Автомобилестроение стремительно развивается: появляются новые технологии, увеличивается скорость и проходимость машин, уменьшается их вред для окружающей среды, растет уровень безопасности, благодаря электронике на водителя возлагается все меньше функций. При этом принципиальное остается неизменным. Многие, эксплуатируя машину, толком даже не знают, из чего она состоит и как работает. Да, вот такой вот парадокс. Сегодня мы рассмотрим главные детали автомобиля, а точнее, его основные узлы и агрегаты.
Существует три конструктивные схемы авто, определяющей чертой которых является привод. Он бывает передним, задним и полным. Автомобиль состоит из таких частей:
- Кузов.
- Ходовая часть.
- Мотор.
- Трансмиссия.
- Рулевое управление.
- Тормозная система.
- Электрооборудование.
Иногда детали автомобиля классифицируют несколько иначе, к примеру, объединяя ходовую часть, трансмиссию, рулевое управление и тормозную систему в одну группу механизмов, именуемую "шасси". Но суть от этого не меняется. Рассмотрим каждый из элементов подробнее.
Кузов
Кузов - это не только красивая оболочка автомобиля, но и его несущая часть. К кузову современных машин крепятся практически все детали. На некоторых внедорожниках и грузовых авто роль каркаса выполняет специальная рама. В легковых машинах от нее давно уже отказались из соображений снижения массы. Детали кузова автомобиля:
- лонжероны (передние и задние);
- крыша;
- моторный отсек;
- навесные элементы.
Это разделение весьма условно, ведь все части кузова связаны между собой. Лонжероны, как правило, объединяются в одну часть с днищем или привариваются к нему. Они играют роль опор для подвески. Навесные элементы кузова автомобиля представлены дверьми, капотом, крышкой багажника и крыльями. При этом задние крылья обычно привариваются к каркасу, а передние являются съемными. На кузове можно встретить глянцевые, матовые или хромированные детали автомобиля (ручки, эмблемы, декоративные элементы прочее).
Ходовая часть
Ходовая часть состоит из задней и передней подвески, ведущих мостов и колес. Большинство современных авто оборудуется передней независимой подвеской типа «МакФерсон». Она позволяет сделать передвижение в автомобиле максимально комфортным. Независимая подвеска подразумевает, что каждое колесо крепится к кузову отдельно. Что касается зависимой, то она уже давно устарела. Однако на многих автомобилях она по-прежнему ставится на заднюю часть. Зависимая подвеска может выполняться в виде жесткой балки или - в случае с заднеприводным авто - в виде ведущего моста.
Мотор
Двигатель - источник механической энергии. Она, в свою очередь, создает на валу крутящий момент, который и двигает колеса. Обычно мотор расположен в передней части автомобиля, но иногда его ставят сзади. Кроме двигателя внутреннего сгорания (ДВС), бывают также электрические и гибридные моторы.
В ДВС химическая энергия, полученная в процессе сгорания топлива, преобразуется в механическую. ДВС бывает поршневым, газотурбинным и роторно-поршневым. На сегодняшний день применяется в основном поршневой мотор.
Машины, которые приводятся в движение электрическим двигателем, называются электромобилями. В этом случае для возникновения энергии применяются аккумуляторы.
Гибридный мотор объединяет ДВС и электрический. Их контакт происходит с помощью генератора. Этот тип является наиболее перспективным, так как он, с одной стороны, наносит меньше вреда окружающей среде, чем ДВС, а с другой - не требует частой подзарядки, как электродвигатель.
Трансмиссия
Продолжаем поверхностно изучать детали автомобиля и переходим к трансмиссии. Главное предназначение этого элемента - передача крутящего момента с вала мотора на колеса автомобиля. Трансмиссия состоит из:
- Сцепления.
- Коробки переключения передач (КПП).
- Ведущего моста.
- равных угловых скоростей) или карданной передачи.
Сцепление предназначено для соединения вала мотора с валом КПП и плавной передачи между ними крутящего момента. КПП, в свою очередь, снижает нагрузку на мотор путем подбора подходящего передаточного числа. В случае переднего привода в корпусе коробки передач монтируется ведущий мост. Если авто имеет задний привод, то он располагается сзади и дополнительно играет роль балки. ШРУСы или карданная передача нужны для того, чтобы передать крутящий момент с КПП на колеса.
