Устройство автомобиля для начинающих

Требования к трансмиссии автомобиля

Проектирование и изготовление рабочих узлов и деталей трансмиссии ведутся в соответствии с определенными требованиями:

1. Обеспечение передачи мощности на колеса с минимальными потерями.
2. Надежность конструкции.
3. Простота и доступность управления всеми механизмами машины.
4. Уменьшение веса каждого рабочего элемента трансмиссии.

Чем выше коэффициент полезного действия (КПД) механизма, тем эффективнее используется топливо, залитое в бак автомобиля. Высокая надежность трансмиссии дает уверенность водителю, что агрегаты трансмиссии не выйдут из строя в процессе езды

Во время движения по трассе внимание оператора не должно быть отвлечено от ситуации на дороге. Чтобы обеспечить полноценный контроль за движением автомобиля и снизить вероятность ДТП, управление трансмиссией не должно быть сложным для автомобилиста

Габариты и вес механизмов оказывают большое влияние на стоимость автомобиля в целом. Компании-производители постоянно борются за снижение цен на выпускаемую продукцию и стремятся облегчить и уменьшить в объеме готовые изделия. Модели, выпускаемые для широкого использования, не должны издавать много шума. Данное требование к конструкции трансмиссии автомобиля также входит в представленный перечень.

Автомобиль для чайников. Терминология

Правильные термины — это ключ к пониманию конструкции любого устройства, особенно такого сложного, как автомобиль. Термины — это язык автомобиля. Без них просто никуда. В автомобиле нет:

• пимпочек;
• болтиков и гаечек;
• хреновин;
• дырочек;
• шпунтиков;
• и прочих глупостей.

Колесики, палочки и тому подобные стучалки, царапалки и крутилки остались в детском саду. В автомобиле просто так ничего не давит, не выезжает и не прячется, это замкнутая система и само по себе здесь ничего не происходит. В автомобиле все взаимосвязано, как в любой замкнутой системе.

Видеоурок по теме «Автомобиль для чайников»

https://youtube.com/watch?v=tD0GVfnHPyQ

Теперь о сокращениях и аббревиатурах. Уважайте автомобиль. Удивительная тяга к сокращениям, доставшаяся нам от отечественных коммунистических предков, вносит только непонимание и разночтения. ГПУ, КПСС, ОБХСС, КГБ и ВКПБ не имеют ничего общего с головкой блока цилиндров, которую стараются переименовать в гбц, шарнир равных угловых скоростей, ставший шрусом, прочие дурацкие сокращения вроде «обороты хх», дмрв, кшм, цпг могут использоваться только в узкопрофильной литературе для общения в узком кругу инженеров или в популярной литературе для запутывания публики.

Конечно, автослесарь с опытом работы 30 лет может себе позволить назвать раздаточную коробку раздаткой, а полуось привода переднего колеса в комплекте с шарниром равных угловых скоростей от Форд Фокус 2 «гранатой от Фокуса». Разница в том, что он понимает, о чем говорит, а публика — нет. После этого ищут под капотом Форда осколочные гранаты. Есть общепринятые сокращения — КПП, любому второкласснику понятно, что речь идет о коробке передач, а не о коалиции патологических психопатов, к примеру.

Автомобиль — замкнутая система и в нем само по себе ничего не происходит

И еще несколько уточнений, касающихся терминологии:

• Деталь — это изделие, выполненное из одного куска материала определенным способом. Деталь неразъемная по определению. Базовая деталь — это деталь, с которой начинается сборка узлов, механизмов и агрегатов.
• Узел — несколько деталей, соединенные между собой любым способом: резьбовым, сварным или заклепочным.
• Механизм — это подвижное соединение узлов и деталей, производящее определенные, заранее запрограммированные действия.
• Агрегат — это несколько механизмов, узлов и деталей, собранных в одном корпусе на основе базовой детали.
• Система — это несколько агрегатов, узлов и механизмов, которые путем взаимодействия выполняют определенную функцию.

Теперь можно перейти к рассмотрению устройства автомобиля. В картинках, конечно.

Тормозная система

Первая система, которая позволяет водителю безопасно управлять авто — это тормоза. Большинство тормозных систем используют для работы гидравлику, где применяется тормозная жидкость.

