Устройство современного автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Общее устройство автомобиля

1, 3 - приводы передних колес;

2 - передний мост;

4 - сцепление;

5 - коробка передач;

6 - передний карданный вал;

7 - промежуточный вал;

8 - раздаточная коробка;

9 - рычаг переключения передач раздаточной коробки;

10 - рычаг блокировки дифференциала;

11 - задний карданный вал;

12 - задний мост;

I - дифференциал разблокирован;

II - дифференциал блокирован;

III - включена низшая передача;

IV - нейтральное положение;

V - включена высшая передача.

1 - фланец-вилка карданного шарнира;

2 - передний карданный вал;

3 - наконечник карданного вала;

4 - обойма сальника;

5 - сальник;

6 - скользящая вилка;

7 - пресс-масленка;

8 - раздаточная коробка;

9 - задний карданный вал;

10 - крестовина карданного вала;

11 - промежуточный вал.

Секрет полного привода

Есть один "секрет" у "4WD" автомобилей и, если Вы не очень искушенный человек, достаточно легко впасть в заблуждение. Большинство собирающихся купить полноприводный автомобиль не знают что:

Почти все "полноприводные" автомобили, которые Вы видите на улицах, на самом деле вовсе не являются полноприводными.

Конечно, продавцы говорят, что продаваемый ими автомобиль - полноприводный, покупатели им верят, покупают эти автомобили, свято веря, что купили полноприводный автомобиль. Однако, большинство из этих автомобилей имеют непостоянный привод на все колеса, так называемый "part-time" полный привод, что означает, что передвигаясь по городу, Вы ДОЛЖНЫ иметь включенный привод только задних колес. Буквальный перевод термина "part-time" означает - "частичное время", то есть передается смысл, что полный привод можно включать только кратковременно (!!!), на скользкой, мокрой поверхности. Иначе Вы повредите всю трансмиссию. Все это по причине отсутствия в таких системах межосевого дифференциала.

Есть некоторые исключения. Land Rover / Range Rover вместе с Toyota Land Cruisers имеют хорошую, блокируемую систему полного привода "full-time". Буквальный перевод термина "full-time" означает - "полное время", то есть передается смысл, что полный привод можно держать включенным постоянно, т.е. без ограничений.

Многие из систем полного привода, именующие себя системами "full-time", в действительности являются системами "part-time", но автоматизированными. Однако, многие, купившие себе подобные полноприводные автомобили, не понимают, что если они не выезжают на бездорожье, а ездят по асфальту, они имеют, на самом деле, простой заднеприводный автомобиль, имеющий к тому же (ввиду особенностей конструкции внедорожников) более худшие характеристики управляемости, тормозные качества, более высокий расход топлива и меньший уровень безопасности. Платя за все это гораздо большие деньги! Глупо, не правда ли?

Нижеперечисленные автомобили используют систему "part-time", в которой передний мост ДОЛЖЕН быть отключен, если Вы передвигаетесь по дороге с твердым покрытием. Полноприводники с такими системами получаются более дешевыми, на бездорожье такие системы работатют достаточно хорошо, но если Вы в действительности не собираетесь на бездорожье, то покупать внедорожник с такой системой - это пустая трата денег, потому взамен Вы получаете большеразмерный, пожирающий топливо заднеприводный универсал.

Chevy Blazer/GMC Jimmy

Ford Excursion

Ford Explorer Sport Trac

Derways Aurora

Dodge Durango (в стандартной комплектации)

Honda Passport / Isuzu Rodeo

Hyundai Galloper

Great Wall Hover

On demand - это системы, в которых автомобиль едет в режиме заднего привода, пока задние колеса не начинают проскальзывать. В этом случае система подключает передний мост и передает на него часть крутящего момента. Это означает, что Вы все еще имеете заднеприводный автомобиль, но после начала буксования колес система начинает Вам помогать. В большинстве случаев, слишком поздно. Есть системы, где автомобиль постоянно движется на переднем приводе, а при проскальзывании подключается задний мост. Суть от этого не меняется.

Считается, что это хорошие системы для снега. Это низкозатратный путь получить полноприводную систему, которую производитель может называть системой "full-time". На самом деле такие системы назваются "On demand", что в буквальном переводе означает "По требованию", т.е. второй мост подключается по мере необходимости. Момент необходимости определяет, естественно, автоматика, а не водитель.

Acura SLX / Isuzu Trooper/Opel Monterey

BMW X3 (система XDrive)

BMW X5 с 2004 года (система XDrive)

Chevy Tahoe / Yukon / Suburban

Chevrolet Captiva

Chevrolet TrailBlazer

Cadillac Escalade (до 2002 года, раздатка NV246, интересно решенный, автоматизированный part-time)

Citroen C-Crosser

GMC Yukon XL

GMC Yukon Denali/GMC Envoy

Fiat Panda

Fiat Sedici

Следующие автомобили имеют межосевой дифференциал и работают все время в действительно полноприводном режиме, давая Вам полноприводные возможности в городском режиме. Но - конструкция соединения между передним и задним мостом позволяет им проскальзывать относительно друг друга (отсутствует блокировка межосевого дифференциала), что вообщем-то хорошо для городского режима, но не идеально для бездорожья. Те, кто не собирается выбираться на бездорожье, наличие этого недостатка не должно беспокоить. Такие системы для них - наилучший вариант.

