Автор: профессор, д.т.н., Александр Болштянский
Продолжение № 3; начало смотрите в номерах журнала от 6 и 11 ноября 2019 года .
3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ
Понятие «автомобиль» включает в себя легковой, грузовой автомобиль и автобус, которые, несмотря на различия, имеют много общего. Конструкция автомобиля состоит из систем, агрегатов, механизмов, сложных и простых узлов и деталей.
Деталь – неразделимый элемент, изготавливаемый из однородного по структуре и свойствам материала без применения при этом каких-либо сбороч-ных операций. Чаще всего деталь изготавливают из цельной заготовки: болт, гайка, шестерня, втулка, вал и др.
Детали, с которых начинается сборка узлов и механизмов, называются базовыми. Это, например, блок цилиндров (рис. 3.1).
Простой узел – это несколько деталей, соединенных между собой с помощью различных соединений, например- шестерня в сборе с валом или осью, соединенная с ними, например, шпонкой (рис. 3.2).
Сложный узел – это сборочная единица, состоящая из нескольких простых узлов, например – поршень (деталь), соединенный через палец с шатуном (палец с шатуном простой узел, см. рис. 3.3).
Механизм – подвижно связанные между собой детали и (или) узлы, совершающие под действием приложенных к ним сил определенное, заранее заданное движение, например – кривошипно-шатунный механизм, состоящий из поршня с шатуном и коленчатого вала, при вращении которого поршень совершает возвратно-поступательное движение. Или кулачковый механизм, ко-торый может придавать выходному звену возвратно-поступательное, или кача-тельное движение (рис. 3.4).
Агрегат – несколько механизмов или сложных узлов, объединенных одной базовой деталью в единое целое и выполняющий определенную функцию или несколько функций, например – коробка перемены передач (рис. 3.5), состоящая из корпуса (базовая деталь) с установленными в нем вала-ми, зубчатыми передачами, муфтами, подшипниками и т.д.
Система – совокупность деталей, узлов, механизмов, агрегатов, взаимодействующих между собой для выполнения определенных функций, например – система зажигания (рис. 3.6), система охлаждения, тормозная система и т.д.
Все механизмы и агрегаты, входящие в автомобиль, условно можно раз-бить на три основные части: двигатель, шасси и кузов.
Двигатель является источником механической, электрической и тепловой энергии, необходимых для движения автомобиля и создания комфортных усло-вий для водителя и пассажиров. Данное определение является справедливым для двигателя внутреннего сгорания. При использовании в качестве мотора электродвигателя, он является источником только механической энергии.
Шасси объединяет все агрегаты и механизмы автомобиля и состоит из трансмиссии, несущей системы и органов управления.
Кузов предназначен для размещения в нем полезного груза и людей.
Грузовые автомобили имеют обычно кузов, разделенный на две части: кабину для водителя и пассажиров и грузовую платформу для грузов.
Легковые автомобили и автобусы имеют кузова, состоящие из трех частей: салон, в котором размещаются водитель и пассажиры, моторный отсек и багажное отделение.
Трансмиссия состоит из механизмов, преобразующих и передающих крутящий момент от двигателя к колесам и вспомогательным механизмам (напри-мер – к лебедке). При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между ведущими коле-сами. Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колес.
Передаточное число трансмиссии выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя и требуемых динамических качеств.
Механическая трансмиссия (рис. 3.7) состоит из сцепления, коробки пере-мены передач (КПП), раздаточных механизмов (у автомобилей повышенной проходимости), карданной передачи, главной передачи, дифференциала и полуосей. Последние три зачастую объединены в один агрегат, называемый ведущим мостом.