Для легкового автомобиля в тормозную систему входят следующие узлы и комплектующие:

• тормозные цилиндры, диски, колодки;
• педаль тормоза, выведенная в салон;
• гидроцилиндр, бачок тормозной системы;
• усилитель вакуумный;
• тормозные патрубки (передний, задний).

В список систем безопасности авто тормозная система входит как основная; жесткость кузова и наличие элементов пассивной безопасности — как вторичная.

Система сцепления

Для того чтобы была возможность останавливаться на светофорах, трогаться с места, переключать передачи, автомобили оснащены сцеплением. Этот механизм позволяет соединять и разрывать связь коробки передач с двигателем. Это очень важный элемент в устройстве любого транспортного средства. Давайте рассмотрим, как устроено сцепление автомобиля.

Сцепление – это узел, в котором крутящий момент передается за счет сил трения. Он позволяет на короткое время разъединять двигатель и трансмиссию, а затем соединять обратно – максимально плавно.

Сцепление состоит из картера, кожуха, нажимного диска или корзины и ведомого диска. Также в устройстве имеется и привод (обычно он гидравлический). Ведомый диск под воздействием пружины прижат к маховику всегда. За счет очень высоких сил трения маховик и ведомый диск вращается вместе. При необходимости диски разъединяются и крутящий момент больше не передается. В этот момент можно переключить передачу или остановиться. Если нажать на педаль тормоза, не выжав предварительно сцепление, двигатель заглохнет.

Работа мотора

Чтобы лучше понять принцип работы, нужно в деталях разобрать, из чего состоит двигатель автомобиля.

Корпусом является блок цилиндров. Внутри него находятся каналы, охлаждающие и смазывающие мотор.

Поршень — это не что иное, как пустотелый металлический стакан, наверху которого находятся канавки колец.

Поршневые кольца, расположенные внизу, маслосъемные, а наверху — компрессионные. Последние обеспечивают хорошее сжатие и компрессию воздушно-топливной смеси. Их применяют как для достижения герметичности камеры сгорания, так и в качестве уплотнителей для предотвращения попадания туда масла.

Кривошипно-шатунный механизм ответственен за возвратно-поступательную энергию движения поршней на коленчатый вал.

Итак, понимая из чего состоит автомобиль, в частности, его двигатель, разберемся в принципе работы. Топливо сперва попадает в камеру сгорания, перемешивается там с воздухом, свеча зажигания (в бензиновом и газовом вариантах) выдает искру, воспламеняя смесь, или же смесь воспламеняется сама (в дизельном варианте) под действием давления и температуры. Сформированные газы заставляют поршень двинуться вниз, передавая движение коленчатому валу, из-за чего он начинает вращать трансмиссию, где движение передается колесам передней, задней оси или обеим сразу, в зависимости от привода. Немного позже коснемся и того, из чего состоит колесо автомобиля. Но обо всем по порядку.

Салон автомобиля или зона комфорта

Салон современного автомобиля обладает высоким уровнем комфорта, за счет множества систем автомобиля. Устройство кондиционирования обеспечивает создание комфортного микроклимата в салоне автомобиля в независимости от погоды на улице. На некоторых моделях автотранспорта установлен многозонный климат контроль, который организовывает микроклимат для каждого отдельного пассажира.

Сиденья автомобиля стало иметь множество регулировок, так что любой водитель или пассажир может настроить сиденья под себя для комфортной посадки. А также в сиденьях имеются функции подогрева, охлаждения и даже массажа. Многие автомобили на данный момент оборудуются датчиками света и дождя, что, несомненно, создает комфорт водителю.

И не стоит забывать о вспомогательных системах: парковочный радар, обзорные камеры по периметру автомобиля, помощник при парковке. Мультимедийные устройства позволяют не только прослушивать аудио-файлы, но и также просматривать видео и имеют выход в интернет, во многих системах установлен bluetooth, что позволяет производить общение по телефону с помощью мультимедиа, не отвлекаясь от управления транспортным средством.

Электрооборудование

Источник

Панели из толстого металла без пространственной рамы

При этом мето­де не исполь­зу­ет­ся сило­вой кар­кас (про­стран­ствен­ная рама), на кото­рую нава­ри­ва­ют­ся листы. Вме­сто это­го при­ме­ня­ют­ся листы боль­шей тол­щи­ны, кото­рые проч­нее обыч­но­го листо­во­го метал­ла. Жёст­кость кон­струк­ции при­да­ёт вза­им­ное креп­ле­ние пане­лей меж­ду собой. Такие кузо­ва кре­пят­ся на шас­си и долж­ны иметь отдель­ные струк­тур­ные эле­мен­ты (не несу­щие боль­шой нагруз­ки), на кото­рые кре­пят­ся листы. Таким спо­со­бом часто дела­ют кузов для хот-рода. Недо­стат­ком тако­го спо­со­ба явля­ет­ся слож­ность фор­мов­ки пане­лей из тол­сто­го метал­ла и боль­шой вес автомобиля.