Audi Q7 (понижающая передача отсутствует)

Audi Q5 (понижающая передача отсутствует)

Cadillac Escalade (с 2002 года, раздатка NV149, понижающая передача отсутствует)

Daihatsu Terios (понижающая передача отсутствует,)

Ford Explorer / Mountaineer (по заказу)

Нижеперечисленные автомобили имеют настоящую систему "full-time" и, что не менее важно, блокировку межосевого дифференциала, что означает, что эти автомобилиДЕЙСТВИТЕЛЬНО сконструированы для работы в режиме постоянного полного привода на дорогах с твердым покрытием и имеют также отличные внедорожные качества.

Это самый идеальный набор, он может быть выполнен конструктивно разными путями, хуже или лучше. К несчастью, и дороже.

Dodge Durango (с раздаточной коробкой Selec Trac)

Hummer

Land Rover Stage-1 (1979-1985)

Land Rover Discovery

Land Rover Defender

Lada Niva

Mitsubishi Montero/Pajero

Mitsubishi Pajero Sport с 2008 года

Mitsubishi Pajero iO/Pinin

Jeep Cherokee (с раздаточной коробкой Selec Trac)

Первая из 4-х групп хороша для использования на бездорожье, но полностью бесполезна на шоссе.

Вторая группа хороша для использования на снегу, но в остальном не так хороша, как должно быть.

Третья группа хороша для шоссе, города и плоховата на бездорожье.

Четвертая группа может все. Конечно, она и более дорогая тоже.

Конечно, время не стоит на месте и списки автомобилей в группах могут быть неполными, но они показывают, как неискушенный покупатель может быть одурачен.

Хуже всего, что продавцы внедорожников зачастую тоже не имеет понятия об этих различиях. Пойдите к дилеру автомобилей Jeep и продавец включит на автомобиле Wrangler передний мост и пониженную передачу и начнет выписывать "восьмерку" по площадке. Шины визжат, стучат карданные валы и т.д. Мне жаль будущего владельца этого автомобиля.

Большинство из продаваемых внедорожников - это автомобили первой группы и, если Вы не будете ездить по бездорожью, то Вы купили дорогой, тяжелый, пожирающий топливо, заднеприводный "универсал". Любой полноприводный легковой автомобиль Subaru или Volvo был бы намного лучшим выбором для большинства покупателей, дающим экономию топлива и более комфортную езду.

2. Муфты сцепления

Общие сведения. Муфта сцепления служит для передачи крутящего момента, быстрого разъединения и плавного соединения двигателя с трансмиссией, необходимых для переключения передач и плавного трогания трактора или автомобиля с места, а также для предохранения двигателя и деталей трансмиссии от перегрузок.

Способность муфты передавать максимальный крутящий момент двигателя характеризуется коэффициентом запаса:

P = MТ/Меmax

Где Мт -- момент трения муфты сцепления;

Меmax -- максимальный крутящий момент двигателя.

Коэффициент запаса выбирают в пределах 1,5…4 в зависимости от типа и назначения трактора или автомобиля.

Основные требования к муфтам сцепления: полное выключение и возможность плавного их включения; небольшой момент инерции ведомых частей и наличие тормозного устройства, необходимого для безударного переключения передач в ступенчатых трансмиссиях тракторов; простота и надежность в эксплуатации, легкость в управлении.

Муфты сцепления могут быть: с Силовым замыканием за счет сил трения (механические фрикционные) или Магнитного притяжения (электромагнитные) и с Динамическим Замыканием под действием сил инерции (гидравлические) или Индукционного взаимодействия электромагнитных полей(электрические).

На тракторах и автомобилях, как правило, применяют механические фрикционные дисковые муфты сцепления с силовым замыканием за счет сил трения.

Схема фрикционной муфты сцепления

Муфта сцепления имеет три основные части: ведущую, ведомую и механизм управления. На рисунке 1 показана упрощенная схема муфты сцепления. Ведущая часть -- маховик 1 двигателя, кожух 5 и нажимной диск 4; ведомая -- диск 2 с фрикционными накладками 3 и вал 8, соединенные между собой шлицевой ступицей.

Принцип действия такой муфты сцепления заключается в следующем.

Под действием пружин 6 ведомый диск зажат между поверхностями маховика и нажимного диска. Вследствие трения они вращаются как одно целое и передают крутящий момент от коленчатого вала двигателя валу 8 трансмиссии.

Для выключения муфты сцепления нажимают педаль 7. При этом нажимной диск, преодолевая усилия пружин, перемещается вправо и освобождает ведомый диск. Передача вращения на ведомый вал 8. прекращается.

Классификация муфт сцепления

Механические фрикционные муфты сцепления классифицируют по следующим признакам:

1) по роду трения -- Сухие И Мокрые.

Сухие муфты, как правило, имеют ведомые диски с фрикционными накладками и работают без смазывающей жидкости, а мокрые муфты со стальными ведомыми дисками работают в жидкости (масле);

2) по числу ведомых дисков -- Одно-, Двух- и Многодисковые.

Например, муфта сцепления редуктора пускового двигателя, многодисковая, работает в масле, а муфта сцепления, изображенная на рисунке 1, однодисковая, сухая;

3) по типу нажимного устройства -- Постоянно замкнутые, если нажимной механизм пружинный, как, например, у муфты на рисунке 1, и Непостоянно замкнутые, если нажимной механизм рычажного типа;

4) по принципу управления -- Без усилителя и с Усилителем: рычажно-пружинным (сервомеханизмы), гидравлическим, пневматическим,

5) по передаче крутящего момента трансмиссии -- Одно- и Двухпоточные.

