Схемы компоновки автомобилей

Автор: Пользователь скрыл имя, 22 Ноября 2012 в 13:54, реферат

Описание работы

От компоновки автомобиля в существенной степени зависят эксплуатационные свойства. Компоновка определяет габаритные параметры автомобиля, распределение его массы по осям, степень использования габарита в плане под грузовую платформу, в некоторой степени схему ходовой части и трансмиссии, рабочее место, удобство работы водителя, технического обслуживания и ремонта и, как следствие, устойчивость, проходимость, управляемость, грузовместимость и другие показатели, характеризующие эффективность использования автомобиля. Поэтому при проектировании компоновке уделяется особое внимание.

Содержание

Введение.
Классическая компоновка.
Компоновка с задним расположением двигателя.
Компоновка с передним расположением двигателя.
Заключение.
Список используемой литературы.

Работа содержит 1 файл

авто.doc

1. Введение.
2. Классическая компоновка.
3. Компоновка с задним расположением двигателя.
4. Компоновка с передним расположением двигателя.
5. Заключение.
6. Список используемой литературы.

Первые автомобили отличались от конных экипажей главным образом отсутствием лошади. Ведь об оптимальном расположении агрегатов тогда никто не думал. Проблема обеспечения хорошей устойчивости и управляемости перед конструкторами в то время просто не стояла. Но скорости росли, требования к машинам тоже и постепенно автопроизводители разработали несколько различных компоновок, каждая из которых обладает своими особенностями.

От компоновки автомобиля в существенной степени зависят эксплуатационные свойства. Компоновка определяет габаритные параметры автомобиля, распределение его массы по осям, степень использования габарита в плане под грузовую платформу, в некоторой степени схему ходовой части и трансмиссии, рабочее место, удобство работы водителя, технического обслуживания и ремонта и, как следствие, устойчивость, проходимость, управляемость, грузовместимость и другие показатели, характеризующие эффективность использования автомобиля. Поэтому при проектировании компоновке уделяется особое внимание.
Различают общую компоновку автомобиля, под которой понимают главным образом расположение двигателя, кабины и платформы (обычно оценивают только расположение двигателя и кабины, так как размещение платформы получается произвольным) и компоновку ходовой части и трансмиссии. В наибольшей степени техническое совершенство автомобиля и его приспособленность к выполнению тех или иных эксплуатационных задач зависит от общей компоновки. Компоновка ходовой части и трансмиссии влияют лишь на некоторые эксплуатационные свойства.

Известны три основные компоновочные схемы автомобиля: классическая (силовой агрегат расположен спереди, ведущие колеса задние); с задним расположением двигателя; с силовым агрегатом, расположенным спереди, ведущие колеса передние (переднеприводная).

В этом случае двигатель и коробка передач размещаются в передней части автомобиля, а крутящий момент передается на задние колеса. Причем поначалу для этого использовались цепи (такую схему в конце 19 века предложил знаменитый конструктор Эмиль Левассор), а позднее, по предложению не менее известного инженера Луи Рено, их заменили привычным карданным валом.

У машины с классической компоновкой развесовка (распределение массы по осям), как правило, близка к оптимальным 50/50. В результате автомобиль хорошо слушается руля, а его шины изнашиваются более равномерно. Кроме того, такие модели зачастую отличаются достаточно большим багажником, поскольку его объем ограничивается лишь элементами подвески и привода колес.
Тем не менее, классическая схема расположения агрегатов обладает существенными недостатками. Прежде всего, такие автомобили отличаются неважной устойчивостью. Попробуем провести простой эксперимент – быстро толкать пальцем, лежащий на столе карандаш. Он все время будет стремиться куда-нибудь повернуть. То же самое происходит и с машиной. Причем возникающий занос в данном случае прогрессирующий – сила инерции стремится еще больше развернуть автомобиль. Многим водителям столь азартный характер даже нравится, но для большинства обычных потребителей это может быть опасным. Поэтому автопроизводители вынуждены большое внимание уделять настройкам электронных систем безопасности моделей с классической компоновкой, тем самым удорожая их.
Кроме того, большой центральный тоннель, необходимый для размещения карданного вала, занимает много места в салоне. Зачастую это даже не позволяет разместить на заднем ряду сидений среднего пассажира. Расположенный продольно двигатель также заставляет растягивать в длину кузов, чтобы не сокращать пространство салона. Да и в целом классическая схема достаточно громоздка и потому не лучшим образом сказывается на весе машины.
Поэтому сегодня лишь немногие автопроизводители сохранили верность традициям. И классическую компоновку теперь можно встретить в основном лишь на некоторых моделях премиальных марок – BMW, Mercedes-Benz, Lexus, Jaguar.

