Устройство автомобиля, основные узлы
Основным типом является автомобиль с несущим кузовом и двигателем внутреннего сгорания, поэтому его и рассмотрим более подробно.
Автомобильный кузов
Основа конструкции любого авто, что определяет его форму, размер, потенциальные скоростные характеристики – кузов. Он нумеруется на заводе при изготовлении, этот номер в определенном месте наносится на кузов методом теснения. Номер кузова, как и заводской номер автомобиля, являются основными в сопроводительных документах на автомобиль, а так же вносятся в регистрационный документ при регистрации в органах ГАИ.
Кузов изготавливается из специальных сортов листовой стали. Он должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы не потерять форму при воздействии довольно значительных механических воздействий. В необходимых местах кузов имеет элементы усиления конструкции из более толстого металла.
Кроме того, металл кузова должен быть достаточно устойчивым против коррозии. На заводе кузов проходит специальную химическую обработку против следов коррозии. После этого он грунтуется специальной грунтовкой и красится высокопрочной автоэмалью. От качества выполнения этих работ, а также надлежащего ухода зависит срок службы кузова, а, следовательно, и всего автомобиля. К элементам кузова относятся двери, крышка моторного отделения и крышка багажника, а еще — остекление автомобиля.
Двигатель
Двигатель служит для превращения внутренней энергии топлива в механическую энергетическую силу, двигающую автомобиль.
Двигатель укрепляется на кузове автомобиля в моторном отсеке с помощью эластичных элементов (чаще всего резиновых подушек), которые уменьшают передачу вибрации от работающего двигателя на кузов автомобиля. Остановимся на основных технических характеристиках двигателя.
Мощность – это работа, выполняемая в единицу времени. Измеряется чаще всего в лошадиных силах. При работе меняется от нуля, когда автомобиль стоит на месте с работающим двигателем, до номинальной, через множество промежуточных значений. Они необходимых для движения в заданных условиях и с необходимой скоростью.
Номинальная мощность – это максимальная мощность двигателя при полной подаче топлива. При этом двигатель развивает определенные обороты и крутящий момент. При увеличении нагрузки обороты двигателя падают, при уменьшении – увеличиваются. Отсюда золотое правило – не газуйте без движения автомобиля. Потому что при сильной подаче топлива и отсутствии нагрузки двигатель разовьет очень высокие обороты, превышающие предел прочности деталей двигателя и двигатель разрушится. Помимо таких технических характеристик, как номинальная мощность, номинальные обороты и номинальный крутящий момент существует понятие удельного расхода топлива. Измеряется в литрах на сто км пути. Располагаться двигатель может как в передней части кузова автомобиля, так и в задней. Это уж как сконструировали кузов.
Трансмиссия
Является посредником между крутящим моментом, возникающем в двигателе и передачей его на ведущую пару колес, а может и на все четыре колеса, когда они являются ведущими.
Двигатели внутреннего сгорания имеют одну особенность. Выполнять свою функцию они могут в определенном диапазоне оборотов, от минимальных, когда он вот-вот заглохнет, до максимальных, когда появляется угроза выхода его со строя. Но автомобиль испытывает очень разные нагрузки. При троганьи с места, при езде в тяжелых условиях или с малой скоростью, если на прямую соединить двигатель с ведущими колесами, двигатель должен будет работать на очень малых оборотах, когда он может заглохнуть от перегрузки.
Для уменьшения оборотов, передаваемых на ведущие колеса, а, следовательно, и увеличения передаваемого крутящего момента, служат коробка перемены передач и главная передача. Передаточное отношение главной передачи рассчитывается исходя из того, чтобы двигатель в каких-то средних условиях движения обеспечивал работу автомобиля. Но как мы уже говорили, условия работы очень сильно меняются. Поэтому подобрать передаточное отношение главной передачи для всех условий невозможно.