1.Основные узлы и системы

Несмотря на то, что сегодня существует огромное количество разных марок и моделей автомобилей, практически все они устроены по одному и тому же принципу. Речь идет о легковых транспортных средствах. Схема устройства автомобиля условно делиться на несколько частей:

• Кузов автомобиля или несущая конструкция. Сегодня кузов автомобиля является его основой, к которой крепятся практически все агрегаты и узлы. Кузов, в свою очередь, состоит из штампованного днища, передних и задних ланжеронов, крыши, моторного отсека и остальных навесных составляющих. Под навесными составляющими подразумевают двери, крылья, капот, крышку багажника и пр. Данное разделение достаточно условно, поскольку все детали автомобиля, так или иначе, связаны между собой;

• Ходовая часть автомобиля. Название говорит само за себя и предполагает, что ходовая часть состоит из множества узлов и агрегатов, с помощью которых автомобиль имеет возможность передвигаться. Ее основными составляющими принято считать переднюю и заднюю подвески, ведущие мосты и колеса. Также к ходовой части автомобиля относят раму, к которой также крепиться большинство агрегатов. Рама является предшественницей кузова.

• С помощью ведущих мостов нагрузка передается от рамы или кузова на колеса и наоборот. Что касается подвески, на многих автомобилях установлена подвеска по типу МакФерсон, которая значительно улучшает управление автомобилем. Существуют также независимые (каждое колесо по отдельности прикреплено к кузову) и зависимые (может быть в виде балки или ведущего моста, считается устаревшей) подвески;

• Трансмиссия автомобиля. Под трансмиссией автомобиля принято считать силовую передачу. Ее основной задачей является передача крутящего момента от коленчатого вала к ведущим колесам. В свою очередь, трансмиссия также состоит из нескольких частей, в частности из коробки передач, сцепления, карданной передачи, дифференциала, полуосей и главной передачи. Последние соединены со ступицами колес;

• Двигатель автомобиля. Основной задачей и предназначением двигателя является преобразование тепловой энергии в механическую. Далее данная энергия передается через трансмиссию на колеса автомобиля;

• Механизм управления. Собственно сам механизм управления состоит из тормозной системы и рулевой;

• Электрооборудование автомобиля. Ни один современный автомобиль не обходиться без электрики, основными частями которой являются аккумуляторная батарея, электропроводка, генератор переменного тока и система управления двигателем. Это только основные части автомобиля, каждая из которых предусматривает систему в системе и порой не одну. На некоторых частях стоит остановиться детальней.

Трансмиссия и ходовая часть

Ну вот, наш двигатель крутится и даже не шумит. Осталось придумать, куда его поставить и как всем этим управлять. Инженеры устанавливают двигатель на шасси. Это целый комплекс агрегатов и узлов, которые обеспечивают непосредственно движение и управление им. Шасси автомобиля состоит из несущей силовой системы, которая держит все агрегаты вкупе, ходовой части, трансмиссии и органов управления.

Трансмиссия автомобиля состоит из КПП, сцепления и механизма вращения от КПП на ведущий мост

Двигатель на шасси мы установили, но для того, чтобы передать крутящий момент на ведущие колеса, необходима трансмиссия. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, механизм передачи вращения от коробки передач на ведущий мост и главная передача, которая связана напрямую с ведущими колесами. Сцепление нам пригодится для того, чтобы временно отключать мотор от ведущих колес во время переключения передач и при торможении. При торможении двигатель будет только мешать, а при переключении передач он не даст шестерням коробки передач по-человечески зацепиться между собой. Сцепление состоит из ведущего и ведомого диска, а также привода, при помощи которого мы можем его отключать легким движением ноги. В автомобилях с автоматической коробкой передач педаль сцепления отсутствует, но это не значит, что его нет. Сцепление есть, и оно работает точно так же, только автоматически.