Рулевое управление
От положения руля зависит угол поворота колес. За данный процесс отвечает управления. Если с ней что-то не так, автомобиль становится неуправляемым, что может привести к необратимым последствиям. Рулевое управление состоит из привода и механизма. Когда руль поворачивается, специальные тяги выставляют колесо под соответствующим углом. На сегодняшний день распространено три типа рулевых механизмов: «червяк-ролик», «рейка-сектор» и «винт-гайка». Крупные автомобильные концерны всерьез работают над заменой механических рулевых систем на электронные. Вместо приводов и тяг будет блок управления, который с помощью электромоторчиков будет поворачивать колеса.
Тормозная система
Как можно заметить, в автомобиле нет маловажных частей. Тем не менее одни из них при поломке приносят только неудобства, а другие - могут стоить жизни. Именно к последним относятся тормоза. Они представляют собой систему, состоящую из ряда деталей и компонентов, которые в совокупности нацелены на замедление и остановку машины.
Принципиально тормозная система делится на две: рабочую и стояночную. Как можно понять из названия, первая служит для снижения скорости и полной остановки машины. Стояночная автомобиль на парковке. Детали тормозной системы представлены такими элементами: диски, барабаны, цилиндры, колодки и приводы.
Львиная доля современных авто оборудуется фрикционными тормозами, работа которых построена на применении силы трения. Например, неподвижные колодки трутся о подвижные диски. Усилие передается от педали к колодкам через гидравлическую систему.
Электрическое оборудование
Сюда относятся такие детали автомобиля:
- Аккумулятор.
- Генератор.
- Проводка.
- Потребители электроэнергии.
- Система, управляющая мотором.
Аккумулятор представляет собой возобновляемый источник электроэнергии, который служит главным образом для запуска мотора. Когда эта процедура произведена, питание приборов осуществляется от двигателя через генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую. Когда двигатель запущен, аккумулятор питает все приборы самостоятельно.
Генератор поддерживает в бортовой сети постоянное напряжение и заряжает аккумулятор, пока работает мотор. Электропроводка представлена множеством проводов, которые, подобно кровеносным сосудам в нашем теле, распределены по всему авто. Они прячутся под пластиковые детали салона автомобиля.
Система управления мотором состоит из блока управления и множества различных датчиков. Потребители энергии - это фары, зажигание, стеклоочистители и прочие приборы.
Сев за руль автомобиля, человек созерцает множество переключателей, индикаторов, рычагов, кнопок и прочего. Разберем основные внутренние элементы управления машиной, которые присутствуют практически на всех моделях авто.
Приборная панель
Здесь можно увидеть информацию о состоянии основных систем вашего авто. В зависимости от цены машины на приборном щитке, кроме информации о скорости (спидометр есть у всех), можно увидеть: на каких оборотах работает мотор, какая передача сейчас активна, какова температура охлаждающей жидкости, сколько в топливном баке горючего и так далее. Если модель оснащается бортовым компьютером, то на панель приборов могут выводиться также следующие данные: мгновенный расход горючего, суточный пробег, приблизительный пробег до заправки и др.
Рулевое колесо
Как вы уже знаете, вращение руля приводит к повороту колес. Но для современного авто это далеко не все функции данного элемента. Сейчас на руль устанавливают кнопки для управления аудиосистемой, климат-контролем и прочими устройствами. Тут все зависит от фантазии производителя.
Подрулевые рычаги
Практически во всех машинах они одинаковы и выполняют функцию активации: светотехники, сигналов поворота, «дворников» и омывателей стекол. Часто под рулем можно также встретить лепестки переключения передач. Тут, опять же, все зависит от концепции производителя.
Педальный узел
Здесь все просто. Если на машине стоит МКПП, то тут находятся три педали: сцепления, тормоза и акселератора («газа»). В случае с АКПП педаль сцепления отсутствует.
Центральная консоль
Грубо говоря, это пространство между передними креслами. Здесь располагается рычаг коробки передач (иногда представляет собой шайбу), панель его облицовки, рычаг стояночного тормоза («ручник»), всяческие вспомогательные переключатели, подстаканники, пепельницы и прочее.
Центральная панель
Здесь можно встретить регуляторы и переключатели системы отопления/вентиляции (кондиционирования на дорогих авто). Еще одним элементом центральной панели, который можно встретить на всех машинах, является аудиосистема. Здесь же находится если таковая предусмотрена комплектацией.
Заключение
Сегодня мы с вами рассмотрели принципиальное устройство автомобиля и еще раз убедились в том, что машина - это сложнейшая система. Тем не менее, чтобы на обывательском уровне познакомиться с ней, достаточно иметь лишь немного усидчивости. Ну а чтобы досконально изучить основные детали автомобиля и научиться их ремонтировать, потребуются годы.