Для изменения передаточного отношения от двигателя на колёса служит коробка перемены передач. С ее помощью можно переключать передачи с низших на высшие и наоборот, а также двигаться задним ходом. Выбирая передачу, обеспечиваем или наилучшие мощностные показатели двигателя или наиболее экономичные. КПП могут быть механические, если выбор необходимой передачи водитель осуществляет вручную, или автоматы, когда автомобиль сам выбирает наиболее приемлемую передачу. Для временного отключения двигателя от трансмиссии при трогании, остановке, переключении передач, служит сцепление.
Если автомобиль полноприводный, то присутствует раздаточная коробка, которая распределяет крутящий момент между передними и задними ведущими колесами.
Ходовая часть
ХЧ – это, собственно говоря, колеса автомобиля, элементы подвески колес и рулевое управление.
Дорога никогда не бывает абсолютно ровной. Поэтому колеса крепятся к кузову с помощью упругих элементов – рессор или пружин, которые смягчают удары на кузов при неровностях на дороге.
Колебания, возникающие в этих элементах, гасят амортизаторы. Устойчивость колес относительно кузова обеспечивает специальная система рычагов-стабилизаторов. Задачей рулевого управления в автомобиле становится изменение траектории движения авто на дороге. Состоит из рулевого колеса, рулевой колонки и системы рулевых тяг. Тяги и поворачиваю управляемые колеса при вращении рулевого колеса.
Электрооборудование
Приборы электрооборудования служат для выработки электроэнергии, ее передачи потребителям, а также сами потребители электроэнергии. Одни приборы необходимы для работы двигателя.
Другие – для освещения, третьи – для питания различных устройств. Напряжение питания автомобиля в подавляющем большинстве автомобилей равно 12 вольт.
Дополнительные устройства
Различных дополнительных устройств в автомобиле может быть множество, в зависимости от класса и комплектации. Но обязательно во всех автомобилях установлены приборы освещения, звуковой сигнал, отопление и вентиляция кузова, стеклоочиститель, а также контрольные приборы. Такие же устройства, как автомагнитола, кондиционер, электроподъемники дверных стекол, электронный замок с сигнализацией и т.д. – это уже на вкус владельца автомобиля. Подробнее на устройстве узлов и агрегатов автомобиля остановимся в следующей статье.
Какие есть основные узлы в автомобиле
Из каких важных блоков состоит автомобиль, их назначение, роль в работе машины? Это вопросы, возникающие у новичков, недавно севших за руль, столкнувшихся с необходимостью изучения его устройства. Вопросов много, они сложны, но интересны. Попробуем дать краткие, но исчерпывающие ответы.
Ежедневно жители города, даже небольшого, сталкиваются с потоком транспорта. Обыватели, далёкие от самостоятельных поездок на машине, не задумываются об её устройстве.
Им кажется, что автомобили (от легкового до автобуса) сделаны по одному принципу, состоят из сходных модулей. Начиная приобретать первый опыт вождения, человек осознаёт, что все они разные.
Легковой автомобиль
Какие узлы автомобиля может назвать дилетант? Как правило, его фантазия не заходит дальше, чем: кузов, двигатель, колёса, салон. Реальное устройство значительно сложней. Основными блоками являются:
1. Жёсткая (несущая) основа.
2. Двигатель.
3. Трансмиссия.
4. Ходовая система.
5. Электрические узлы.
6. Управление.
Этот короткий список будет выглядеть гораздо внушительней в развёрнутой форме. Рассмотрим назначение его главных составляющих более конкретно.
Несущая основа (конструкция)
Значение узла сложно переоценить. Без него не может существовать автомобиль. Все прочие детали устанавливаются, крепятся на основу, связывающую, объединяющую их. Существует 2 типа конструкций (несущих):
— на основе тяжёлой металлической рамы;
— несущий кузов.
Оба варианта имеют право существовать, являясь одним из основных блоков авто, добавляя ему ряд плюсов или минусов.
