Файл: Конструкция автомобилей.pdf

20
– пожаробезопасность (обеспечивается устройствами, предотвращающими вытекание горючих жидкостей, их воспламенения, а также составом отде- лочных и окрасочных материалов).
3. Экологическая безопасность – характеризует степень воздействия автомо- биля на окружающую среду, водителя и пассажиров следующих факторов:
– вредных выбросов с отработавшими газами (в первую очередь это окись углерода, окислы азота, углеводороды, сажа);
– испарений эксплуатационных материалов;
– шума, вибрации;
– экологически вредных материалов, если таковые применяются в конструк- ции автомобиля (например, асбест);
– приспособленностью к утилизации автомобиля в целом, его составляющих и эксплуатационных материалов;
– влияние автомобиля на износ автомобильных дорог.

21
ДВИГАТЕЛЬ
ТРАНСМИССИЯ
НЕСУЩАЯ СИСТЕМА
ПОДВЕСКА НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ
ДВИЖИТЕЛЬ
КУЗОВ
КАБИНА
Рис. 2.1. Схема устройства автомобиля.
– направление потока мощности
– подвеска несущей системы,
– кузов или кабина,
– электрооборудование.
Зачастую несущую систему с подвеской и движитель рассматривают как со- ставляющие элементы группы агрегатов и узлов под названием «ходовая часть».
У ряда автомобилей (например, грузовых) выделяют совокупность механиз- мов агрегатов и систем, обеспечивающих движение и управление автомобилем, в отдельную составную часть под названием шасси. В таких конструкциях в каче- стве двух других составляющих частей автомобиля рассматривают двигатель и кузов.
В состав шасси входят (рис.2.2):
– трансмиссия,
– несущая система,
– колеса (движитель),
– рулевое управление,
– тормозные системы.
В регистрационных документах на автомобиль используется то же понимание термина «шасси», номер шасси наносится на раме автомобиля. Кабина (кузов) также имеет свой номер, зафиксированный в регистрационных документах. В легковых автомобилях, имеющих несущий кузов, шасси отсутствует, узлы, агре- гаты и системы автомобиля крепятся к кузову.
Зачастую термин «шасси» употребляется в другом смысле – для названия ав- томобиля без грузовой платформы или другого оборудования, рис. 2.3, который предназначен для поставки на предприятия, где такое оборудование будет уста- навливаться.
1. Двигатель (силовая установка).
Двигатель в автомобиле является источником механической, электрической и тепловой энергии, необходимой для движения автомобиля, обеспечения безопас- ности движения и создания комфортных условий для пассажиров и водителя.

22
Наибольшее распространение в автомобилях получили поршневые двигатели внутреннего сгорания, представляющие собой агрегат, состоящий из совокупно- сти механизмов и систем, преобразующих тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую.
На автомобилях могут также применяться и другие виды силовых установок – электрические, гибридные.
Рис. 2.2. Шасси автомобиля УРАЛ-4320
Рис. 2.3. Автомобиль УРАЛ-4320 без грузовой платформы

23
2. Движитель.
Это механизм, обеспечивающий взаимодействие автомобиля с опорной по- верхностью и преобразующий механическую энергию двигателя в энергию по- ступательного движения автомобиля.
В автотракторной технике используются следующие виды движителей:
– колесный,
– гусеничный,
– водометный, для движения по поверхности воды плавающей техники,
– комбинированный (сочетания вышеназванных типов движителей).
В автомобиле основным движителем являются колеса (ведущие и ведомые).
3. Трансмиссия или силовая передача.
Трансмиссия представляет собой совокупность агрегатов и узлов, предназна- ченных для передачи механической энергии от двигателя к движителю и преобра- зования этой энергии в удобную для использования в движителе форму. Мосты, как составная часть трансмиссии (там, где они есть), выполняют и поддерживаю- щую функцию, на них закрепляются колесные узлы (движитель).
4. Системы управления.
К этим системам относятся:
– рулевое управление, предназначенное для изменения направления движе- ния автомобиля;
– тормозная система, предназначенная для снижения скорости движения ав- томобиля, его полной остановки и удержания на месте;
– системы управления другими агрегатами и системами автомобиля (двига- телем, трансмиссией, климат-контроль и т.д.).
5. Несущая система.
Несущая система предназначена для крепления всех частей, систем, агрегатов и механизмов автомобиля.
Виды несущих систем:
– рамная (грузовые автомобили, автобусы на базе шасси грузовых автомоби- лей, легковые автомобили большого и высшего классов, легковые автомо- били повышенной проходимости);
– несущий грузов (легковые автомобили и автобусы), в данных системах может присутствовать подрамник для крепления двигателя с коробкой пе- редач, элементов передней или задней подвески.
6. Подвеска несущей системы.
Предназначена для обеспечения упругой связи движителя с несущей системой и обеспечения плавности хода автомобиля.
7. Кузов (кабина).
Кузов предназначен для размещения грузов, водителя, пассажиров и защиты их от внешних воздействий. В ряде случаев кузов является несущей системой. К системе автомобиля «кузов» относят также узлы, агрегаты и подсистемы, не по- павшие в другие системы автомобиля (световые приборы, стеклоочистители, сис- темы отопления и вентиляции, устройства безопасности и т.п.).
8. Электрооборудование.