Вы знаете, когда был запатентован первый бензиновый автомобиль? Случилось это более ста лет назад – в 1885 году, а изобрел его немецкий инженер Карл Бенц. Прошли годы, но машина до сих пор состоит из тех же узлов, что и раньше, но только немного модернизированных.
Основные части авто – это двигатель, кузов и шасси. Все современные автомобили также снабжены различными электроприборами, общее название которых – электрооборудование. Невозможно выделить, что у машины самое главное, потому что без хотя бы одного узла она просто не поедет. Двигатель авто является его сердцем – он вырабатывает энергию, которая передается на шасси. Если раньше двигатели были только бензиновые, то сегодня они есть еще и дизельные, электрические, от солнечных батарей и гибридные (сочетание нескольких видов).
Трансмиссия – передает крутящий момент с двигателя к колесам. Состоит из коробки передач, сцепления, карданной и главной передачи, дифференциала и полуоси.
К ходовой части относятся рама или несущий кузов, передний и задний мост, подвеска (рессоры и амортизаторы), колеса и шины.
Механизм управления – это руль и тормозная система.
Мы постарались очень кратко и доступно рассказать, из чего же состоит автомобиль. Естественно, все эти узлы могут быть совершенно различных конфигураций и в них могут быть применены совершенно разные технологии изготовления – все зависит от марки авто.
Общее устройство и принцип работы легкового автомобиля по структурной схеме
Состав и принцип работы современных легковых автомобилей, передне-приводных, заднеприводных и полноприводных в общем одинаковы.
Структурная схема заднеприводного автомобиля показана на рис. 6.1.1.
В состав автомобиля входят:
- двигатель 1;
- силовая передача или , в состав которой входят: сцепление 5, коробка передач 7, карданная передача 8, главная передача и дифференциал 11, полуоси 10;
Рис. 6.1.1. Структурная схема заднеприводного автомобиля: 1 - двигатель; 2 - педаль подачи топлива; 3 - генератор; 4 - педаль сцепления; 5 - сцепление; 6 - рычаг переключения передач; 7 - коробка переключения передач; 8 - карданная передача; 9 - колесо; 10 - полуоси; 11 - главная передача и дифференциал; 12 - стояночный (ручной) тормоз; 13 - основная тормозная система; 14 - стартер; 15 - электропитание от аккумулятора; 16 - подвеска; 17 - рулевое управление; 18 - гидромагистраль
- ходовая часть , в которую входят: передняя и задняя подвески 16, колеса и шины 9;
- механизмы управления , состоящие из рулевого управления 17, основной 13 и стояночной 12 тормозной системы;
- электрооборудование , в состав которого входят источники электрического тока (аккумулятор и генератор), электрические потребители (система зажигания, система пуска, приборы освещения и сигнализации, контрольно-измерительные приборы, системы обогрева и вентиляции, стеклоочиститель, стеклоомыватель и др.);
- несущий кузов .
У переднеприводных автомобилей нет карданной передачи и надкарданного короба в кузове, поэтому салон становится просторней и комфортабельней, а масса автомобиля меньше.
Двигатель 1 (рис. 6.1.1) - машина, преобразующая какой-либо вид энергии (бензин, газ, дизельное топливо, заряд электричества) в энергию вращения коленчатого двигателя.
На большинстве современных автомобилей установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива в цилиндре, преобразуется в механическую работу вращения коленчатого вала (рис. 6.1.2).
Литраж - единица измерения объема двигателя равная произведению площади поршня на длину его хода и число цилиндров. Литраж характеризует мощность и размеры двигателя, выражается в литрах или кубических сантиметрах.
Для изменения количества топливной смеси, подаваемой в цилиндр (для изменения мощности двигателя), служит педаль подачи топлива (педаль газа) 2.
Рис. 6.1.2. Внешний вид современного двигателя: 1 - крышка клапанной коробки; 2 - пробка горловины для заливки масла в двигатель; 3 - головка блока цилиндров; 4 - шкивы; 5 -приводной ремень; 6 - генератор; 7 - картер; 8 - поддон; 9 - выпускной коллектор
На коленчатом валу установлен маховик с зубчатым венцом, который является ведущим 5.
Сцепление 5 осуществляет постоянную механическую связь между двигателем и коробкой передач и предназначено для кратковременного ее отключения на время, необходимое для включения или переключения передачи.
Сцепление (рис. 6.1.3) представляет собой две фрикционные муфты 1 и 3, прижатые друг к другу пружиной 4. Ведущий диск 1 механически связан с коленчатым валом двигателя, ведомый диск 3 - с ведущим валом коробки передач 14.
