Конструкция несущего кузова автомобиля
Содержание:
- ЗАЗ-965/966/968
- Volkswagen Beetle
- Электрооборудование
- Назначение, виды
- Типы стали в конструкции несущего кузова
- Общее устройство автомобиля
- Тормозная система
- Несущее днище
- Автомобильный двигатель, его виды
- Металлическая часть кузова состоит из следующих кузовных деталей:
- Металлическая часть кузова состоит из следующих кузовных деталей:
- Кузов
- Рулевое управление
- Характеристики несущего кузова
- Уплотнение двери
- Двигатель
- Кузов
- Пенный наполнитель внутри закрытых конструкций несущего кузова
- Основные элементы автомобиля
ЗАЗ-965/966/968
«Запорожец» стал первой доступной широким массам людей советской моделью, и с самого начала производства спрос намного превышал предложение. Звезда отечественного автопрома выпускалась в трех модификациях в течение тридцати с лишним лет — с 1960 по 1994 годы.
Знакомому многим специфическому звуку машины способствовала экзотическая конструкция V-образного, 4-цилиндрового мотора с воздушным охлаждением. Несмотря на визуальную схожесть с «Фиатом», с инженерной стороны ЗАЗ-965/966/968 были оригинальными моделями.
Все «Запорожцы» выделялись выдающейся (если сравнивать с другими легковыми автомобилями) проходимостью. Этому способствовала мощная ведущая часть, 20-сантиметровый клиренс, независимые подвески и невысокая масса машины. Правда бывало, что капризный двигатель плохо заводился, а воздушное охлаждение не всегда спасало от перегрева.
Volkswagen Beetle
Простое по реализации инженерное решение с размещенным сзади двигателем в Volkswagen Beetle унаследовали многие малолитражки — Fiat, BMW, отечественный «Запорожец». Знаменитый «Жук» оказал влияние и на линейку легендарных спорткаров Porsche. Данная модель Volkswagen (в разных модификациях) выпускалась с 1938 по 2003 годы.
Машина выделялась расположением цилиндров и воздушным охлаждением мотора объемом 1,1-1,6 л. Популярность «Жука» была настолько высока, что даже в тяжелые послевоенные годы модель успешно продавалась по всему миру.
Volkswagen Beetle — самый массовый автомобиль в истории, проданный в количестве 22 миллиона единиц. Последние модели собирали на конвейере в Бразилии. Современная реинкарнация знаменитой машины похожа на легенду лишь внешне, двигатель у нее расположен спереди.
Электрооборудование
- аккумуляторную батарею;
- генератор;
- систему зажигания;
- световую оптику и систему освещения салона;
- приводы электродвигателей вентиляторов, стеклоочистителей, стеклоподъёмников и других устройств;
- обогрев стёкол и салона;
- всю электронику автоматической коробки передач, бортового компьютера и защитных систем (ABS, SRS), управления двигателем и других;
- гидроусилитель руля;
- противоугонную сигнализацию;
- звуковой сигнал.
https://youtube.com/watch?v=LaEVsfJUpFU
Это неполный перечень устройств, входящих в электрооборудование авто и потребляющих электроэнергию.
Устройство кузова автомобиля и всех его составных частей необходимо знать каждому водителю, чтобы поддерживать машину всегда в исправном состоянии.
Назначение, виды
Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.
Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.
Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.
При этом было разработано несколько типов рам, каждая из которых обладает своими конструктивными особенностями. Все их можно разделить на:
- Лонжеронные
- Хребтовые
- Пространственные
Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.
Типы стали в конструкции несущего кузова
Сталь по-прежнему самый часто используемый материал при изготовлении различных видов транспорта. При изготовлении силовых элементов несущего кузова применяется высокопрочная сталь, высокопрочная низколегированная сталь и сверхпрочная сталь. Предел прочности такой стали в 2–4 раза больше обычной, низкоуглеродистой стали. Штампование ещё больше усиливает прочность панелей. Применение высокопрочной стали, позволило автопроизводителям уменьшить толщину листового металла при изготовлении структурных элементов без ухудшения прочности кузова.