Для передачи крутящего момента не одному, а двум потребителям, например коробке передач и механизму отбора мощности, и самостоятельного управления ими применяют двухпоточные муфты сцепления;

6) по назначению -- Главная и Дополнительные.

Главной называют муфту сцепления, передающую крутящий момент через трансмиссию на ведущие колеса или звездочки. Ее устанавливают между двигателем и коробкой передач. Муфты сцепления, размещаемые в увеличителе крутящего момента, коробке передач, редукторе механизма отбора мощности и других устройствах, называют дополнительными (или специальными).

3. Коробки передач

1)Основные кинематические схемы планетарных 4-ступенчатых АКПП с повышающей передачей

Жесткое условие повышения топливной экономичности транспортных средств привело к требованию дополнения трехступенчатых коробок-автоматов четвертой, повышающей, передачей.

Здесь разработчики пошли двумя путями: стали искать новые кинематические схемы с целью получения четвертой передачи и дополнили уже существующие трехступенчатые схемы дополнительным, так называемым, повышающим планетарным рядом.

Причем повышающий планетарный ряд устанавливается как перед основной коробкой передач, так и после нее. Принцип работы повышающего планетарного ряда во всех схемах одинаков.

Водило всегда должно быть соединено с входным валом, орбитальная шестерня - выходным, а солнечная шестерня остановлена.

Для управления планетарным рядом повышающей передачи АКПП используется, как правило, три элемента управления:

- муфта свободного хода, блокирующая солнечную шестерню и водило или водило и орбитальную шестерню

- блокировочная дисковая муфта, установленная между солнечной шестерней и водилом; она используется при движении транспортного средства по инерции или под уклон для обеспечения режима торможения двигателем, когда муфта свободного хода не эффективна.

- дисковый или ленточный тормоз солнечной шестерни, включающий повышающую передачу.

Использование дополнительного планетарного ряда в схемах типа Simpson или со сцепленными сателлитами приводит к тому, что АКПП становится четырехстепенной, поэтому для включения передачи необходимо воздействовать на три элемента управления.

На первых трех передачах повышающий планетарный ряд редуктора коробки-автомат с помощью обгонной муфты или дисковой муфты заблокирован и его передаточное отношение равно 1. Все переключения происходят в основной части коробки передач.

Для получения четвертой повышающей передачи, блокировочная муфта дополнительного планетарного ряда автоматической коробки передач выключается, и включается тормоз солнечной шестерни, при этом обгонная муфта переходит в режим свободного хода. В основной же части коробки передач в это время включена прямая передача.

На первых порах производителей вполне устраивало такой способ получения повышающей передачи. Конструкция АКПП изменялась незначительно, поэтому первоначально все фирмы пошли именно по этому пути.

Однако, с технической и экономической точек зрения, подобное решение вряд ли можно считать удачным. Во-первых, неоправданно увеличено количество планетарных рядов, принесшее только лишь одну дополнительную передачу (повышающую), и, во-вторых, усложнилась система управления, поскольку помимо основной коробки передач, необходимо управлять еще и повышающим планетарным рядом.

Поэтому, естественно, следующим этапом был поиск более рациональных кинематических схем, позволяющих уйти от схем с четырьмя степенями свободы и использовать только два планетарных ряда.

В результате, практически всеми компаниями, занимающимися разработкой и производством коробок-автоматов, были разработаны кинематические схемы трехстепенных коробок передач, позволяющие реализовать четыре передачи переднего хода (включая повышающую), используя только два планетарных ряда.

Краткий обзор коробок автоматов различных производителей

АКПП Chrysler 41ТЕ (А604) / 42LE (А606)

АКПП Chrysler 41ТЕ (А604) / 42LE (А606) построены по одной и той же схеме и используются в автомобилях с приводом на передние колеса. Только 41ТЕ предназначена для поперечно расположенного двигателя, a 42LE для продольно расположенного двигателя.

В состав кинематической схемы входят два планетарных ряда, три блокировочные муфты и два тормоза.

Они позволяют реализовать четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода. Отличительной особенность коробки-автомат Chrysler 41ТЕ (А604) / 42LE (А606) является то, что в них совсем не используются ленточные тормоза и обгонные муфты.

АКПП GMC-4L60-E

Кинематическая схема АКПП GMC-4L60-E состоит из двух планетарных рядов, трех блокировочных муфт, двух тормозов, один из которых ленточный, и двух муфт свободного хода.

Для обеспечения режима торможения двигателем на второй и третьей передачах в АКПП GMC-4L60-E используется дополнительная блокировочная муфта, установленная параллельно одной из муфт свободного хода.

2) Коробка передач предназначена для изменения по величине и направлению крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам. Также она обеспечивает длительное разобщение двигателя и ведущих колес, причем на неограниченный срок и без усилий со стороны водителя (по сравнению со сцеплением).

Схема работы механической коробки передач.

1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения передач; 3 - механизм переключения передач; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер коробки передач

Механическая коробка передач состоит из:

картера,

первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями,

дополнительного вала и шестерни заднего хода

синхронизаторов,

механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами

рычага переключения.