Включение и выключение сцепления осуществляется водителем с помощью педали 8 (когда педаль нажата, сцепление выключено). При нажатии на педаль диски сцепления 1 и 3 расходятся, ведущий диск 1, связанный с двигателем 13, вращается, но это вращение на ведомый диск 3 не передается (сцепление выключено). Выключать сцепление нужно на период включения или переключения передач для безударного соединения шестерен в коробке передач.
При плавном отпускании педали происходит плавное сцепление ведущего и ведомого дисков. При этом за счет проскальзывания ведущий диск плавно навязывает вращение ведомому диску. Тот начинает вращаться, передавая крутящий момент на первичный вал коробки передач 14. Таким образом автомобиль может начать плавное движение с места или же продолжит движение на новой передаче.
Коробка переключения передач служит для изменения по величине и на-правлению крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес во время стоянки автомобиля.
Коробка передач может быть механической (с ручным переключением передач) или автоматической (гидротрансформатор, роботизированная или вариаторная коробка).
Рис. 6.1.3. Схема сцепления: 1 - маховик; 2 - ведомый диск сцепления; 3 - нажимной диск; 4 - пружина; 5 - отжимные рычаги; 6 - выжимной подшипник; 7 - вилка выключения сцепления; 8 - педаль сцепления; 9 - главный цилиндр сцепления; 10 - гидравлическая жидкость; 11 - трубопровод; 12 - рабочий цилиндр сцепления; 13 -двигатель; 14 - ведущий вал коробки передач; 15 - коробка передач
Механическая коробка переключения передач (рис. 6.1.4) представляет собой редуктор со ступенчато изменяемым коэффициентом передач.
В его составе:
- картер 12, в котором размещено масло 13 для смазки трущихся деталей;
- первичный вал 2, связанный с ведомым диском сцепления 1
- шестерня первичного вала 3, которая связана постоянно с шестерней промежуточного вала;
- промежуточный вал 4 с набором шестерен разного диаметра;
- вторичный вал 9 с набором шестерен, которые способны перемещаться с помощью вилки переключения передач 6;
- механизм переключения передач 8 с рычагом переключения 7;
- синхронизаторы - устройства, обеспечивающие выравнивание скоростей вращения шестерен во время переключения передач.
Водитель переключает передачи с помощью рычага переключения 7. Поскольку в коробке передач современного автомобиля имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные их пары (при включении любой передачи), водитель изменяет и общее передаточное число (коэффициент передачи). Чем ниже передача, тем ниже скорость движения автомобиля, но больший крутящий момент и наоборот.
При работающем двигателе перед включением или переключением передач в механической коробке для безударного переключения шестерен нужно выжимать педаль сцепления (выключать сцепление).
Рис. 6.1.4. Механическая коробка переключения передач: 1 - сцепление; 2 - первичный вал; 3 - ведущая шестерня; 4 - промежуточный вал; 5 - шестерня вторичного вала; 6 - вилка переключения передач; 7 - рычаг переключения передач; 8 - переключающее устройство; 9 - вторичный вал; 10 - крестовина; 11 - карданная передача; 12 - картер; 13 - масло для коробки передач
Наиболее распространенные схемы переключения передач в легковых автомобилях приведены на рис. 6.1.5.
Рис. 6.1.5. Наиболее распространенные схемы переключения передач в легковых автомобилях - 1 и 2, 3 и 4 - пользование рычагом переключения передач
В автоматическую коробку переключения передач (рис. 6.1.6) входят:
- гидротрансформатор (2, 5, 4, 5, 9), который непосредственно присоединен к двигателю, заполнен гидравлической жидкостью 10. Жидкость является средой для передачи крутящего момента от двигателя к механической коробке передач. Принцип работы таков: с увеличением оборотов двигателя увеличиваются обороты вала 2 с лопастями 3, которые вызывают вращение гидравлической жидкости 10. Вращающаяся жидкость начинает давить на лопасти вторичного вала 4 и вызывает вращение вторичного вала. Гидротрансформатор по сути своей работы исполняет роль сцепления;
- механическая коробка передач 7 получает вращение от гидротрансформатора, переключение передач в ней осуществляется сервоприводами по командам блока управления 6.
Рис. 6.1.6. Автоматическая коробка переключения передач: 1 -двигатель; 2 - первичный вал; 3 - лопасти первичного вала; 4 - лопасти вторичного вала: 5 - вторичный вал; 6 - блок управления коробкой-автомат; 7 - механическая коробка переключения передач; 8 - выходной вал
Для управления автоматической, роботизированной или вариаторной коробкой передач служит селектор переключения передач (рис. 6.1.7).