На некоторых современных автомобилях структурные элементы кузова могут быть сделаны, из комбинации разных типов стали. Лазером сваривается сталь разной толщины и прочности. Получается одна цельная панель.
Общее устройство автомобиля
Конструкция автомобиля не так уж и сложна, как может показаться на первый взгляд. Совершенно любое транспортное средство состоит из пяти основных частей – мотор, ходовая часть, трансмиссия, кузов, электрооборудование и система управления.
Мотор
Двигатель – сердце автомобиля, задачей которого является преобразование тепловой энергии (сгоревшего топлива) в энергию механическую. После чего она передается через трансмиссию на колеса.
Ходовая часть
Множественные узлы и агрегаты, заставляющие автомобиль двигаться, относят к ходовой части – мосты, колеса и подвеска (задняя и передняя).
Трансмиссия
Основные составляющие трансмиссии:
- ведущий мост;
- коробка передач (КПП);
- ШРУСЫ;
- сцепление.
Задачей трансмиссии является передача крутящего момента на колеса машины с вала двигателя.
Электрооборудование и система управления
Составляющие электрооборудования:
- батарея (АКБ);
- электропроводка;
- генератор.
Механизм управления автотранспортным средством представлен рулем, связанным с передними колесами. С помощью руля определяется угол поворота и направление движения автомобиля. Тормоза – еще одна важная составляющая системы управления ТС, отвечающая за снижение его скорости и полной остановки.
Кузов
Практически все агрегаты и узлы крепятся к несущей части автомобиля – кузову.
Составляющие кузова:
- лонжероны;
- крыша транспортного средства;
- днище;
- моторный отсек;
- прочие навесные составляющие.
Это разделение весьма условно, поскольку все детали в автомобиле, так или иначе, взаимосвязаны.
Конструкция ТС постоянно совершенствуется, все больше начиняется электроникой, автоматикой. Производители работают над повышением безопасности эксплуатации ТС, топливной экономичности, снижением уровня шума и токсичности выхлопных газов.
Тормозная система
Существует три варианта системы торможения: рабочая, стояночная, запаснаяТормозная система бывает следующих видов по типу привода:
- механическая;
- гидравлическая;
- пневматическая;
- комбинированная.
На современных легковых авто устанавливается тормозная система с гидроприводом, которая состоит из следующих элементов:
- педали тормоза;
- главного гидроцилиндра тормозной системы;
- заправочного бачка главного цилиндра, для заправки тормозной жидкости;
- вакуумного усилителя, имеющегося не во всех моделях;
- системы трубопроводов для переднего и заднего тормоза;
- тормозных цилиндров колёс;
- тормозных колодок, прижимаемых колесными цилиндрами к ободу колеса при торможении транспортного средства.
Типы кузова автомобилей
Несущее днище
Несущее основание автомобиля — это промежуточный этап между рамной конструкцией и несущим кузовом. В этом варианте рама объединяется с полом кузова. Самым массовым и самым известным обладателем несущего днища является германский «Фолькваген Жук», у которого кузов крепился к плоской панели пола на болтах. Также по схожему принципу выполнен другой массовый автомобильчик из соседней Франции — Renault 4СV аналогичной с «Жуком» заднеприводной компоновки.
Такая конструкция достаточно технологична при крупносерийном производстве, и притом удается обеспечить низкий центр тяжести машины и низкий уровень пола в салоне. У большинства современных автобусов днище также является несущим, только кузов к нему приваривается, а не прикручивается.
Автомобильный двигатель, его виды
Сердцем авто, его главным узлом является двигатель. Именно эта часть автомобиля создаёт крутящий момент, который передаётся на колёса, заставляя машину перемещаться в пространстве. Сегодня существуют следующие основные виды автодвигателей:
- ДВС или двигатель внутреннего сгорания, который для получения механической энергии использует энергию сжигаемого в его цилиндрах топлива;
- электродвигатель, работающий от электрической энергии аккумуляторных батарей или водородных элементов (автомобили на водородных элементах сегодня уже имеются у большинства ведущих автостроительных компаний как опытные образцы и даже имеются в мелкосерийном производстве);
- гибридные двигатели, соединяющие в одном агрегате электродвигатель и ДВС, соединительным звеном между которыми выступает генератор.