Картер содержит в себе все основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Так как при работе, шестерни коробки передач испытывают большие нагрузки, то они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом (в некоторых моделях автомобилей применяется моторное масло).

Валы коробки передач вращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения передач служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона автомобиля. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает передачи от самопроизвольного выключения.

Как же происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах? Давайте с этим разберемся на примере.



а) Передаточное отношение одной пары шестерен

Возьмем две шестерни, не поленимся и сосчитаем число их зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен

На рисунке б у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») снова 20, у четвертой («Г») опять 40. А дальше очень простая арифметика. Первичный вал коробки передач и шестерня «А» вращаются со скоростью, допустим 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, то есть она имеет 1000 об/мин, а так как шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин.

От двигателя на первичный вал коробки передач приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу коробки передач в это время - 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу коробки перемены передач, по сравнению с первичным. Обратите внимание на то, что если мы выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал коробки вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса автомобиля, что и соответствует нейтральной передаче в коробке.

Задняя передача, то есть вращение вторичного вала коробки передач в другую сторону, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет свое направление:

Поскольку в коробке передач реального автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары, мы имеем возможность менять и общее передаточное отношение коробки. Давайте посмотрим на передаточные числа двух коробок передач:

Передачи	ВАЗ 2105	ВАЗ 2109
I	3,67	3,636
II	2,10	1,95
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R(Задний ход)	3,53	3,53

Такие неудобные числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на неудобно делимое число зубьев второй и далее по цепочке.

Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с такой же угловой скоростью, что и первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют - прямой и, как правило, это - четвертая передача.

Давайте снова вернемся к нашему старому знакомому - велосипеду. На современных велосипедах тоже есть передачи. Надеюсь, владельцы такого транспорта обратили внимание на то, что когда сзади включена звездочка с большим числом зубьев, то крутить педали легко, но скорость велосипеда получается небольшая. Если же переключиться на меньшую звездочку (с меньшим числом зубьев), то скорость движения возрастает, но усилие на педалях увеличивается.

Меняя звездочки (переключая передачи) на велосипеде, вы находите оптимальный режим движения с учетом своих сил и дорожных условий. Тот же принцип используется и в автомобиле. В зависимости от дорожных условий и с учетом возможностей двигателя, необходимо переключать передачи в коробке передач.

Первая передача и передача заднего хода - самые «сильные» и двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А, например, при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах двигателю не хватает сил (как и велосипедисту), и приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения автомобиля, для того чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелое железное «чудовище». Далее, увеличив скорость движения и сделав некоторый запас инерции, вы можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью, четвертую и пятую передачи. Все ступеньки переключения передач вверх - с первой по пятую, следует проходить последовательно. Переключение передач в нисходящем порядке можно производить «прыгая через ступеньку» и даже через несколько - две, три и так далее. Обычный режим движения автомобиля - на четвертой или пятой передачах, потому что они самые скоростные и экономичные.

4. Ведущие мосты, карданы и раздаточные коробки

1)В каждом ведущем мосту монтируются главная передача и межколесный дифференциал. На среднем ведущем мосту автомобиля КамАЗ-5320, кроме того, установлен межосевой дифференциал.

Главная передача автомобиля предназначена для постоянного увеличения подводимого от двигателя крутящего момента и передачи его под прямым углом к ведущим колесам.

Постоянное увеличение крутящего момента характеризуется передаточным числом главной передачи.

На автомобилях КамАЗ в зависимости от назначения передаточное число главной передачи равно 5,43; 5,94; 6,53; 7,22. На автомобиле Урал-4320 оно равно 7,32. На модификациях автомобилей, предназначенных для использования в качестве седельных тягачи, передаточные числа главной передачи увеличены.

На автомобиле КамАЗ-5320 применены двойные главные передачи, состоящие из двух зубчатых пар, пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с косыми зубьями. Такая схема позволяет получить большое передаточное число при достаточном дорожном просвете подкартером главной передачи.

Дифференциал, установленный в картере ведущего моста, называется межколесным.

Он предназначен для распределения крутящего момента, подводимого от главной передачи, между правыми левым ведущими колесами и обеспечивает возможность вращения колес с разными частотами, что необходимо для предотвращения скольжения колес при движении автомобиля на поворотах и по неровностям дороги, когда колеса расположены с разных сторон автомобиля, проходят неравные пути.

На автомобиле КамАЗ-5320 в каждом ведущем мосту применен конический симметричный дифференциал. Это означает, что в дифференциале применены конические шестерни и на правое и левое колеса от него передаются одинаковые крутящие моменты.

На среднем ведущем мосту автомобиля КамАЗ-5320 установлен межосевой дифференциал. Он позволяет ведущим валам главных передач среднего и заднего мостов вращаться с разными частотами, а следовательно, и колеса этих мостов также могут вращаться с разными частотами. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ- 5320 конический, симметричный, блокируемый. Когда дифференциал не сблокирован, он распределяет крутящий момент между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов практически поровну. Дифференциальная связь обеспечивает более равномерное нагружение деталей привода к ведущим колесам, уменьшает износ шин, улучшает управляемость автомобиля. Однако, как уже было отмечено, в тяжелых условиях и на скользких дорогах она отрицательно сказывается на проходимости автомобиля. В этих условиях дифференциал блокируют, ведущие валы главных передач ведущих мостов жестко соединяются вращаются с одинаковыми частотами. При этом буксование ведущих колес уменьшается, а проходимость автомобиля улучшается.