Рис. 6.1.7. Типовые схемы селекторов автоматических коробок переключения передач:
Р - парковка, механически блокирует коробку передач; R - задний ход, включать следует только после полной остановки автомобиля; N - нейтраль, в этом положении можно запускать двигатель; D - драйв, движение вперед; S (D3) - диапазон пониженных передач, включается на дорогах с небольшими подъемами. Торможение двигателем более эффективное, чем в положении D; L (D2) - второй диапазон пониженных передач. Включается на тяжелых участках дорог. Торможение двигателем еще более эффективное
Карданная передача (в задне- и полноприводном автомобиле) позволяет передавать крутящий момент от коробки передач на задний мост (главную передачу) в условиях движения автомобиля по неровной дороге (рис. 6.1.8).
Рис. 6.1.8. Карданная передача: 1 - передний вал; 2 - крестовина; 3 - опора; 4 - карданный вал; 5 - задний вал
Главная передача 5 служит для увеличения крутящего момента и передачи его под прямым углом на полуоси 6 автомобиля (рис. 6.1.9).
Дифференциал обеспечивает вращение ведущих колес с различными скоростями при повороте автомобиля и движении колес по неровной дороге.
Полуоси 6 передают крутящий момент ведущим колесам 7.
Ходовая часть обеспечивает движение и плавность хода. Она включает в себя подрамник, как правило, совмещенный , к которому посредством передней и задней подвесок крепятся элементы передней и задней осей со ступицами и колесами 7.
Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль.
Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и пр. Защитой от мед-ленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.
Рис. 6.1.9. Заднеприводный автомобиль: 1 - двигатель; 2 - сцепление; 3 - коробка передач; 4 - карданная передача; 5 - главная передача; 6 - полуось; 7 - колесо; 8 - рессорная подвеска; 9 - пружинная подвеска; 10 - рулевое управление
Подвеска (рис. 6.1.10) предназначена для смягчения и гашения колебаний, передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля. Подвеска может быть зависимой и независимой.
Зависимая подвеска (рис. 6.1.10), когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес второе наклоняется на тот же угол. Независимая подвеска, когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на неровность дороги одно из колес может менять свое положение, положение второго колеса не изменяется.
Рис. 6.1.10. Схема работы зависимой (а) и независимой (б) подвески колес автомобиля
Упругий элемент подвески (пружина или рессора) служит для смягчения ударов и колебаний, передаваемых от дороги к кузову.
Рис. 6.1.11. Схема амортизатора:
1 - кузов автомобиля; 2 - шток; 3 - цилиндр; 4 - поршень с клапанами; 5 - рычаг; 6 - нижняя проушина; 7 -гидравлическая жидкость; 8 - верхняя проушина
Гасящий элемент подвески - амортизатор (рис. 6.1.11) - необходим для гашения колебаний кузова за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости 7 через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (гидравлический амортизатор). Также могут применяться газовые амортизаторы, в которых сопротивление возникает при сжатии газа. Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то ему и не дает возможности уйти стабилизатор поперечной устойчивости, который, прижавшись к земле одним концом, вторым прижимает другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо ко-леса на препятствие стержень стабилизатора закручивается и стремится вернуть это колесо на свое место.
Рис. 6.1.12. Схема рулевого управления типа «шестерня - рейка»: 1 - колеса; 2 - поворотные рычаги; 3 - рулевые тяги; 4 - рейка рулевого механизма; 5- шестерня; 6-рулевое колесо
Рулевое управление (рис. 6.1.12) служит для изменения направления движения автомобиля с помощью рулевого колеса. При вращении руля 6 шестерня 5 вращается и перемещает рейку 4 в ту или иную сторону. Рейка при перемещении изменяет положение тяг 3 и связанных с ними поворотных рычагов 2. Колеса поворачиваются.
Рис. 6.1.13. Тормозная система: основная - 1-6 и стояночная (ручная) -7-10. Исполнительные тормозные устройства: А -дисковые; Б - барабанного типа; 1 - главный тормозной цилиндр; 2 - поршень; 3 - трубопроводы; 4 - гидравлическая тормозная жидкость; 5 - шток; 6 - педаль тормоза; 7 - рычаг ручного тормоза; 8 - трос; 9 - уравнитель; 10 - трос
Тормозная система (рис. 6.1.13) служит для снижения скорости вращения колес за счет сил трения, возникающих между тормозными колодками 11 и тормозными барабанами А или дисками Б, а также для удержания автомобиля в неподвижном состоянии на стоянках, на спусках и подъемах с помощью ручной тормозной системы (7-10). Водитель управляет тормозной системой с помощью педали тормоза 6 основной тормозной системы и рычага стоя-ночного (ручного) тормоза 7.