Автомашины, изготовленные по рамному принципу способны вынести большие нагрузки. Особенностью таких версий легковых (или грузовых) машин считается многофункциональность их рамы, которую можно применять для различных модификаций автомобилей, оставляя её в неизменном виде. Другое преимущество – простота замены деталей, ремонта.
Кузовная система, предполагает отсутствие рамы. Её функции отданы кузову. Являясь более распространённой для легковых машин, такая конструкция не лишена изъянов.
Кузов несёт здесь вес всех закреплённых на нём деталей, получает удары от столкновений, подвержен испытаниям неровностями дорог, вибрацией. Выполненный из тонкого металла он оказывается под ударом сложных факторов. Положительный момент такого устройства автомашины — её лёгкость. Основная масса расположена низко, что даёт дополнительную устойчивость на трассе.
Двигатель
Сложный узел, включающий множество деталей, дающий жизнь авто – его мотор. Он производит энергию, вращающую колёса. Двигатели удобно классифицировать по типу потребляемого ими топлива:
Хотя газ и дизельное топливо делают эксплуатацию машины более экономной, бензиновые двигатели остаются самыми распространёнными с момента появления автомобиля по сегодняшний день.
Существуют отдельные модификации, использующие несколько видов топлива. Концептуальной моделью современности считается конструкция, двигатель внутреннего сгорания в которой заменили аккумуляторные батареи и электрический мотор.
В первых моделях бензиновых двигателей запуск обеспечивался вращением ручки. Этот способ давно забыт. Его сменили электрические стартёры, дающие искру зажигания для топливной смеси.
Трансмиссия
Функцию передачи, полученной от двигателя энергии к деталям, которые обеспечат передвижение машины, выполняет блок трансмиссии. В зависимости от привода машины (передний либо задний) трансмиссионная система имеет отличительные особенности.
Например, трансмиссия машины с передним приводом состоит из деталей:
1. Сцепление.
2. Коробка передач.
3. Приводные валы передние.
4. Шарниры угловых скоростей.
5. Дифференциал.
6. Основная передача (главная).
Транспортное средство с установленной под капотом трансмиссией и двигателем можно считать мощным автомобилем.
Ходовая часть
Данный блок элементов, кроме колёс и способа управления ими (числа ведущих среди общего количества колёс автомобиля), включает подвеску.
Существует большое число вариантов автомобильных подвесок. Все они разработаны для выполнения сходных задач. Функции согласования колёс и несущей системы машины, уменьшения вибрации отданы этому агрегату.
Электрические узлы и управление
К разделу электрооборудования автомашины относят: стартеры, аккумуляторы, генераторы. Кроме перечисленных деталей, систему дополняют кондиционеры, стереосистемы, прочие приборы потребления электроэнергии. От качества, надёжности данных блоков зависит работоспособность всего транспортного средства:
1. Хороший аккумулятор гарантирует быстрый, надёжный запуск двигателя в любую погоду.
2. Без исправного, проверенного стартера не появится искра, запускающая двигатель.
3. Только исправная работа генератора может гарантировать качественный заряд аккумуляторной батареи, работу всех бортовых систем во время движения машины.
Особая роль отводится управлению автомобилем. Помощь водителю здесь оказывают бортовые компьютеры, установленные на новых авто.
Сложные электронные системы собирают информацию о состоянии каждого узла, анализируют её, сообщают водителю результаты. Решение главных задач управления по-прежнему принадлежит человеку за баранкой, способному точно реагировать на изменения ситуации на полосах движения дороги. Основа системы, управляющей автомобилем, осталась прежней:
1. Корректировка направления движения (рулевое управление).
2. Согласование скоростного режима (система тормозов).
Все перечисленные агрегаты и узлы имеют сложное строение, выполняют множество функций. За время развития автомобильного транспорта они претерпели огромные изменения. Однако их внутренние модернизации направлены на изменение скорости передвижения, улучшение качественных характеристик работы машины, комфорта пассажиров.