Устройство и работа главных передач и межколесных дифференциалов ведущих мостов автомобиля КамАЗ-5320

В разъемных и неразъемных мостах картер главной передачи воспринимает одновременно нагрузки, действующие на балку моста и возникающие в главной передаче, т. е. картер работает как силовая деталь, входящая и в балку моста, и в главную передачу. В мостах банджо картер главной передачи воспринимает нагрузки, возникающие только в этой передаче, несколько повышая жесткость балки моста.

Управляемые мосты у неполноприводных колесных машин являются ведомыми, а у полноприводных -- ведущими. Ведомые управляемые мосты на своих концах имеют поворотные устройства, состоящие из шкворней 8 и поворотных кулаков б. На осях поворотных кулаков на двух подшипниках 2 крепятся ступицы 1 колес. У ведущих мостов ось поворотного кулака выполняется пустотелой для обеспечения прохождения вала привода колеса. Шкворень является деталью, соединяющей балку моста 13 с поворотным кулаком. Шкворни изготавливают сплошными у ведомых мостов и разрезными у ведущих для прохода вала привода колеса. В проушине балки моста шкворень фиксируется неподвижно штифтом 12, а в поворотном кулаке устанавливается на подшипниках скольжения или качения. Усилие для поворота колеса передается на поворотный кулак от рычагов рулевых тяг. В управляемых мостах тормозные опорные диски крепятся к поворотному кулаку. Шкворень в балке моста устанавливается с наклоном в поперечной и продольной плоскостях машины для стабилизации управляемых колес.



Рис. Ведомый управляемый мост:

1 -- ступица колеса; 2 -- подшипники; 3 -- регулировочная гайка; 4 -- замочное кольцо; 5 -- контргайка; 6 -- поворотный кулак; 7 -- замочная шайба; 8 -- шкворень; 9 -- тормозной барабан; 10 -- втулка; 11 -- прокладка; 12 -- стопорный штифт; 13 -- балка моста; 14, 15 -- опорные шайбы

современный автомобиль устройство

Для ступиц колес в настоящее время применяют в основном конические подшипники. Балка ведомого моста двутаврового сечения в средней части изогнута вниз для более низкой установки агрегатов (в частности, двигателя). К балке стремянками крепятся рессоры.

5. Рулевое управление

Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении и наряду с тормозной системой является важнейшей системой управления автомобилем. На большинстве легковых автомобилей изменение направления движения осуществляется за счет поворота передних колес (кинематический способ поворота). Изменить направление движения можно и за счет подтормаживания отдельных колес. Силовой способ поворота положен в основу работы системы курсовой устойчивости.

Рулевое управление современного автомобиля объединяет рулевое колесо с рулевой колонкой, рулевой механизм и рулевой привод.

Рулевое колесо воспринимает от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку рулевому механизму. Рулевое колесо выполняет также и информационную функцию. По величине усилий, характеру вибраций происходит передача водителю информации о характере движения. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 - 425 мм, грузовых автомобилей - 440 - 550 мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.

Рулевая колонка обеспечивает соединение рулевого колеса с рулевым механизмом. Рулевая колонка представлена рулевым валом, имеющим несколько шарнирных соединений. В конструкции рулевой колонки предусмотрена возможность складывания при сильном фронтальном ударе, что позволяет снизить тяжесть травмирования водителя. На современных автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование положения рулевой колонки. Регулировка может производиться по вертикали, по длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.

Рулевой механизм предназначен для увеличения, приложенного к рулевому колесу усилия, и передачи его рулевому приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов, которые характеризуются определенным передаточным числом. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получил реечный рулевой механизм.

Реечный рулевой механизм включает шестерню, установленную на валу рулевого колеса и связанную с зубчатой рейкой. При вращении рулевого колеса рейка перемещается в одну или другую сторону и через рулевые тяги поворачивает колеса. В ряде конструкций рулевого механизма применяется рейка с переменным шагом зубьев (в средней части зубья нарезаны с меньшим шагом). Это обеспечивает легкое маневрирование автомобиля при парковке. Реечный рулевой механизм располагается, как правило, в подрамнике подвески автомобиля.

Ряд автопроизводителей (BMW, Honda, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Renault, Toyota,) предлагают на некоторых легковых автомобилях рулевые механизмы с четырьмя управляемыми колесами. Данное техническое решение обеспечивает лучшую управляемость и устойчивость при движении автомобиля на высокой скорости (при этом передние и задние колеса повернуты в одну сторону), а также высокую маневренность при движении с небольшой скоростью (передние и задние колеса повернуты в разные стороны).

Необходимо отметить, что эффект «подруливания» задних колес при движении автомобиля на высокой скорости достигается и пассивными средствами. При повороте автомобиля резинометаллические упругие элементы задней подвески деформируются за счет крена кузова и воздействия боковых сил, тем самым обеспечивают незначительные углы поворота колес.

Рулевой привод предназначен для передачи усилия, необходимого для поворота, от рулевого механизма к колесам. Он обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота управляемых колес, а также препятствует их повороту при работе подвески. Конструкция рулевого привода зависит от типа применяемой подвески.

Наибольшее распространение получил механический рулевой привод, состоящий из рулевых тяг и рулевых шарниров. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Шаровой шарнир состоит из корпуса, вкладышей, шарового пальца и защитного чехла. Для удобства эксплуатации шаровой шарнир выполнен в виде съемного наконечника рулевой тяги. По своей сути рулевая тяга с шаровой опорой выступает дополнительным рычагом подвески.