Ехать нам нужно с разной скоростью и в разных условиях, а диапазон оборотов двигателя не настолько широк, чтобы обойтись прямой передачей вращения от вала мотора на ведущие колеса. Для преобразования частоты вращения коленчатого вала мотора в большую или меньшую сторону существует коробка передач. Пять ступеней — стандарт для легкового автомобиля. На грузовых автомобилях передач может быть и десять и пятнадцать. Все зависит от условий, в которых работает грузовик. От коробки передач крутящий момент передается на главную передачу, на ведущий мост. Если привод у автомобиля задний, то вращение передается карданным валом. Если передний, то главная передача смонтирована прямо в КПП, а оттуда через систему приводов вращение передается на колеса.

Рулевое управление и тормоза современных автомобилей тоже довольно сложные системы ходовой части. Гидравлическая система тормозов обеспечивает эффективное торможение и замедление машины. Рулевое управление, как и подвеска, может быть как самым простым, так и сложным, с массой гидравлических и электронных систем. Рулевое и тормоза, как правило, оборудованы усилителями, чтобы уменьшить усилие на рулевом колесе и на педали тормоза, сделать управление автомобилем более комфортным и безопасным.

Есть масса конструкций и принципиально разных схем кузова автомобиля, оптики, внешних подсветок и звуковых сигналов, куча опций для создания комфорта в салоне автомобиля, кондиционеров, электронных систем безопасности и вспомогательных систем, но самое главное, мы разобрались в основном устройстве автомобиля, фундаментальных понятиях. И теперь никакой инжектор или перепускной клапан не сможет нас испугать, потому что мы будем знать, для чего он предназначен.

Как устроен двигатель автомобиля

Какой бы ни был высокотехнологичный и современный автомобиль, сам ехать он не может. Только с горки, и то не с каждой. Как ни странно, первым претендентом на роль движущей силы в автомобиле выступило электричество. Причем настолько успешно, что электромобили уверенно лидировали и по техническим показателям, и по удобству в эксплуатации. Более того, первый рекорд скорости на суше принадлежит именно электромобилю. В 1899 году рыжим бельгийцем Камилем Жентаци был установлен абсолютный рекорд скорости в 105,7 км/ч. Так что если бы не нефтяные магнаты, ездили бы мы на электромобилях.

https://youtube.com/watch?v=ilZyCD-QlJg

Тем не менее, история распорядилась по-другому. Двигатель внутреннего сгорания вытеснил бесшумный и динамичный электромотор. Современный автомобильный двигатель внутреннего сгорания — это преобразователь энергии химической реакции сгорания топлива в механическую энергию, благодаря которой автомобиль может двигаться. Бензин и дизельное топливо — два основных источника энергии для автомобиля. Топливо сгорает в камере сгорания, приводя в движение поршни. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленчатого вала, а дальше — дело техники. Осталось заставить колеса крутиться, но об этом позже.

Двигатель во время работы выделяет слишком много тепла, поэтому металл, из которого он сделан, может потерять свои свои свойства. Для того, чтобы мотор не расплавился во время работы, придумали систему охлаждения. Она устроена таким образом, что двигатель или обдувается встречным воздухом, тогда такая система называется воздушной, или охлаждается жидкостью. В этом случае систему называют жидкостной. Жидкостная система охлаждения более эффективна, но несравнимо сложнее воздушной. Радиатор — главный герой этой системы и он всегда на виду. Вплоть до середины ХХ века пробки радиаторов выполняли в виде логотипов фирм-производителей или устанавливали логотипы прямо на решетке радиатора, что и делают до сих пор.

Для того, чтобы двигатель не плавился от работы, была придумана система охлаждения

Система питания автомобильного двигателя обеспечивает подачу горючего в камеры сгорания, дозирует его и смешивает с воздухом. Этим непростым делом занимаются карбюраторы или форсунки. Сейчас на легковых автомобилях наиболее распространены бензиновые двигатели с впрыском топлива. На грузовых машинах продолжают устанавливать дизельные двигатели. Но это не значит, что дизелей нет на легковых машинах. Технологии последних 30 лет позволили сделать дизельный мотор не менее экономичным и компактным, чем бензиновый, поэтому каждая модель легкового автомобиля, как правило, имеет дизельную модификацию.