Он являет собой комплекс механизмов, которые преобразуют тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую
По типу сжигаемого топлива все ДВС делятся на следующие разновидности:
- бензиновые;
- дизельные;
- газовые;
- водородные, в которых топливом выступает жидкий водород (устанавливаются лишь на опытных моделях).
По конструкции ДВС бывают:
- поршневые;
- роторно-поршневые;
- газотурбинные.
Металлическая часть кузова состоит из следующих кузовных деталей:
- Днище кузова (обрабатывается антикоррозийными материалами для уменьшения коррозии);
- Крыша кузова;
- Крылья кузова (обрабатываются антикоррозийными материалами для уменьшения коррозии);
- Панели кузова;
- Двери кузова(крепятся к стойкам кузова петлями, которые держатся винтами, с помощью которых регулируются двери по вертикали и горизонтали); Замки на дверях имеют специальную конструкцию, которая исключает открытие двери даже при ДТП.
- Капот кузова;
- Крышка багажника.
Спереди и сзади кузова установлены бампера. На современных автомобилях бампера изготавливаются из пластмассы или других схожих материалов. В случае ДТП именно бампер автомобиля первый воспринимает на себя удар.
Для размещения водителя и пассажиров в салоне автомобиля устанавливаются сиденья. Устанавливаются сиденья автомобиля на специальные салазки, которые позволяют регулировать сиденье в продольном направлении. Также можно регулировать наклон сиденья, что обеспечивается специальными ручками по бокам сидений. Регулировка наклона сиденья может осуществляться вплоть до установки спального места.
С недавнего времени очень популярными стали автомобили с формами кузова «хэтчбэк» и «универсал». Такая популярность объясняется возможностью трансформировать автомобиль как под грузовой, так и под пассажирский вариант.
Металлическая часть кузова состоит из следующих кузовных деталей:
- Днище кузова (обрабатывается антикоррозийными материалами для уменьшения коррозии);
- Крыша кузова;
- Крылья кузова (обрабатываются антикоррозийными материалами для уменьшения коррозии);
- Панели кузова;
- Двери кузова(крепятся к стойкам кузова петлями, которые держатся винтами, с помощью которых регулируются двери по вертикали и горизонтали); Замки на дверях имеют специальную конструкцию, которая исключает открытие двери даже при ДТП.
- Капот кузова;
- Крышка багажника.
Спереди и сзади кузова установлены бампера. На современных автомобилях бампера изготавливаются из пластмассы или других схожих материалов. В случае ДТП именно бампер автомобиля первый воспринимает на себя удар.
Для размещения водителя и пассажиров в салоне автомобиля устанавливаются сиденья. Устанавливаются сиденья автомобиля на специальные салазки, которые позволяют регулировать сиденье в продольном направлении. Также можно регулировать наклон сиденья, что обеспечивается специальными ручками по бокам сидений. Регулировка наклона сиденья может осуществляться вплоть до установки спального места.
С недавнего времени очень популярными стали автомобили с формами кузова «хэтчбэк» и «универсал». Такая популярность объясняется возможностью трансформировать автомобиль как под грузовой, так и под пассажирский вариант.
Кузов
Главная и самая дорогая часть автомобиля — кузов. Корпус автомобиля защищает все внутренние агрегаты, но это одновременно и основа, на которой держится большинство автомобильных узлов. Главные элементы кузова:
- крыша;
- передние и задние крылья;
- передний, задний бампер;
- рама лобового стекла;
- передняя, задняя панель;
- дверные стойки;
- днище;
- двери, капот, крышка капота;
- пороги.
Если концепция автомобиля предполагает наличие рамы как несущего узла, кузовные запчасти располагаются на раме (шасси). В безрамных конструкциях несущая нагрузка ложится на кузов. По типу действующих нагрузок кузов разделяют:
- Несущий. До 80 % легковых автомобилей имеют несущую конструкцию кузова, если нет рамы. На деталь приходится до 90% всей динамической нагрузки, которую испытывает машина во время езды.