Рулевое управление характеризуется множеством кинематических параметров, основными из которых являются четыре угла (схождения, развала, поперечного и продольного наклона оси поворота колеса) и два плеча (обкатки и стабилизации). В общем виде конструкция рулевого управления представляет собой компромисс кинематических параметров, т.к. вынуждена объединять противоречащие друг другу устойчивость движения и легкость управления.

Для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса, в рулевом приводе применяется усилитель рулевого управления. Применение усилителя обеспечивает точность и быстродействие рулевого управления, снижает общую физическую нагрузку на водителя, а также позволяет устанавливать рулевые механизмы с меньшим передаточным числом. В зависимости от типа привода различают следующие виды усилителей рулевого управления: гидравлический, электрический и пневматический.

Большинство современных автомобилей имеют гидравлический усилитель рулевого управления (другое название - гидроусилитель руля). Разновидностью гидроусилителя является электрогидравлический усилитель рулевого управления, в котором гидронасос имеет привод от электродвигателя. В последние годы на автомобилях все шире применяется электрический усилитель рулевого управления (другое название - электроусилитель руля). Крутящий момент от электродвигателя может передаваться непосредственно на вал рулевого колеса или на зубчатую рейку. Электроника позволяет использовать электроусилитель руля для автоматического управления автомобилем, например в системе автоматической парковки, системе помощи движению по полосе.

Усилитель рулевого управления, в котором поворотное усилие изменяется в зависимости от скорости автомобиля, называется адаптивным усилителем рулевого управления. Известной конструкцией адаптивного усилителя рулевого управления является электрогидравлический усилитель Servotronic.

Инновационными являются система активного рулевого управленияот BMW, система динамического рулевого управления от Audi, в которых передаточное число рулевого механизма изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. Компания BMW добавила в рулевой вал сдвоенный планетарный редуктор, корпус которого может поворачиваться с помощью электродвигателя и в зависимости от скорости движения автомобиля менять передаточное отношение рулевого механизма.

Перспективной является конструкция рулевого управления, в которой отсутствует механическая связь рулевого колеса и ведущих колес, т.н. рулевое управление по проводам. Система обеспечивает независимое воздействие на каждое колесо с помощью электропривода. Серийное применение рулевого управления по проводам сдерживает скорее психологический фактор, связанный с высоким риском аварии в случае отказа системы.

6. Остов, подвеска, ходовая часть

1)Рама

Рама автомобиля -- несущая система автомобиля, представляющая собой «скелет», на который крепятся кузов, двигатель, агрегаты трансмиссии, подвеска. Полученная конструкция называется шасси. Рамное шасси в большинстве случаев может даже перемещаться по дороге отдельно от кузова автомобиля. История рамного шасси уходит корнями к самому началу развития автомобилестроения. Отдельная рама представляла собой полностью автомобильное решение несущей системы.

Конструкторы автомобилей заимствовали эту идею у железнодорожного транспорта. Первые рамы выполнялись из твердых пород дерева. Кроме того, материалом для рам в те годы служили круглые металлические трубы. В начале двадцатого столетия большой популярностью пользовались рамы с конструкцией из штампованных профилей, имеющих прямоугольное сечение. Ближе к 30-м годам XX века многие компании-производители легковых транспортных средств отказались от использования рам в пользу самонесущего кузова. В наши дни рамные шасси используются в основном на машинах с грузовой платформой и тракторах, однако зачастую рамными конструкциями оборудуются многие внедорожники и лимузины. Последние нуждаются в установке рамы, потому что несущий кузов при такой солидной длине машины оказывается переутяжеленным.

Любой автомобильной раме присуща отличительная особенность с точки зрения конструкции. Она заключается в разделении функций несущих деталей кузова и его панелей, имеющих декоративное значение. Декоративные панели также могут быть оснащены усиливающим каркасом. Такой каркас может располагаться, к примеру, в районе дверных проемов, однако в этом случае он не принимает участия в восприятии силовых нагрузок, которые дают о себе знать во время движения машины. Наиболее распространенной является классификация автомобильных рам в зависимости от используемой несущей структуры. Существуют лонжеронные, хребтовые, периферийные, вильчато-хребтовые, решетчатые рамы, а также несущие конструкции, интегрированные в кузов.

