; чем отличаются механизмы различных типов, их преимущества и недостатки; из каких деталей состоит механизм или система; назначение детали, узла; какую роль в работе играет данный конструктивный элемент; что произойдет, если убрать данный элемент; почему, с какой целью сделано именно так, а не иначе?

При таком подходе вырабатывается способность понимать и свободно разбираться во всем многообразии существующих конструкций автомобилей, самостоятельно анализировать и оценивать уровень их совершенства, выявлять функциональное назначение отдельных элементов.

Изучение конструкций механизмов и систем автомобиля строится по следующей схеме: назначение, классификация, основные требования, принципиальные схемы и их характеристики, устройство и работа типовых конструкций, назначение отдельных конструктивных элементов.

При изучении конструкции и рабочих процессов механизмов и систем АТС в первую очередь необходимо выделить предъявляемые к

2

ним требования, отметить, как эти требования выполняются в существующих конструкциях, а также определить влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на работу, выходные параметры, надежность и долговечность АТС.

2. МЕТОД ЗАНЯТИЙ

Изучение основ конструкции АТС осуществляется студентами самостоятельно с использованием рекомендуемой литературы, методических указаний и материалов лекций. В начале занятия каждому студенту выдается задание по теме. В течение 10 – 15 минут студенты изучают плакаты, макеты узлов АТС, наглядные пособия, после чего докладывают примерно по следующей схеме:

•назначение и принципиальная схема механизма или системы;

•краткое описание устройства и работы; особенности конструк-

ции;

• назначение отдельных элементов механизма или системы. После доклада преподаватель задает дополнительные контроль-

ные вопросы по теме работы.

3. КОМПОНОВОЧНЫЕ СХЕМЫ АВТОМОБИЛЕЙ

Для сравнения приведенных схем принято:

1) легковые автомобили оборудованы четырехдверными закрытыми кузовами типа "седан" и имеют два ряда сидений; грузовые автомобили снабжены бортовой платформой и имеют сдвоенные задние колеса; автобусы одиночные, вагонного типа;

2) сравниваемые автомобили имеют колесную формулу 4× 2 и обладают одинаковыми геометрическими параметрами и параметрами массы, как-то: одинаковой планировкой и размерами салона кузова, одинаковыми размерами и массой грузовой платформы, двигателя, агрегатов трансмиссии и др.

3.1. Компоновочные схемы легковых автомобилей

К настоящему времени, в зависимости от расположения двигателя и ведущих колес, приняты три компоновочные схемы легковых автомобилей:

3

1) классическая (рис. 1, а) – двигатель, сцепление, коробка передач расположены впереди, ведущий мост – задний, его привод осуществляется через карданную передачу (представители – ВАЗ–2107, ГАЗ–

3110);

2)переднеприводная (рис. 1, б) – двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача и дифференциал расположены впереди, продольно или поперечно относительно продольной оси автомобиля, ведущий мост – передний (представители – ВАЗ–2110, "Москвич"–2141);

3)заднемоторная (рис. 1, в) – двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача и дифференциал расположены сзади, продольно или поперечно относительно продольной оси автомобиля, ведущий мост – задний (представитель ЗАЗ–968).

поворачиваемость, а также высокую и стабильную курсовую устойчивость. В связи с относительно большой нагрузкой, приходящейся на ведущие колеса, автомобиль классической компоновки достаточно хорошо преодолевает подъемы и скользкие участки дороги. Однако на автомобиле обычных пропорций, чтобы избежать при торможении блокировки задних колес и возникновения заноса, требуется устанавливать регулятор тормозных сил в приводе задних тормозных механизмов или применять антиблокировочную систему. К преимуществам схемы относится также хорошая доступность к двигателю для его обслуживания и ремонта.