- Полунесущий. Схема предполагает распределение части нагрузки на кузов, который жестко соединен с рамой (сидит на ней).
- Разгруженный кузов. Не имеет жесткого сварного соединения с рамой, устанавливается на шасси через другие детали соединения. Единственную нагрузку, которую испытывает элемент, — это вес груза в кабине. Часто используется на внедорожниках и грузовых машинах.
В зависимости от типа сборки кузов разделяется на классы:
- Каркасный. В конструкции присутствует жесткий общий каркас, к которому присоединяются детали облицовки. Облицовочные элементы нагрузки не испытывают. Исключение – лобовое стекло.
- Скелетный тип (полукорпусной, полукаркасный). В конструкции используются несколько главных частей каркаса: дуга, усилитель. Нагрузка распределяется как на кузовной скелет, так и на детали облицовки.
По количеству видимых внутренних объемов различают виды кузова:
- однообъемные;
- полутораобъемные;
- двух- и трехобъемные.
К однообъемному типу кузова можно отнести комплектации Renault Megane Scenic и Toyota Avensis Verso последнего поколения. Если смотреть на автомобиль сбоку, четко виден только один объем. Трехобъемные кузова — это классические седаны, где каркас автомобиля разделен на части: салон, багажник и моторный отсек.
Устройство кузова автомобиля зависит от конкретной модели, но для всех классов характерно наличие этих основных деталей.
Передняя часть
Если рассматривать кузов автомобиля на примере всех поколений ВАЗ, то можно определить главные детали передней части, в который входит моторный и пассажирский отсек:
- поперечины верхняя и нижняя;
- лонжероны фронтальные;
- поперечина двигателя;
- стойка кузова передняя правая;
- стойка кузова передняя левая;
- обвес кузова;
- стойка кузова центральная;
- панель рамы лобового стекла;
- передние крылья;
- бампер передний правый, левый.
Крылья, бампер и обвес — элементы кузовной облицовки. Главные детали передней части кузова: передняя балка и лонжероны. Эти элементы принимают на себя всю нагрузку при лобовом столкновении. Правильно выверенная геометрия кузова не позволит двигателю влететь в салон: он провалится под днище.
Задняя часть
Основные кузовные детали задней части авто — задняя панель, нижняя поперечина, крылья и бампер. В скелетной конструкции навесными элементами остаются:
- панель рамы заднего стекла;
- задние двери;
- боковая панель крыши;
- задний лонжерон;
- пороги;
- крышка багажника.
Задняя часть автомобиля в кузовной конструкции купе не имеет центральной стойки, которая поддерживает крышу. Это главное отличие купе от седана.
К задней части кузова относят и пассажирский отсек, бывают комплектации авто одного модельного года на два или три ряда сидений.
Несущие элементы кузова и навесные боковые детали изготавливаются из высокопрочного металла необходимой жесткости, они способны обеспечить пассивную безопасность пассажиров при боковом столкновении.
Днище
На днище кузова ложится 60 % всего веса автомобиля. Элемент изготавливается из металла и в обязательном порядке проходит горячую оцинковку. Исключением остаются автомобили китайского производства. Отсутствие антикоррозийного покрытия приводит к тому, что днище автомобиля на второй год начинает гнить. Основные элементы:
- усилитель передней стойки;
- порог кузова;
- задняя поперечина пола;
- задний пол.
Крыша
В зависимости от конструкции кузова автомобиля крыша может быть панорамной, изготовленной из прозрачного пластика или стекла или цельной. По конструкции крыши кузов относится к открытому или закрытому типу. Закрытый вариант встречается на таких концепциях:
- седан;
- универсал, лифтбек;
- хэтчбек, фастбек;
- купе;
- лимузин;
- минивэн, микроавтобус;
- хардтоп (жесткий верх).
К открытым типам кузова (без крыши или со съемной конструкцией) относят комплектации:
- кабриолет;
- родстер, фаэтон;
- ландо, брогам.