Трансмиссии механического типа (обычные и планетарные) в КПП содержат только фрикционные и шестеренчатые устройства. Преимущества их заключаются в высоком коэффициенте полезного действия, небольшой массе и компактности, простоте в эксплуатации и надежности в работе. Недостаток трансмиссии такого типа – ступенчатость изменения передаточных чисел, пони-жающая использование мощности силового агрегата. Длительное время на пе-реключение рычагом передач усложняет управление автомобилем. Именно по-этому спортивные автомобили, оснащенные механической трансмиссией, снаб-жают электронными переключателями передач (кнопками на рулевом колесе, подрулевыми лепестками) и КПП со сверхбыстрыми синхронизирующими сервомеханизмами.
Кроме того, в автомобилях повышенной проходимости специального назначения может применяться гидравлическая трансмиссия, а в автомобилях высокой грузоподъемности (например, в карьерных автосамосвалах) используется электрическая трансмиссия. Существуют и комбинированные трансмиссии – гидромеханические и электромеханические.
Ходовая часть автомобиля (рис. 3.8) представляет собой тележку и состоит из рамы, переднего и заднего мостов, подвесок и колес. У легкового автомобиля роль рамы выполняет кузов, хотя у тяжелых и мощных машин в со-став кузова могут быть включены элементы рамы, и даже может существовать отдельная рама, а кузов выполняет только роль кабины. К раме или несущему кузову крепятся все элементы ходовой части.
Органы управления движением включают рулевое управление и тормоз-ную систему.
В грузовых автомобилях отличительным признаком является взаимное расположение двигателя и кабины водителя (рис. 3.9).
Капотная компоновка (традиционная) предполагает размещение двигате-ля перед кабиной водителя. При этом обзор затруднен, масса ненагруженного автомобиля распределена нерационально. Типичный представитель – автомобили ГАЗ.
Бескапотная компоновка предполагает размещение двигателя позади водителя. Улучшает обзор и распределение массы, но затрудняет доступ к двигателю. Типичный представитель – автомобили КамАЗ.
На легковых автомобилях отличительным признаком является размещение двигателя в передней или задней части автомобиля и выполнение ведущими пе-редних и (или) задних колес.
Классической считается компоновка с передним расположением двигателя и приводом на задние колеса, ее называют заднеприводной.
Переднеприводной называется компоновка с передним расположением двигателя и с приводом на передние колеса. Основное преимущество такой компоновки перед заднеприводной – снижение массы автомобиля до 10%, лучшая управляемость на скользкой дороге, рациональное размещение агрегатов. Недостаток – сложность механизмов привода и управления.
Автобусы компонуют по трем схемам: с передним и задним расположением двигателя и с расположением двигателя под полом.
Переднее расположение применяется для небольших автобусов вместимостью до 30-ти человек в сидячем положении. Как правило, такие автобусы име-ют шасси грузовых автомобилей, что облегчает процесс их проектирования, обслуживания и ремонта. Кроме того, эта компоновка вынужденно используется в сочлененных вариантах конструкции.
Заднее расположение двигателя и его расположение под полом характерно для одновагонных автобусов большой вместимости, в том числе для автобусов, используемых на междугородных и международных маршрутах. Это весьма вы-годно с точки зрения удобства салона, однако такое размещение двигателя предъявляет к его конструкции специальные требования.
Контрольные вопросы к разделу 3
1. Что такое деталь, простой и сложный узел.
2. Что такое механизм, агрегат, система?
3. Из чего состоит кривошипно-шатунный механизм и для чего он предна-значен?
4. Из чего состоит кулачковый механизм и для чего он может использо-ваться?
5. Для чего автомобилю нужен двигатель?
6. Для чего предназначена трансмиссия автомобиля и из чего она состо-ит?
7. Для чего предназначена ходовая часть автомобиля и из чего она состо-ит?
8. Какие системы являются органами управления автомобиля?
9. По какому признаку делятся компоновки грузовых автомобилей?
10. Какими бывают легковые автомобили по компоновке, и какие преиму-щества имеют переднеприводные автомобили?
11. Как компонуются конструкции автобусов, и какие преимущества имеют различные варианты компоновок?
Продолжение следует.
Иллюстрация: dreamfood.info