Основная тормозная система (1-6), как правило, многоконтурная, то есть при нажатии на педаль тормоза 6 перемещаются поршни 2, давление гидравлической тормозной жидкости 4 по трубопроводам 3 передается к исполнительным тормозным устройствам А - для торможения передних колес и тормозным исполнительным устройствам Б - для торможения задних колес. Системы А и Б - независимы друг от друга. Если один контур тормозной системы выйдет из строя, то другой будет продолжать выполнять функцию торможения, хотя и менее эффективно. Многоконтурность тормозной системы повышает безопасность движения.
Электрооборудование автомобиля включает в себя источники электрического тока (аккумулятор, генератор) и электрические потребители (системы пуска, зажигания, приборы освещения, сигнализации, контрольно-измерительные приборы, стеклоочистители, стеклоомыватели, система обогрева, вентиляции и др.).
Энергия аккумулятора используется при неработающем двигателе, энергия генератора вырабатывается только при работе двигателя, она используется для подзарядки аккумулятора и питания других потребителей автомобиля.
Кузов автомобиля жесткий, несущий.
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:
— бензин;
— дизельное топливо;
— газ.
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 (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 , 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.
Екатеринбург
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ.. 2
ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ ОСНОВНЫХ ТИПОВ.. 2
ИНДЕКСАЦИЯ (ОБОЗНАЧЕНИЕ) АВТОМОБИЛЕЙ.. 2
ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ.. 2
ВИДЫ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ.. 2
ТИПАЖ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРИЦЕПОВ.. 2
РОТОРНО – ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВАНКЕЛЯ.. 2
УСТРОЙСТВО РОТОРНО – ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ.. 2
АВТОМОБИЛИ С РПД ВАНКЕЛЯ.. 2
НАЗНАЧЕНИЕ, ТИПЫ, ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОНСТРУКЦИЙ ВАРИАТОРОВ.. 2
НАЗНАЧЕНИЕ, ТИПЫ, ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО АНТИБЛОКИРОВОЧНЫХ СИСТЕМ ТОРМОЗОВ 2
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ В ШИНАХ.. 2
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 2
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ АВТОМОБИЛЯ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Автомобиль состоит из трех частей:
3) двигатель
Кузов автомобиля предназначен для размещения грузов, водителя и пассажиров. У грузовых автомобилей кузов включает кабину и грузовую платформу. У легковых автомобилей кузов представляет собой несущую пространственную систему, так как является одновременно помещением для пассажиров и груза, а также основанием для крепления двигателя, агрегатов трансмиссии, ходовой части и механизмов управления.
Рис – 1 кузов легкового автомобиля
Рис – 2 кузов грузового автомобиля
Шасси – это совокупность агрегатов трансмиссии, ходовой части и механизмов управления
Рис – 3 шасси автомобиля
Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих вращающий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.
Трансмиссия состоит из:
1) сцепления
2) коробки перемены передач
3) главной передачи
4) карданной передачи (для заднеприводных автомобилей)
5) дифференциала
6) привода колес (полуосей, шарниров равных угловых скоростей)
Рис – 4 схема трансмиссии
Сцепление необходимо для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и для плавного их соединения при трогании с места.
Рис – 5 сцепление
Коробка перемены передач предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен.
Рис – 6 коробка перемены передач
Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля.
С этой целью главную передачу выполняют из конических шестерен. В зависимости от числа шестерен главные передачи разделяют на одинарные конические, состоящие из одной пары шестерен, и двойные, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен.
Одинарные конические, в свою очередь, подразделяют на простые и гипоидные передачи.
Рис – 7 типы главной передачи:
1 - ведущая коническая шестерня, 2 – ведомая коническая шестерня,
3 - ведущая цилиндрическая шестерня, 4 - ведомая цилиндрическая шестерня.
Одинарные конические простые передачи применяют преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. В этих передачах ведущая коническая шестерня 1 соединена с карданной передачей, а ведомая 2 с коробкой дифференциала и через механизм дифференциала с полуосями. (Рис – 7 а)
Для большинства автомобилей одинарные конические передачи имеют зубчатые колеса с гипоидным зацеплением. Гипоидные передачи по сравнению с простыми обладают рядом преимуществ: они имеют ось ведущего колеса, расположенную ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, понизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого снижается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидная передача имеет утолщенную форму основания зубьев шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и износостойкость. Но это обстоятельство обусловливает применение для смазки шестерен специального масла (гипоидного), рассчитанного для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в контакте между зубьями шестерен. (Рис – 7 б)
Двойные главные передачи (Рис – 7 в) устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и повышения передаваемого крутящего момента.
Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу.
Рис – 8 карданная передача
Дифференциал служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.
При движении автомобиля на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.
Неодинаковые пути проходят колеса при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на автомобиле.
Рис – 9 дифференциал
Привод колес обеспечивает передачу крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам.
Рис – 10 шарнир равных угловых скоростей
Рис – 11 полуось
Ходовая часть предназначена для перемещения автомобиля по дороге с определенным уровнем комфорта без тряски и вибраций. Ходовая часть автомобиля состоит из несущего основания (кузов или рама) передней и задней подвески и колес.
Подвеска - это система устройств для упругой связи остова автомобиля с его колесами, гасит колебания кузова, смягчает и поглощает удары колес о неровности дороги. Она бывает зависимой и независимой.
На автомобилях устанавливают дисковые колеса с пневматическими шинами. В результате сцепления ведущих колес с грунтом их вращательное движение преобразуется в поступательное движение автомобиля. По назначению колеса делят на ведущие, управляемые ведомые и комбинированные (одновременно ведущие и управляемые).
Рис – 12 ходовая часть автомобиля
Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля посредством поворота передних колес.
Рулевой механизм осуществляет передачу усилия от водителя к рулевому приводу и облегчает поворот рулевого колеса. Различают несколько типов рулевых механизмов: червяк – ролик, рейка – сектор и винт – гайка.
Рулевой механизм типа червяк – ролик. Его применяют на не которых автомобилях среднего класса, имеющих механическое рулевое управление.
Рис – 13 рулевой механизм червяк – ролик
Рулевой механизм типа винт - гайка. Такой механизм применяют при механическом или гидромеханическом управлении. Механическое управление используется на автомобилях малого класса, а на автомобилях средней и большой грузоподъемности применяют рулевое управление с гидроусилителем.
Рис – 14 рулевой механизм винт - гайка
Основной частью его является картер 1, имеющий форму цилиндра. Внутри цилиндра размещены поршень - рейка 10 с жестко закрепленной в нем гайкой 3. Гайка имеет внутреннюю нарезку в виде полукруглой канавки, куда заложены шарики 4. Посредством шариков гайка зацеплена с винтом 2, который, в свою очередь, соединен с рулевым валом 5. В верхней части картера к нему крепится корпус 6 клапана управления гидроусилителем. Управляющим элементом в клапане является золотник 7. Исполнительным механизмом гидроусилителя служит поршень-рейка 10, уплотненный в цилиндре картера с помощью поршневых колец. Рейка поршня соединена нарезкой с зубчатым сектором 9 вала 8 сошки.
Вращение рулевого вала преобразуется передачей рулевого механизма в перемещение гайки - поршня по винту. При этом зубья рейки поворачивают сектор и вал с закрепленной на нем сошкой, благодаря чему происходит поворот управляемых колес. При работающем двигателе насос гидроусилителя подает масло под давлением в гидроусилитель, вследствие чего при совершении поворота усилитель развивает дополнительное усилие, прикладываемое к рулевому приводу. Принцип действия усилителя основан на использовании давления масла на торцы поршня - рейки, которые создают дополнительную силу, передвигающую поршень и облегчающую поворот управляемых колес.
Рулевой механизм сектор – рейка.
Рис – 15 сектор рейка
Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм включает шестерню и рулевую рейку. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой. Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.
Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям. В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.
Тормозная система
Для снижения скорости движения, остановки и удержания в не подвижном состоянии автомобили оборудуют тормозной системой. Различают следующие виды тормозных систем: стояночную, которая служит для удержания машины на склоне, и рабочую, необходимую для снижения скорости движения машины и ее полной остановки с необходимой эффективностью. Тормозная система состоит из тормозных механизмов и их привода. Наибольшее распространение получили фрикционные тормоза, принцип действия которых основан на использовании сил трения между неподвижными и вращающимися деталями. Фрикционные тормоза могут быть барабанными и дисковыми. В барабанном тормозе силы трения создаются на внутренней цилиндрической поверхности вращения, а в дисковом на боковых поверхностях вращающегося диска.
