Устройство автомобиля
Автомобиль — это сложная механическая система, состоящая из набора взаимосвязанных узлов и агрегатов, выполняющих различные функции. Традиционно в конструкции автомобиля выделяли три основных блока: двигатель как источник механической энергии, шасси как совокупность элементов передачи крутящего момента к ведущим колёсам и управления автомобилем и кузов как внешняя оболочка и пространство для размещения пассажиров и багажа. С появлением несущих кузовов границы между кузовом и шасси практически стёрлись, отомотив форум но сохранилось функциональное разделение автомобиля на механическую часть, салон, грузовое отделение и внешнее оформление. Подробнее об экстерьере и интерьере автомобиля см. страницы Дизайн автомобиля и Интерьер автомобиля.
Во внутреннем устройстве автомобиля можно выделить шесть структурных компонентов:
- несущую конструкцию;
- двигатель;
- трансмиссию;
- ходовую часть;
- системы управления;
- электрооборудование.
| Устройство автомобиля | ||
|---|---|---|
| Несущая конструкция | Несущая система автомобиля представляет собой остов, к которому крепятся все остальные агрегаты: двигатель, трансмиссия, подвеска, рулевое управление и т.д. Несущее основание должно быть достаточно прочным и жёстким, так как на него приходится основная нагрузка при движении автомобиля. Существует два типа несущих систем: отдельная рама (шасси) и несущий кузов.Рама — это металлическая конструкция, которая несёт на себе кузов и другие компоненты. У автомобилей с отдельной рамой кузов является независимым структурным элементом и крепится к раме с помощью кронштейнов. Рама, двигатель, трансмиссия, подвеска, колёса и системы управления вместе образуют отдельное шасси, способное самостоятельно передвигаться без кузова. Рама обычно сделана из стали или алюминия и сама по себе выступает элементом пассивной безопасности машины.По форме выделяют несколько разновидностей рам:Лонжеронная (лестничная) рама состоит из двух продольных лонжеронов, соединённых поперечинами (траверсами), которые бывают прямыми, К-образными, Х-образными или трубчатыми. Лонжероны имеют прямоугольное швеллерное или замкнутое (короб) сечение, либо круглое сечение (трубчатая рама).Периферийная рама — тоже состоит из продольных лонжеронов, но они расположены по периметру кузова на большом расстоянии друг от друга. В отличие от обычной лестничной, такая рама позволяет значительно опустить пол автомобиля и уменьшить его общую высоту.Хребтовая рама — несущим элементом шасси является толстая центральная труба, соединяющая двигатель, коробку передач и ведущий задний мост.Вильчато-хребтовая и Х-образная рамы — первая представляет собой хребтовую раму с передней и задней вилками для крепления двигателя и заднего моста, вторая — раму с продольными лонжеронами, в центральной части объединёнными в закрытый трубчатый профиль.Несущее основание — хребтовая или лонжеронная рама, объединённая с полом автомобиля для повышения жёсткости, при этом пол в салоне отделён от кузова.Преимущества рамной конструкции заключаются в простоте конвейерной сборки, возможности постоянного изменения дизайна автомобиля, простоте замены повреждённых панелей кузова, способности выдерживать большие нагрузки и хорошей шумо- и виброизоляции салона. В то же время рамные автомобили всегда тяжелее машин с несущим кузовом филат огородников сайт, при этом их конструкция невыгодна с точки зрения безопасности и рационального размещения узлов и агрегатов, а салон меньше по объёму из-за проходящих под кузовом лонжеронов. В наше время рамное шасси сохранилось только на грузовиках, полноразмерных пикапах и больших внедорожниках.В современных легковых автомобилях функции рамы выполняет несущий кузов, который несёт на себе всё внутреннее оборудование. Как правило, такой кузов имеет несущий каркас из сваренных деталей и днище, а к ним крепятся подвижные элементы (двери, капот, багажник). Ранние автомобили с несущим кузовом оснащались приваренной к кузову обычной рамой или передним и задним подрамниками, забиравшими на себя часть нагрузки. Среди несущих кузовов различают каркасно-панельные (все внешние панели закреплены на внутреннем металлическом или деревянном каркасе), скелетные (панели являются несущими наряду с каркасом) и оболочковые (панели сварены в цельный корпус, заменяющий каркас) конструкции. Также существует бескаркасно-скорлупный тип несущего кузова (монокок), выполненный из высокопрочных композитных материалов (стеклопластика, углеродного волокна) и не требующий дополнительных усилений (хотя иногда объединённый с лонжеронными подрамниками).Промежуточное положение между рамой и несущим кузовом занимает т.н. пространственная рама, которая сделана из алюминия или прочной стали и несёт на себе как внутренние агрегаты, так и отдельные панели кузова (обычно алюминиевые или пластиковые). На спортивных и гоночных автомобилях часто использовалась жёсткая пространственная рама из тонких труб. | Лестничная рамаХ-образная рамаХребтовая рамаТрубчатая рамаНесущий кузовМонокок |