Три основных узла 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, 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:
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, 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 рама Х-образная рама
| |
| 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:
В 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:
| |
| Ходовая часть |  Ходовая часть автомобиля состоит из мостов, подвески и колёс (дисков и шин). Легковой автомобиль обычно имеет два моста (передний и задний) и четыре колеса, два или четыре из которых ведущие (колёсная формула 4х2 или 4х4). Исключения составляют трёхколёсные микрокары и машины со сдвоенной передней или задней осью. Колесо — это движитель автомобиля, обеспечивающий его связь с дорогой и передвижение по ней. Колесо обычно состоит из ступицы, диска и металлического обода, а одевающаяся на обод шина является отдельным элементом. Размер колеса — это диаметр его обода в дюймах, обычно колеблется в пределах 10-25″. В каждом автомобиле есть ведущие (соединённые с трансмиссией и создающие при контакте с дорогой тяговое усилие), ведомые и управляемые (поворачивающиеся по команде водителя) колёса. Управляемые колёса всегда передние, ведущими могут быть как передние, так и задние. По конструкции выделяют следующие виды колёс:
Шина — упругая резиновая оболочка колеса, обеспечивающая сцепление с дорогой и поглощающая удары. Пневматическая шина состоит из покрышки с протектором и камеры (в бескамерных шинах камера отсутствует). В зависимости от внутренней структуры различают радиальные и диагональные шины, от предназначения — летние, зимние и всесезонные. В маркировке шины по метрической системе указываются ширина профиля (мм), отношение высоты профиля к ширине (%), тип (радиальная или диагональная) и диаметр обода («). Например, 225/50 R16. В особых случаях вместо колёс на автомобилях применяются комбинированные движители. Это может быть полугусеничный движитель, состоящий из передних колёс (иногда со съёмными лыжами) и одного или двух задних мостов на гусеницах. Полугусеничные движители использовались на довоенных автомобилях повышенной проходимости и автосанях. Очень редко встречаются комбинации колёс и водомётного движителя (в амфибиях) или лопастного винта (в автомобилях на воздушной подушке). Мост — это агрегат, соединяющий колёса на одной оси. Мосты крепятся к раме или несущему кузову с помощью подвески (см. Подвеска). Мост может быть ведущим (с ведущими задними колёсами), управляемым (в заднеприводных автомобилях с ведомыми передними колёсами), комбинированным (в переднеприводных и полноприводных автомобилях с ведущими передними колёсами) и поддерживающим (в переднеприводных автомобилях с ведомыми задними колёсами). По типу подвески выделяют неразрезные (зависимая подвеска) и разрезные (независимая подвеска) мосты. | |
| Системы управления |  К системам управления автомобилем относят рулевое управление, тормозную систему и электронные системы управления двигателем, трансмиссией и т.д. Назначение рулевого управления заключается в изменении направления движения автомобиля за счёт поворота управляемых колёс. Состоит из рулевого колеса, рулевого механизма и рулевого привода. Водитель управляет автомобилем, вращая рулевое колесо, расположенное под необходимым углом. Рулевой механизм увеличивает приложенное усилие водителя и преобразует вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. Он имеет передаточное число, обеспечивающее поворот колёс на максимальный угол за несколько оборотов рулевого колеса. Рулевой привод — это система тяг и шарниров, соединяющих рулевой механизм с управляемыми колёсами независимо от колебаний подвески. Детали рулевого привода образуют рулевую трапецию. Существует три основных типа рулевых механизмов: Для снижения прикладываемого к рулевому колесу усилия применяются усилители рулевого управления. Они бывают трёх типов: гидравлические (ГУР), электрогидравлические (ЭГУР) и электрические (ЭУР). Тормозная система предназначена для снижения скорости движения автомобиля вплоть до полной остановки, а также для надежного удержания его на месте. Рабочая тормозная система обеспечивает замедление и остановку автомобиля, а стояночная — удерживает его неподвижно на дороге. Подробнее см. страницу Тормоза ➤ Adblockdetector | |
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.
ведущими колёсами.