Рулевое управление
Главные внутренние детали кабины со стороны водителя — это рулевое колесо и торпеда — панель управления и контроля за всеми автомобильными системами. Рулевое управление предназначено для передвижения автомобиля и состоит из главных запчастей.
- руль (рулевое колесо) с колонкой;
- механизм рулевой:
- привод (боковые тяги, поворотный и маятниковый рычаг);
- усилитель руля.
Конструктивно усилители руля, призванные облегчать водителю поворот рулевого колеса, перешли на легковые автомобили с грузового транспорта. Например, при повороте руля КАМаЗа без гидроусилителя водителю пришлось бы приложить усилие, равное повороту груза весом в 400 кг. В зависимости от типа используемого усиления приводы называются и классифицируются на гидравлические, механические, пневматические и пр.
Система рулевого управления остается самой простой в комплектации автомобиля, но одной из самых важных. Рулевой привод соединяет рулевое колесо с передними колесами через рулевой механизм. Передача вращательного движения колеса переходит в поступательное движение рейки в горизонтальной плоскости.
Характеристики несущего кузова
Конструкция кузова сделана из комбинации прессованных листовых панелей разных форм, соединённых в единую конструкцию при помощи точечной контактной сварки. Кузов получается относительно лёгким и очень прочным.
Такой тип конструкции часто сравнивают со скорлупой яйца. Если пытаться раздавить яйцо, прилагая усилие продольно, с противоположных концов, то это будет сделать не просто. Так получается из-за того, что вся сила не концентрируется в одном месте, а рассеивается по всей скорлупе. Подобным образом функционирует несущий кузов. В рамных автомобилях, которые были до появления несущих кузовов, рама принимала на себя все нагрузки, а кузов обеспечивал только функциональные нужды. В несущем же кузове силовые элементы являются частью кузова, который, в свою очередь, состоит из множества панелей, приваренных друг к другу и образующих единую конструкцию. Даже вклеенные стёкла автомобиля (лобовое и заднее) влияют на общую жёсткость. Таким образом, нагрузка распределяется по всему кузову.
Благодаря отсутствию рамы, автопроизводители получили возможность делать автомобили более компактным и лёгкими, а также появилась большая свобода в дизайне.
Недостатками несущего кузова можно считать шум и вибрацию, которая больше передаётся на кузов, чем на рамном автомобиле. В современных автомобилях эта проблема решается благодаря применению шумо-вибро изолирующих материалов.
В несущих кузовах используется достаточно тонкий листовой металл, прочность которого увеличена благодаря штампованию. Силовые элементы сделаны из высокопрочной стали. В таких типах кузовов ржавчина может влиять на структурную жёсткость кузова и на безопасность. Поэтому антикоррозионная защита, в особенности структурных элементов, очень важна.
Несущий кузов даёт преимущество более низкого центра тяжести автомобиля, увеличивается экономия и рейтинг безопасности. Благодаря более низкому центру тяжести улучшается устойчивость и управляемость и уменьшается вероятность переворота автомобиля.
Неоднократно проводились краш-тесты с автомобилями, имеющими рамную конструкцию и автомобилями с несущим кузовом. Автомобили с несущим кузовом показывают лучшую безопасность при фронтальном столкновении и при перевороте, но немного худшую безопасность при боковых столкновениях.
Рассмотрим конструкцию несущего кузова, разделив её на три части: переднюю, центральную и заднюю.
Уплотнение двери
У всех четырех дверей для защиты внутреннего помещения кузова от воды и пыли применено двойное уплотнение. Первое уплотнение — наружное, осуществляется непрерывным уплотнителем 2 из губчатой резины, приклеенным к двери по всему ее периметру, включая верхние рамки двери 7. У замочного хорда передней двери уплотнитель дополнительно прижат стальной накладкой.
Второе уплотнение 4 — внутреннее, выполнено в виде упругого, также непрерывного резинового профиля, прикрепленного к дверному проему кузова. В нижней части дверного проема на участке порога уплотнитель 4 прижат к фланцу проема облицовкой 8 порога.