Компоновка с задним расположением двигателя.

Эта компоновка предполагает заднее размещение двигателя и ведущих колес. В результате, корма автомобиля получается перегруженной, что придает ему весьма интересные особенности. Например, подобную схему можно встретить на спортивных моделях (вроде Porsche 911), поскольку в этом случае при разгоне ведущие колеса загружаются сильнее и позволяют полностью реализовать потенциал мотора. В то же время благодаря хорошей загрузке ведущей оси такие машины зачастую обладают очень хорошей проходимостью (вспомните наш отечественный «Запорожец»). Не стоит забывать и о том, что заднемоторная компоновка, равно как и переднеприводная, компактна и обладает небольшой массой.

При переднем свесе обычной длины автомобиль с задним расположением двигателя короче автомобиля, сконструированного по классической схеме компоновки, на 10 %. Стоимость его меньше, пассажиры располагаются в зоне комфорта.

К преимуществам заднеприводной схемы компоновки с задним расположением двигателя можно также отнести: простоту конструкции передней подвески, возможность разгона на мокрой дороге, при гололеде и на подъеме, а также отсутствие туннеля в основании кузова.

Недостатки этой схемы вытекают из ее достоинств. При смещении массы машины назад разгружаются ее управляемые колеса, поэтому такой автомобиль подчас неустойчив на дороге и чем больше скорость, тем больше водителю приходится подруливать. Также характерны плохая управляемость при гололеде в связи с малой нагрузкой передних колес, повышенная чувствительность автомобиля к действию бокового ветра и др. Отчасти решить эту проблему помогают лишь современные электронные системы безопасности.
А еще заднемоторные модели, как правило, очень непрактичны. Ведь вся задняя часть кузова у них занята силовым агрегатом и багажник приходится размещать спереди. Но в этом случае его объем ограничен элементами подвески, рулевого управления и даже ногами водителя и переднего пассажира. Так что на просторный грузовой отсек рассчитывать не приходится.

Компоновка с передним расположением двигателя.

Большинство автомобилей, выпускаемых в настоящее время, выполнены по переднеприводной схеме с передним расположением двигателя. Такие автомобили выпускаются во всех класах — от особо малого до высшего. Объясняется это прежде всего возможностью значительного улучшения устойчивости автомобиля. Автомобилям с передним приводом свойственна «недостаточная» поворачиваемость, так как на передние колеса приходится значительно большая нагрузка, чем на задние и, кроме того, передние, а не задние колеса работают в ведущем режиме. Автомобиль этого типа, двигаясь с высокими скоростями по прямой траектории, не требует частого воздействия водителя на рулевое колесо для сохранения прямолинейного движения.

При приводе на передние колеса автомобиль менее склонен к заносу на поворотах и на скользком дорожном покрытии и, кроме того, занос легко предотвращается увеличением тягового усилия, т. е. за счет увеличения скорости движения; автомобиль, сконструированный по переднеприводной схеме, по сравнению с автомобилем с задним приводом примерно в два раза менее чувствителен к воздействию бокового ветра.

Проходимость автомобиля с передним приводом при движении по мягким грунтам выше, чем автомобиля с задним приводом (передние колеса, накатываясь в ведущем режиме на препятствие, легко преодолевают его, в то время как в ведомом режиме они или деформируют грунт, если он мягкий, или просто упираются в него, сжимая шину). Задние колеса, двигаясь в ведомом режиме, идут по уплотненной колее передних.

В производстве переднеприводная схема компоновки автомобиля дает возможность снижать его массу или материалоемкость на 6. 10 % (максимальное уменьшение массы обеспечивается при поперечном расположении двигателя). Этому способствует сокращение общей длины автомобиля, исключение из его конструкции карданного вала, использование менее металлоемкого заднего моста, объединение в один блок главной передачи и коробки передач. Номенклатура деталей переднеприводного автомобиля также сокращается. Кроме того, при поперечном расположении двигателя конические шестерни главной передачи заменяют цилиндрическими, благодаря чему снижается трудоемкость их изготовления, устраняется необходимость в регулировке при сборке на заводе и в эксплуатации. Более того, при поперечном расположении двигателя и отказе от конических шестерен можно использовать общую смазочную систему для коробки передач и главной передачи.