Гидравлическая тормозная система
Рис – 16 гидравлическая тормозная система
1 - тормозной механизм переднего колеса;
2 - трубопровод контура «левый передний - правый задний тормозные механизмы»;
3 - главный цилиндр гидропривода тормозных механизмов;
4 - трубопровод контура «правый передний - левый задний тормозные механизмы»;
5 - бачок главного цилиндра;
6 - вакуумный усилитель;
7 - тормозной механизм заднего колеса;
8 - упругий рычаг привода регулятора давления;
9 - регулятор давления;
10 - рычаг привода регулятора давления;
11 - педаль тормозной системы
Действует тормозная система следующим образом. Когда водитель нажимает ногой на тормозную педаль, перемещаемый ею поршень в главном тормозном цилиндре выжимает жидкость в колесные тормозные (рабочие) цилиндры через вакуумный усилитель. Размещенные в рабочих цилиндрах поршни под действием жидкости прижимают колодки колесного тормоза к барабану колеса и замедляют его вращение.
Гидровакуумный усилитель облегчает управление тормозами автомобиля, используя разрежение (вакуум), возникающее во всасывающем трубопроводе двигателя. Усилитель при торможении увеличивает давление в системе на 4,5... 5,0 МПа.
Пневматическая тормозная система
Рис – 17 пневматическая тормозная система
Устройство тормозной системы с пневматическим тормозным приводом автомобиля ЗИЛ-130 входят:
- тормозные механизмы задних 4 и передних 14 колес,
- компрессор 1,
- баллоны 3 для хранения сжатого воздуха,
- тормозные камеры задних 5 и передних 13 колес,
тормозной кран 10,
Тормозная педаль 11,
- манометры 2,
- соединительные трубопроводы и шланги 9,
- трубопровод 6,
- разобщительный кран 8
- соединительная головка 7 для подвода воздуха к тормозной системе прицепа.
Принцип работы: компрессор 1 засасывает воздух из атмосферы, сжимает его и подает в стальные баллоны 3, где он хранится под давлением 0,7-0,9 МПа. При нажатии водителем на тормозную педаль в тормозном кране открывается впускной клапан и сжатый воздух из баллонов по трубопроводам и шлангам поступает в тормозные камеры 5 и 14 и через них воздействует на колесные тормозные механизмы, затормаживая колеса.
Чтобы продолжить движение, водитель отпускает тормозную педаль, поступление воздуха к тормозным камерам прекращается, а имевшийся там воздух удаляется через выпускной клапан тормозного крана в атмосферу.
Двигатель
Двигатель - устройство, преобразующее энергию сгорания топлива в механическую работу.
На автомобилях устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. Действие ДВС основано на использовании свойства газов к расширению при нагревании.
Рис – 18 рядный четырех цилиндровый двигатель в разрезе
Рис – 19 V образный восьми цилиндровый двигатель
Автомобильные двигатели различают:
По способу приготовления горючей смеси с внешним смесеобразованием (карбюраторные, инжекторные, газовые двигатели) и с внутренним смесеобразованием (дизели);
По роду применяемого топлива - бензиновые (работающие на бензине), газовые (на горючем газе) и дизели (работающие на дизельном топливе);
По способу охлаждения - с жидкостным и воздушным охлаждением;
- по расположению цилиндров – рядные, V- образные оппозитные;
- по способу воспламенения горючей (рабочей) смеси - с принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и инжекторные двигатели) или с самовоспламенением от сжатия (дизели).
Основные механизмы двигателя:
- Кривошипно - шатунный механизм преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.
Механизм газораспределения управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух или горючую смесь в цилиндры, сжимать их до определенного давления и удалять оттуда отработавшие газы.
Основные системы двигателя:
Система питания служит для подачи очищенного топлива и воздуха в цилиндры, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндров.
- Система питания дизеля обеспечивает подачу дозированных порций топлива в определенный момент в распыленном состоянии в цилиндры двигателя.
- Система зажигания она служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя в определенный момент.
- Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.
- Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепловой режим.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Рис – 20 такты четырехтактного двигателя
Рабочий цикл 4-х тактного двигателя состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю (НМТ). При этом с помощью кулачков распределительного вала открывается впускной клапан, через который в цилиндр засасывается топливная смесь.
При обратном ходе поршня (из НМТ в ВМТ) происходит сжатие топливной смеси, сопровождающееся ростом ее температуры.
Перед самым концом сжатия между электродами свечи загорается искра, поджигающая топливную смесь, которая, сгорая, образует горючие газы, толкающие поршень вниз. Происходит рабочий ход, при котором совершается полезная работа.
После перехода поршня к НМТ открывается выпускной клапан, позволяя двигающемуся вверх поршню вытолкнуть отработавшие газы из цилиндра. Происходит выпуск. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется снова.