Поворотное стекло окна снабжено резиновыми уплотнителями 1 и 8. Опускное стекло 5 уплотняется ворсовыми желобками 6, по которым скользит стекло, а также внутренним ворсовым уплотнителем 2 па подоконной накладке 3 двери и наружным резиновым уплотнителем 6, зажатым в нижней декоративной накладке 7 двери.
Эффективность основного наружного уплотнения двери зависит прежде всего от натяга (регулируемого положением защелки замка на стойке кузова), при котором дверь закрывается от легкого толчка, а губчатые уплотнители деформируются до такой степени, что между ними и дверью нет щелей. Для этого проверяют плотность прилегания уплотнителей двери к ее проему, натирая уплотнители мелом. При захлопывании двери на кузове должен оставаться отпечаток мела.
Если при хорошо отрегулированном натяге двери и правильной работе замка отпечаток мела имеет пропуск, то в этих местах нужно осторожно отделить уплотнитель от двери и подложить под него на клею резиновую подкладку требуемой толщины
Двигатель
Главная классификация силовых агрегатов автомобилей проходит по типу потребляемого топлива. Сегодня это бензин, дизельное топливо (солярка) и газ. Гибридные автомобили использую два вида моторов: ДВС и электродвигатель. Электромобили используют только заряд аккумуляторной батареи.
Главные элементы ДВС независимо от типа используемого топлива:
- блок цилиндров;
- кривошипно-шатунный механизм;
- поршни, кольца;
- ГРМ.
Неправильно говорить, что в ДВС есть главные и второстепенные элементы. Выход из строя самой даже незначительной детали — втулки, сальника, кольца — может привести к блокировке работы всего агрегата.
Кузов
В большинстве автомобилей сегодня кузов является несущим, который состоит из отдельных элементов, соединенных сваркой. Кузова сегодня очень разнообразны. Основным считается закрытый тип, имеющий один, два, три, а иногда даже четыре ряда сидений. Может сниматься часть или даже полностью крыша. Она при этом бывает жесткой или мягкой.
Если крыша снимается посередине, то это кузов тарга.
Полностью снимаемый мягкий верх получается в кабриолете.
Если же он не мягкий, а жесткий, то это кабриолет хардтоп.
На универсале, похожем на седан, наблюдается некоторая пристройка над багажным отсеком, что и является отличительным признаком.
А фургон получится уже из универсала в случае, если задние двери и окна заделать.
При грузовой платформе за кабиной водителя кузов называется пикапом.
Купе — это двухдверный закрытый кузов.
Такой же, но с мягким верхом получил название родстер.
Грузопассажирский кузов с задней дверью сзади называется комби.
Лимузин — закрытый тип с жесткой перегородкой за передними сидениями.
Из статьи мы выяснили из чего состоит автомобиль. Важна исправная работа всех составляющих, а она лучше понимается и чувствуется, когда есть соответствующие знания.
Пенный наполнитель внутри закрытых конструкций несущего кузова
Расположение пенного наполнителя внутри закрытых конструкций кузова может варьироваться у разных автомобилей. Пена может располагаться в порогах, стойках кузова, лонжеронах. Пенный наполнитель используется для уменьшения шума, вибрации и увеличения прочности кузова.
Нежелательно сваривать панели рядом с местом, где расположен пенный наполнитель. Если есть такая необходимость, то наполнитель нужно сначала удалить, а потом восстановить по завершению ремонта.
Пенный наполнитель не плавится и не горит, если резать «болгаркой» часть кузова рядом с ним.
Для замены специального пенного наполнителя не рекомендуется использовать строительную пену.
Основные элементы автомобиля
Очень правильно начинать вождение именно с изучения общего устройства автомобиля. Никогда не знаешь, что может произойти в пути. Банально водитель должен понимать, где находится двигатель, чем отличается моторное масло от смазки для коробки передач, либо отличать радиатор печки от радиатора охлаждения двигателя.
Конструктивно машину можно разделить на 5 компонентов. Современный автомобиль состоит из:
- кузова;
- ходовой части;
- трансмиссии;
- мотора;
- систем управления и электрооборудования.
Не вдаваясь в более тонкие нюансы и подробности, нужно изучить особенности каждой составной части транспортного средства.