Наиболее современными в компоновочном отношении являются автомобили «Audi 50», «Ford Fista», «Fiat 127» и «Volkswagen Polo» с поперечным расположением двигателя. Распределение нагрузки осевых нагрузок этих автомобилей составляет 61 и 39 %. По такой же схеме выполнены и автомобили ВАЗ-2108 и ЗАЗ-1102.

Компоновочные схемы автомобилей с указанием количества и размещения оборудования и инструментов

По схеме «а» к цистерне, выполняющей роль жесткого корпуса, приварены кронштейны, на которых установлены боковые тумбы кузова. При использовании схемы «б» цистерну изготавливают в виде единого сварного

Наибольшее распространение имеет схема «в», в которой цистерну и боковые тумбы кузова крепят на раме эластично независимо друг от друга, и схема «г», где цистерну и отсеки кузова жестко крепят на вспомогательном надрамнике (независимо друг от друга), а всю надстройку подвижно соединяют с рамой шасси.

Каркасные кузова обеспечивают более широкие возможности по взаимному расположению цистерны и отсеков, позволяя реализовывать не только традиционную схему «а», но и более сложные компоновочные решения. Схема «б» применена в конструкции автоцистерны АЦ-1,0-4/400(5301)ПМ-542Д (см. рис. 2.5 «б»), схема «в» – на автоцистерне АЦ-2,5-40(433362)ПМ-540 (см. рис. 2.4), а схема «г» – на автомобиле пенного тушения АПТ-40(53215)ПМ-525М.

Размещение вывозимого оборудования в отсеках кузова АСА-20(1222) показано на рис. 3.

Рис.3. Размещение вывозимого оборудования в отсеках АСА-20(1222)

Специальные мастерские предназначены для обслуживания и ремонта специального оборудования (средств связи, рукавов, средств защиты органов дыхания и т. п.).

Передвижные автомобильные ремонтные мастерские (ПАРМ) монтируются на шасси автомобилей повышенной про­ходимости (как правило, ЗиЛ-131), оборудованных лебедкой. В специальном унифицированном кузове типа фургон (кунг) размещается комплект технологического оборудования (стационар­ного и выносного), приспособления и инструмент.

Для обеспечения производственных потребностей электрической энергией мастерские оснащаются автономными система­ми электрооборудования, состоящими из:

• электросиловой установки с приводом от двигателя шасси (генератор мощностью от 5 до 22кВт, дополнительная трансмиссия, регулятор оборотов двигателя, щит управления);

• силовой цепи переменного тока (220/380 В);

• Цепей постоянного и переменного тока напряжением 12 В.

Рис. 4. Схема размещения оборудования в кузове ПАРМ: 1 — кузов-фургон;

2 — привод генератора; 3 — мотонасосный агрегат; 4 — универсальный прибор для проверки электрооборудования; 5 — правое сиденье; 6 — преобразователь частоты тока; 7 — правый верстак; 8 — сварочный генератор; 9 — щит с аппара­турой автоматической защиты; 10 — медицинская аптечка; 11 — огнетушитель;

12 — линейка для проверки схождения передних колес автомобилей; 13 — ве­шалка; 14 — заправочный инвентарь; 15 — канистры; 16 — электровулканизирующий аппарат; 17 — верстак; 18 — левый верстак; 19 — штатив для электро­дрели; 20 — слесарные тиски; 21 — электрошлифовальная машина; 22 — левое сиденье; 23 — ящик для листов рессор и торсионов; 24 — полевой радиометри­ческий прибор; 25 — бачок для питьевой воды; 26 — ящик для документов; 27 -передняя ниша; 28 — решетка

На рисунке показан лёгкий аварийно-спасательный автомобиль АСА-МК, выпускаемый ООО «ПКФ Бранд-Мастер» (Санкт-Петебург) на полноприводном шасси ГАЗ-27057. Автомобиль отличается оригинальным компоновочным решением, заключающимся в размещении основного комплекта спасательного оборудования на выкатной тележке.