Лонжеронные рамы

В состав лонжеронной рамы входят несколько поперечин, которые иногда называют «траверсами», пара продольных лонжеронов (так называют главный силовой элемент несущей конструкции, представляющий собой короб сложной формы, выполненный из металла), кронштейны и крепления, предназначенные для установки на них кузова автомобиля и различных агрегатов. Как поперечины, так и лонжероны могут отличаться по конструкции и форме. Выделяют X-образные, К-образные, а также трубчатые поперечины. Их назначение заключается в придании конструкции максимально возможной жесткости. Для изготовления траверс обычно используется гнутый металлический профиль. Для лонжеронов наиболее характерным является переменное по длине П-образное сечение (швеллер). В самых нагруженных участках высоту сечения швеллера увеличивают. Лонжероны могут располагаться параллельно относительно друг друга или под определенным углом. Кроме того, лонжероны могут устанавливаться изогнутыми в вертикальной либо горизонтальной плоскости. Параллельное расположение используется главным образом на грузовых транспортных средствах. Остальные схемы неплохо подходят для внедорожников - автомобилей, обладающих повышенной проходимостью. За счет установки лонжеронов под углом можно добиться получения максимального угла, на который поворачиваются управляемые колеса автомобиля. Изгибы в вертикальной плоскости выполняются для снижения центра тяжести. Вместе с этим становится ниже и уровень пола в машине. Благодаря изгибу лонжеронов в горизонтальной плоскости кроме понижения уровня пола достигается существенное повышение уровня пассивной безопасности в случае возможного бокового столкновения. Для соединения деталей, входящих в состав рамы, между собой используются болты, заклепки. Широкое распространение нашли и сварные соединения. Рамы на заклепках чаще используют в конструкциях грузовых автомобилей, а сварные рамы - при изготовлении легковых машин и самосвалов с большой грузоподъемностью. Болты нашли применение в малосерийном производстве. Лонжеронными рамами оснащаются почти все грузовые машины и внедорожники. Именно популярностью таких конструкций обусловлено то, что под понятием «рама» чаще всего подразумевается как раз лонжеронная несущая система.

Хребтовые рамы

Разработка хребтовой рамы была осуществлена чехословацкой компанией «Татра» в 20-х годах прошлого столетия. Именно такими рамными шасси тогда оборудовались многие автомобили, выпускаемые этим предприятием. Основной конструктивный элемент хребтовой рамы - это центральная трансмиссионная труба, на которой объединяются картеры силового агрегата и таких узлов, как сцепление, коробка передач, главная передача. Установке такой рамы сопутствует необходимость в оборудовании автомобиля независимой подвеской всех колес, что в большинстве случаев реализуется путем крепления по бокам к хребту пары качающихся полуосей (на каждой из них присутствует по одному шарниру). Главным достоинством данной схемы является высокий показатель крутильной жесткости. К тому же, становится возможной беспроблемная разработка всевозможных модификаций автомобилей с разным числом ведущих мостов. Основной недостаток - это сложность ремонта агрегатов, которые жестко закреплены на раме. С этим и связана невысокая популярность хребтовых рам в современном автомобилестроении.

Вильчато-хребтовые рамы

Своего рода разновидностью рассмотренного выше типа рамы является вильчато-хребтовая конструкция. Здесь передняя, а иногда - и задняя части выполняются в виде вилок, образованных парой лонжеронов, служащих для крепления силовой установки и агрегатов трансмиссии. Такая рама отличается от обычной хребтовой тем, что картеры узлов силовой передачи изготовляются отдельно. Многие специалисты относят сюда и так называемые Х-образные рамы, которые иногда называют разновидностью лонжеронных установок.

Периферийные рамы

Периферийная рама также часто рассматривается в качестве разновидности конструкции лонжеронного типа. В центральной части периферийной рамы расстояние между парой лонжеронов делают настолько большим, что после монтажа кузова лонжероны можно обнаружить прямо за дверными порогами. «Ахиллесова пята» такой рамы - это места, где осуществляется переход от увеличенного расстояния между лонжеронами к нормальному. В этих местах монтируются специальные коробчатые усиления, аналоги которым нередко встречаются в машинах с несущим кузовом. Результатом применения периферийной конструкции становится значительное понижение пола кузова, который целиком размещается между лонжеронами, что в итоге обеспечивает уменьшение общей высоты транспортного средства.

Решетчатые рамы

Решетчатые рамы иногда называют пространственными или трубчатыми. Такая система представляет собой пространственную ферму, для изготовления которой используются относительно тонкие трубы. Эти трубы выполняются из легированных сталей, отличающихся высокой прочностью. Кроме того, этот материал должен быть легким и прочным на кручение. Трубчатые конструкции нашли применение в гоночных и спортивных машинах, ведь для них одним из важных параметров является минимальная масса при максимальной прочности. Интегрированная в кузов рама конструктивно не имеет существенных отличий от обычной, однако она соединяется с кузовом при помощи сварки.

К главным преимуществам рамных конструкций автомобиля относятся: простота, довольно низкая стоимость, возможность унификации базовых моделей транспортных средств, восприятие серьезных нагрузок при езде, повышение комфортабельности, обеспечение лучшей шумоизоляции. Кроме того, ремонт автомобиля с рамой после дорожно-транспортного происшествия значительно легче, нежели ремонт машины, имеющей несущий кузов. Недостатками рам являются увеличение массы автомобиля (если сравнивать с несущим кузовом), а также худшая пассивная безопасность, связанная с трудностями, возникающими при создании зон запрограммированной деформации.

2)Подвеска

Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля включает направляющий и упругий элементы, гасящее устройство, стабилизатор поперечной устойчивости, опору колеса, а также элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях. Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание.

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим упругим элементам.

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность поддержания определенной величины дорожного просвета.

Гидропневматический упругий элемент представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей жидкостью, разделенных эластичной перегородкой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны).

Различают следующие конструкции амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) идвухтрубные (два цилиндра). Двухтрубные амортизаторы короче однотрубных, имеют большую область применения, поэтому шире используются на автомобиле.

У однотрубных амортизаторов рабочая и компенсационная полости расположены в одном цилиндре. Изменение объема рабочей жидкости, вызванные температурными колебаниями, компенсируются за счет объема газовой полости.