| Двигатель | Двигатель — источник механической энергии, необходимой для движения автомобиля. Двигатель вырабатывает механическую энергию за счёт преобразования другого вида энергии (энергии сгорания топлива, электричества, солнечной энергии и т.д.). Соответственно выделяют несколько типов двигателей, различающихся по конструкции и используемому топливу:Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — Поршневой ДВС — Роторно-поршневой ДВС — Газотурбинный ДВСДвигатель внешнего сгорания — Паровой двигательРеактивный двигательЭлектрический двигатель — с питанием от аккумулятора — с питанием от топливных элементов — на солнечных батареяхГибридный двигатель — электромотор + поршневой ДВСВ наше время наиболее распространёнными на легковых автомобилях остаются четырёхтактные поршневые ДВС, которые делятся на бензиновые и дизельные. Конструкция поршневого ДВС включает не только сам двигатель (блок цилиндров, головка блока, КШМ, ГРМ), но и вспомогательные механизмы (системы хранения и подачи топлива, выпуска отработавших газов, охлаждения и смазки). Подробнее см. страницы Двигатель внутреннего сгорания и Виды ДВС. | |
| Трансмиссия | Трансмиссия — это совокупность агрегатов, предназначенных для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам, а также изменения его величины и направления. Простейшим вариантом трансмиссии является прямая передача, соединяющая двигатель с ведущим мостом напрямую. Однако в большинстве случаев частота вращения коленчатого вала поршневого ДВС не совпадает с оборотами колёс, поэтому возникает необходимость изменения передаточного числа трансмиссии. Для этого в состав трансмиссии автомобиля входят следующие компоненты:Сцепление — механизм, соединяющий двигатель с коробкой передач. Устанавливается только на автомобили с механической или роботизированной (секвентальной) коробкой передач. В первом случае сцепление управляется педалью, во втором — автоматически при помощи электроприводов. Сцепление состоит из одного или нескольких фрикционных дисков и пружин, прижимающих их к маховику двигателя. При нажатии педали (выключении сцепления) двигатель разъединён с трансмиссией, при отпущенной педали (включении сцепления) — соединён. Сцепление необходимо выключать при переключении передач, так как под нагрузкой крутящим моментом переключение невозможно. Сцепления бывают однодисковые и многодисковые, сухие и мокрые (работающие в масляной ванне).Коробка передач (КПП) — механизм, предназначенный для изменения частоты вращения приводного вала и преобразования крутящего момента. Коробка передач исправляет несоответствие оборотов коленчатого вала (от 500-800 до 5000-10000 об/мин) и ведущих колёс (0-2000 об/мин) и обеспечивает оптимальное использование мощности и крутящего момента. Коробки передач бывают механические, полуавтоматические, автоматические, вариаторные и автоматизированные (роботизированные). Подробнее см. страницу Коробка передач.Главная передача — механизм, увеличивающий крутящий момент и передающий его к ведущим колёсам. Главные передачи бывают цепные и зубчатые (червячная, коническая, гипоидная и цилиндрическая) http://otomotiv-forum.com. Основной характеристикой главной передачи является передаточное число, показывающее отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Существуют главные передачи с возможностью выбора одного из двух передаточных чисел.Дифференциал — устройство, распределяющее крутящий момент между ведущими колёсами или ведущими мостами. Соответственно дифференциалы бывают межколёсными и межосевыми (в автомобилях с несколькими ведущими осями). Межколёсный дифференциал предотвращает проскальзывание ведущих колёс, возникающее при повороте автомобиля, когда они проходят разный тормозной путь. Дифференциал имеет планетарную конструкцию и состоит из конической зубчатой передачи карданного вала, корпуса и независимых друг от друга шестерней (сателлитов), вращающих полуоси. Обычный дифференциал имеет один недостаток: если одно из колёс теряет сцепление с дорогой, весь крутящий момент передаётся на него, а второе колесо остаётся неподвижным, что приводит к пробуксовке. Эта проблема решается либо ручной блокировкой дифференциала, либо использованием специального дифференциала с ограниченным проскальзыванием. Самоблокирующиеся дифференциалы бывают фрикционные (с вискомуфтой), шестерёнчатые и с электронным управлением.Карданные передачи — служат для передачи крутящего момента между валами, не лежащими на одной прямой или изменяющими свои положения в пространстве. Состоят из карданных валов, шарниров, промежуточных опор и соединительных устройств. В заднеприводных автомобилях обычно используется один карданный вал, соединяющий коробку передач с ведущей осью.Ведущий мост — конструктивный элемент трансмиссии, объединяющий главную передачу, дифференциал и полуоси с ведущими колёсами.Трансмиссия полноприводных автомобилей имеет свои особенности. Различают подключаемый вручную (4WD), подключаемый автоматически и постоянный (AWD) полный привод. В первом случае автомобиль оснащается дополнительной раздаточной коробкой, распределяющей крутящий момент между ведущими мостами, обеспечивающий устойчивое движение машины по бездорожью на понижающих скоростях и отключающая одну ось. Во втором случае обычно применяется вискомуфта в сочетании с самоблокирующимся дифференциалом (Torsen), а в автомобилях с постоянным полным приводом наряду с двумя межколёсными дифференциалами устанавливается центральный межосевой дифференциал. |