Таблица «Тактико-технические характеристики машин»

Основные технические данные некоторых основных ПА общего применения

3.2 Схемы расположения агрегатов автомобиля

Изначально схем взаимного расположения агрегатов было немного. Если вспомнить самые первые самодвижущиеся повозки Даймлера и Бенца, то следует отметить, что в них двигатель был расположен сзади, над задней осью. Однако с развитием автомобильной индустрии, конструкторы и инженеры начали решать проблемы, связанные с более рациональным использованием пространства кузова.

Развесовка автомобиля

То, в каком месте расположены двигатель, коробка передач и главная передача влияет на так называемую развесовку автомобиля, а от нее, в свою очередь, напрямую зависит управляемость автомобиля.

Развесовка автомобиля – распределение веса автомобиля на переднюю и заднюю оси, выраженное в процентах. Проще говоря, когда автомобиль стоит на поверхности, он давит на нее с определенной силой, соответствующей его весу. Распределение веса по осям зависит от конструкции транспортного средства.

Примечание
Развесовка указывается в процентах, причем первое число отображает вес, приходящийся на переднюю ось, а второе — вес, приходящийся на заднюю. Например: «60% на 40%» или «50% на 50%».

Компоновочные схемы автомобилей

Расположение основных агрегатов — двигателя, коробки передач и главной передачи — друг относительно друга, в пределах кузова, естественно, называют компоновочной схемой автомобиля.

1. Первая и одна из самых распространенных до недавнего времени схем – классическая .

Под классической компоновкой подразумевается установка двигателя спереди продольно (т. е. вдоль оси автомобиля) над передней осью с приводом на задние колеса (схема изображена на рисунке 3.5) .

Рисунок 3.5 Классическая компоновочная схема автомобиля.

При этом коробка передач может быть присоединена к двигателю, а может быть расположена рядом с главной передачей, а в отдельных случаях даже иметь общий с главной передачей корпус (тогда говорят, что «коробка передач в блоке с главной передачей»). В плане взаимного расположения элементов шасси и двигателя — все предельно просто, но есть недостаток: тоннель в днище кузова, внутри которого проходит карданный вал, передающий вращение от двигателя к колесам, он «съедает» пространство для ног пассажиров заднего сиденья.

2. Продольно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.6) . Такая компоновка характерна для автомобилей марки Audi. Данной схемой расположения основных агрегатов конструкторы практически избавились от центрального тоннеля в днище кузова, по крайней мере, в задней части салона.

Рисунок 3.6 Продольное расположение двигателя с приводом на передние колеса.

3. Поперечно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.7) . Коробка передач подсоединена к двигателю и имеет общий с главной передачей корпус. Положительным аспектом сего конструктивного решения является компактность всего силового агрегата и возможность рационального и полного использования всего пространства внутри салона автомобиля (отсутствует центральный тоннель и тоннель под коробку передач).

Рисунок 3.7 Поперечное расположение двигателя с приводом на передние колеса.

4. Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса (еще называют с «задним расположением двигателя») (показано на рис 3.8) . Такая компоновка нынче редкость и применяется, в основном, фирмой Porsche.

Рисунок 3.8 Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса.

5. Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (показано на рис. 3.9) . Коробка передач при этом находится за двигателем.

Рисунок 3.9 Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.

О таком расположении иногда говорят: «двигатель в базе», подразумевая, что геометрически двигатель находится в пределах колесной базы автомобиля (смотрите «Основные технические характеристики автомобиля»).

Примечание
К слову сказать, есть варианты, когда для получения лучшей развесовки по осям, двигатель, расположенный спереди продольно, смещают далеко за переднюю ось, помещая его в пределах колесной базы (такая компоновка показана на рис. 3.10).

Рисунок 3.10 Продольное расположение двигателя за передней осью с приводом на задние колеса.

6. Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (рисунок 3.11) .

Рисунок 3.11 Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.

Стоит отметить, что практически при любом расположении двигателя возможен привод на все колеса (подробнее об этом — в главе «Трансмиссия»).

Различают два основных варианта полного привода:

• Постоянный полный привод
  Это когда все четыре колеса воспринимают вращение от двигателя постоянно.
• Подключаемый полный привод (большая часть всех современных легковых автомобилей оборудованы именно по такой схеме).
  В этом случае передние или задние колеса подключаются (в дополнение к основным ведущим колесам) к тяге двигателя через специальный механизм (муфту), только когда электроника сочтет это нужным, например, если ведущие колеса начнут буксовать.