Достоинства переднеприводной компоновки особенно четко проявляются при поперечном расположении двигателя небольшого рабоче-

4

го объема впереди оси передних колес, что позволяет сократить базу примерно на 10% и на столько же уменьшить сухую массу, сравнительно с автомобилем классической компоновки. Двигатель, сцепление, коробка передач и главная передача при такой компоновке образуют единый компактный узел, что удобно как в производстве, так и в эксплуатации. Условия компоновки пассажирского салона хорошие, что объясняется отсутствием туннеля в полу. Вследствие небольшой нагрузки на задние колеса масса перевозимого в багажнике груза может быть принята большей, чем при других компоновочных схемах; объем багажника ограничивается только задним свесом. Большим достоинством схемы является возможность создания полноценных модификаций кузовов типа "универсал". Распределение массы порожнего автомобиля составляет 60/40%, что обеспечивает автомобилю недостаточную поворачиваемость и высокую курсовую устойчивость при любых нагрузках и скоростях. Однако при движении автомобиля на скользкой дороге, особенно на подъеме, сила тяги на ведущих колесах может стать равной силе сцепления колес с дорогой, что может привести к потере управляемости и ограничивает проходимость. С другой стороны, из–за небольшой нагрузки, приходящейся на задние колеса, при торможении возможны их блокировка и занос автомобиля. Чтобы избежать этого, следует обязательно устанавливать регулятор тормозных сил в приводе задних тормозных механизмов или применять антиблокировочную систему. Занос может возникнуть и при очень эффективном торможении двигателем. Недостатками схемы, особенно при поперечном расположении двигателя, являются "теснота" в моторном отсеке и затрудненный доступ к двигателю и агрегатам трансмиссии для их обслуживания и ремонта. Затраты, связанные с применением четырех карданных шарниров равных угловых скоростей в приводе к передним ведущим управляемым колесам при поперечном расположении двигателя, компенсируются тем, что сложная в изготовлении коническая или гипоидная главная передача заменяется более простой – с цилиндрическими зубчатыми колесами.

При заднемоторной компоновке двигатель обычно размещают вдоль автомобиля, за осью задних колес, что связано со стремлением иметь примерно такую же величину заднего свеса, как и при других компоновочных схемах, и одновременно обеспечить хорошую доступность к двигателю и агрегатам трансмиссии для обслуживания и ремонта. При такой схеме обязательно применение независимой подвески

5

задних колес. Двигатель с трансмиссией, как и у переднеприводных автомобилей, образует единый компактный узел. Значения базы и массы автомобиля заднемоторной компоновки приблизительно такие же, как и при переднеприводной компоновке. Распределение массы груженого автомобиля – 42/58 %, что приводит к перегрузке задних колес, вызывает склонность автомобиля к избыточной поворачиваемости и обусловливает недостаточную курсовую устойчивость. Большая нагрузка на задние колеса позволяет автомобилю легко преодолевать подъемы и скользкие участки дороги. При обычной длине переднего свеса объем багажника не может быть достаточным, так как большой объем занимают ниши управляемых колес и элементы рулевого управления. Расположенный сзади двигатель не обеспечивает защиты водителя и пассажиров при наездах и лобовых столкновениях. Другими недостатками схемы являются: длинные коммуникации, тяги и тросы систем управления и наличие туннеля в полу салона для их размещения; недостаточно эффективный обогрев ветрового стекла; повышенный уровень шума в салоне и, как следствие, потребность в дополнительной шумоизоляции задней стенки; невозможность создания полноценных модификаций кузовов типа "универсал" с дверью в задней стенке; недостаточно эффективное охлаждение двигателя.

Сравнительная оценка компоновочных схем легковых автомобилей представлена в табл. 1.

(низшая оценка – 1, высшая – 3)

6

3.2. Компоновочные схемы грузовых автомобилей

Для грузовых автомобилей наиболее распространены четыре варианта компоновочных схем, которые характеризуются взаимным расположением кабины и двигателя:

1) капотная компоновка (рис. 2, а) – двигатель над передним мостом, кабина за двигателем (представитель – КрАЗ–257);

2) короткокапотная компоновка (рис. 2, б) – двигатель над передним мостом, кабина частично надвинута на двигатель (представитель – ЗИЛ–130);

3)"кабина над двигателем" (рис. 2, в) – двигатель над передним мостом, кабина над двигателем (представитель – ГАЗ–66);

4)"передняя кабина" (рис. 2, г) – двигатель сзади переднего моста, кабина максимально сдвинута вперед (представители – КамАЗ–5320,

МАЗ–6422).

дорогам; в порожнем состоянии на задние колеса приходится более 50% массы, что также является положительным фактором.

Компоновочные схемы "кабина над двигателем" и "передняя кабина" относятся к бескапотным.

Преимуществами компоновочной схемы "кабина над двигателем" являются: возможность получить минимальную длину и базу и увели-