Двухтрубный амортизатор включает две, расположенные одна в другой, трубы. Внутренняя труба образует рабочий цилиндр, а внешняя - компенсационную полость.

В ряде конструкций амортизаторов предусмотрена возможность изменения демпфирующих свойств:

ручная регулировка клапанов перед установкой амортизатора на автомобиль;

применение электромагнитных клапанов с изменяемой площадью калибровочных отверстий;

изменение вязкости рабочей жидкости за счет воздействия электромагнитного поля.

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на переднюю и заднюю ось.

Опора колеса (для передней оси - поворотный кулак) воспринимает усилия от колеса и распределяет их на другие элементы подвески (рычаги, амортизатор).

Элементы подвески соединяются между собой и с кузовом автомобиля с помощью элементов крепления. В подвеске используются, в основном, три вида креплений:жесткое болтовое соединение, соединение с помощью эластичных элементов (резино-металлические втулки, сайлент-блоки) и шаровой шарнир (шаровая опора).

Эластичные элементы используются для присоединения элементов подвески к кузову и в отдельных случаях к опоре колеса. Соединение с кузовом осуществляется через подрамник. Эластичные элементы гасят вибрации определенной частоты и, тем самым, снижают уровень шума в подвеске.

Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, который за счет степени свободы обеспечивает правильную геометрию поворота ведущих колес. Шаровая опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также на конце тяги рулевого механизма. Для удобства эксплуатации шаровые опоры делают съемными.

В зависимости от конструкции направляющих элементов различают два типа подвески - независимая и зависимая.

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой, и образует так называемый мост автомобиля. Перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Зависимая подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надежность.

В независимой подвеске связь между колесами отсутствует. Колеса перемещаются в поперечной плоскости независимо друг от друга, чем достигается значительное снижение неподрессоренных масс и повышение плавности хода. На современных легковых автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.

Различают следующие виды независимых подвесок: на двойных поперечных рычагах, МакФерсон, на продольных рычагах, многорычажная, торсионная.

В качестве задней подвески автомобиля используется подвеска на продольных рычагах. Остальные виды подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили: на передней оси - подвеска МакФерсон, на задней оси - многорычажная подвеска.

На некоторых внедорожных автомобилях и автомобилях премиум-класса устанавливается пневматическая подвеска, в которой используются пневматические упругие элементы. Особое место в конструкции подвесок занимает гидропневматическая подвеска, разработанная фирмой Citroen. Конструкция пневматической и гидропневматической подвески построена на известных типах подвесок.

В настоящее время многие автопроизводители оборудуют свои автомобили активной подвеской. Разновидностью активной подвески является т.н. адаптивная подвеска, в которой предусмотрено автоматическое регулирование демпфирующей способности амортизаторов.

3)ходовая часть

Ходовая часть состоит из:

рамы

балок мостов

передней и задней подвески колес

колес (дисков и шин)

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. 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 так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины.

Входит в состав шасси.

4) покрышки

7. Тормозные системы

1)Тормозная система автомобилей ГАЗ-3307, ГАЗ-66

Автомобиль ГАЗ-3307, ГАЗ-66 оборудован тремя тормозными системами: рабочей, действующей на все колеса автомобиля и запасной, функцию которой выполняет один из контуров рабочей тормозной системы, а также стояночной, действующей на тормозные механизмы задних колес.

Рабочая тормозная система автомобиля ГАЗ-3307, ГАЗ-66

На автомобиле ГАЗ-3307, ГАЗ-66 установлен тормозной привод с системой сигнализации неисправностей, с раздельным торможением осей (рис. 1) и имеющий в каждом контуре гидровакуумный усилитель и вакуумный баллон с запорным клапаном.



Рис. 1. Схема привода тормозной системы ГАЗ-3307, ГАЗ-66

I--разрежение; II--воздух; III--тормозная жидкость; 1--впускная труба двигателя; 2--запорный клапан; 3--вакуумный баллон переднего контура; 4--сигнализаторы; 5--гидровакуумный усилитель переднего контура; 6--вакуумный баллон заднего контура; 7--тормозной механизм заднего колеса; 8--картер заднего моста; 9--регулятор давления; 10--гидровакуумный усилитель заднего конура; 11--воздушный фильтр; 12--датчик сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости; 13--наполнительный бачок; 14--главный цилиндр; 15--тормозной механизм переднего колеса

Вакуумные баллоны обеспечивают независимое питание каждого контура. Контроль за величиной вакуума осуществляется вакуумными датчиками с сигнализаторами (на щитке приборов) красного цвета для каждого контура. Загорание одной из ламп сигнализаторов свидетельствует о недостаточной величине вакуума в соответствующем контуре.

В гидроприводе тормозных механизмов задних колес ГАЗ-3307, ГАЗ-66 установлен регулятор давления тормозных сил. Его функции в случае выхода из строя любого из двух контуров выполняет оставшийся исправным контур (переднего или заднего моста).

При этом наблюдается увеличение хода педали на 90--115 мм. Торможение в этом случае может наступать при зазоре между педалью и полом кабины-15 мм.

Детали тормозного привода ГАЗ-3307, ГАЗ-66

Главный тормозной цилиндр ГАЗ-3307, ГАЗ-66 (рис. 2) создает давление в двух независимых гидравлических контурах тормозного привода поршнями 10 и 18. Первичная полость I обеспечивает работу контура задних тормозов, а вторичная полость II -- передних.

...