24
Можно выделить в отдельную составляющую ряд узлов, агрегатов, приборов, выполняющих различные функции, но объединенные по принципу одинакового вида используемой энергии – электрической. Элементы электрооборудования яв- ляются частью других систем автомобиля.
2.2. Компоновка силового привода легковых автомобилей
Под термином «компоновка автомобиля» понимается взаимное расположение основных систем автомобиля: двигателя, трансмиссии, кузова, движителя, систем управления. На общую компоновку автомобиля определяющее влияние оказывает компоновка силового привода, т.е. расположение двигателя и ведущей оси (осей), а, следовательно, и агрегатов трансмиссии.
Теоретически существует шесть вариантов компоновки силового привода лег- ковых автомобилей:
– двигатель спереди, привод на переднюю ось (передний привод);
– двигатель спереди, привод на заднюю ось (заднеприводная, в том числе и классическая компоновка);
– двигатель спереди, привод на переднюю и заднюю оси (полный привод);
– двигатель сзади, привод на переднюю и заднюю оси (заднемоторная или среднемоторная компоновки с приводом на все колеса);
– двигатель сзади, привод на заднюю ось (заднемоторная или среднемотор- ная компоновки);
– двигатель сзади, привод на переднюю ось (данная компоновка в реальных конструкциях не используется из-за недостаточной нагрузки на ведущую переднюю ось).
В той или иной мере первые пять из перечисленных схем реализованы в авто- мобилях, как в серийных, так и опытных экземплярах. Среди экономичных авто- мобилей крупносерийного производства в настоящее время доминируют две кон- цепции: передний привод и классическая компоновка.
Популярная ранее заднемоторная компоновка, рис. 2.4а, в настоящее время практически не используется. Среднемоторная компоновка, рис. 2.4б, в том числе со всеми ведущими колесами, применяется на спортивных дорогих автомобилях.
Полный привод используется в автомобилях повышенной проходимости, а также в легковых автомобилях ограниченной проходимости с целью повышения их устойчивости на скользких и мокрых дорогах.
2.2.1. Заднеприводная компоновка
Двигатель на автомобиль устанавливается таким образом, что его ось парал- лельна оси автомобиля (продольное расположение двигателя). Разновидности заднеприводной компоновки:
– двигатель и коробка передач расположены спереди, главная передача и дифференциал – сзади (классическая компоновка), рис.2.5;
– двигатель – спереди, коробка передач в блоке с главной передачей – сзади, так называемая схема «трансэксл», которая широкого распространения не получила, хотя имеет ряд положительных качеств (увеличивается нагрузка

25 на ведущую ось, т.е. улучшаются сцепные свойства автомобиля, а также вал между двигателем и коробкой передач может быть тоньше, чем валы карданной передачи в автомобиле классической компоновки).
Классическая компоновка широко используется в современных автомобилях как отечественного (ВАЗ, ГАЗ, ИЖ), так и зарубежного («Даймлер-Бенц»,
«BMW», «Опель», «Порше») производства.
Свойства автомобилей классической компоновки:
– желаемая нагрузка на передние управляемые колеса (двигатель располага- ется примерно над центром передней подвески, иногда его смещают чуть назад для увеличения нагрузки на заднюю ось);
– большой объем заднего моста при независимой задней подвеске (рис. 2.6), что приводит к уменьшению объема багажника, необходимости установки топливного бака в багажнике, однако на ряде конструкций, где вместо мос- та используется подвесной редуктор с приводом на колеса отдельными ва- лами (рис. 2.7), этот отрицательный эффект снижается;
– наличие тоннеля для карданного вала, что уменьшает объем салона авто- мобиля;
– простой механизм привода управления коробкой передач для напольного расположения рычага переключения передач;
– оптимальный к.п.д. на прямой передаче;
– несложная установка гидромеханической коробки передач;
– возможность установки двигателей увеличенного рабочего объема, как за счет диаметра цилиндров, так и за счет количества цилиндров (пространст- во между арками колес не накладывает ограничения на данное мероприя- тие);
– повышается безопасность при фронтальном ударе, т.к. энергия удара час- тично поглощается двигателем и трансмиссией;
– благоприятные пространственные возможности для оформления передней подвески и рулевого управления;
– больший возможный угол поворота управляемых колес;
– для автомобилей класса ниже среднего характерны меньшие усилия на ру- левом колесе, однако, при возрастании массы автомобиля возрастает на- а) б)
Рис. 2.4. Заднемоторная (а) и среднемоторная (б) компоновки силового привода легковых автомобилей

26 грузка на переднюю ось, следовательно, возникает необходимость уста- новки усилителя рулевого управления;
– больший передний свес по сравнению с вариантом поперечного располо- жения двигателя при переднем приводе;
– увеличенная масса по сравнению с переднеприводными автомобилями (в основном за счет трансмиссии);
– хорошая возможность использования прицепов (нагрузка на ведущую зад- нюю ось возрастает);
– трудности в реализации тяговых сил при пониженном коэффициенте сцеп- ления (дождь, снег), т.к. распределение веса между передней и задней осями примерно равно 55% и 45%;
– при движении на подъеме автомобиль классической компоновки имеет преимущество перед переднеприводным (нагрузка на заднюю ось возрас- тает);
– относительно малое (8-10%) изменение распределения нагрузки по осям при полной загрузке автомобиля;
– потеря устойчивости при пробуксовке задних колес;
– при прямолинейном движении ведущие колеса идут в колее передних, т.е. понижается вероятность аквапланирования, но при повороте это преиму- щество теряется, и возможен занос;
– меньше тормозной путь из-за более простого распределения тормозных сил, но недостаточно нужная устойчивость при торможении на скользких дорогах, при торможении двигателем на низшей передаче, а при переклю- чении с высшей на низшую – возможен юз ведущих колес и занос автомо- биля.
В целом классическая компоновка наиболее благоприятна для легковых авто- мобилей среднего и высокого классов.
Рис. 2.5. Классическая компоновка легкового автомобиля: 1 – двигатель, 2 – коробка пере- дач, 3 – главная передача, 4 – карданная пе- редача