Для того, чтобы топливо загорелось, кто-то должен его поджечь. Это не касается дизельных моторов, потому что там солярка загорается автоматически, под давлением, и в этом дизельный мотор в какой-то степени проще. В бензиновых моторах все обстоит совсем по-другому. Поджечь топливо, как оказалось, целая история. Причем поджечь его вовремя. Этим и занимается система зажигания. Бензиновый мотор работает корректно только тогда, когда искра подается в камеру сгорания в строго определенный момент. Сложность состоит в том, что для образования искры необходимо несколько тысяч вольт напряжения. Но и с этим инженеры справились остроумно — кратковременные высоковольтные импульсы вырабатывает маленькая электростанция — катушка зажигания. А распределяет ток высокого напряжения по цилиндрам распределитель — трамблер. Для образования искры под воздействием импульса высокого напряжения служат свечи зажигания.

https://youtube.com/watch?v=BGgn_ich0NA

В принципе, мотор, который мы только что придумали, уже может крутиться, но шуметь он будет так, что нас выселят из города. Именно по этой причине и был изобретен глушитель — подавитель звуков, которыми грешит мотор при работе. В каждом из цилиндров происходят взрывы топлива по сто раз в секунду. Естественно, что слушать такую канонаду приятно не каждому, да и вредно это, по правде говоря. Вежливые парни из гаража Панар-Левассор еще в начале века пытались предотвратить конфликтные ситуации с горожанами, поэтому прикрутили к своему грохочущему автомобилю кусок трубы. С развитием автомобиля развивался и глушитель. Пик эволюции глушителей звука двигателей пришелся на середину ХХ века. Тогда, благодаря стараниям инженеров Шевроле, добились практически бесшумного выхлопа. Да и сегодня появляются всякие катализаторы и лямбда-зонды для уменьшения уровня шума и выброса вредных газов.

Кит-кар

Это ещё один спо­соб сде­лать авто­мо­биль сво­и­ми рука­ми. Кит-кар (от англ. kit-car) – это авто­мо­биль­ный набор, кото­рый про­да­ёт­ся про­из­во­ди­те­лем, как ком­плект зап­ча­стей и содер­жит подроб­ную инструк­цию по сбор­ке, а поку­па­тель потом его соби­ра­ет само­сто­я­тель­но. Обыч­но основ­ные меха­ни­че­ские систе­мы, такие как дви­га­тель и транс­мис­сия берут­ся от авто­мо­би­ля-доно­ра или же поку­па­ют­ся новы­ми у отдель­ных производителей.

Кит-кары появи­лись с ран­них лет авто­мо­би­ле­стро­е­ния. В 1896 году англи­ча­нин Томас Хилер-Вайт (Englishman Thomas Hyler-White)  раз­ра­бо­тал дизайн для авто­мо­би­ля, кото­рый мож­но было соби­рать дома.

В тече­ние 1970‑х годов кит-кары име­ли кузо­ва, сти­ли­зо­ван­ные под спор­тив­ные авто­мо­би­ли, кото­рые были спро­ек­ти­ро­ва­ны, что­бы при­креп­лять­ся на раму VW Beetle. Это было попу­ляр­но, так как кузов это­го авто­мо­би­ля мог лег­ко отде­лять­ся от шас­си, после чего оста­ва­лись все меха­ни­че­ские ком­по­нен­ты, при­креп­лён­ные к раме. По этой при­чине, VW Жук стал одним из самых попу­ляр­ных доно­ров всех вре­мён. При­ме­ры такой пере­дел­ки вклю­ча­ют Bradley GT, Sterling и Sebring, кото­рые изго­тав­ли­ва­лись тыся­ча­ми и мно­гие по-преж­не­му сохранились.

Совре­мен­ные кит-кары пред­став­ля­ют собой репли­ки извест­ных и доро­гих авто­мо­би­лей. Репли­ки име­ют внеш­ний вид, иден­тич­ный ори­ги­на­лу, но кузов сде­лан из стек­ло­во­лок­на и поли­эфир­ной смо­лы, вме­сто листо­во­го метал­ла, как ори­ги­наль­ный кузов. Места креп­ле­ния капо­та, две­рей и крыш­ки багаж­ни­ка, уси­ли­ва­ют­ся метал­ли­че­ски­ми встав­ка­ми, зала­ми­ни­ро­ван­ны­ми в стек­ло­во­лок­но и смолу.

Infinity G35 coupe, под­го­тов­лен­ный к уста­нов­ке ново­го кузо­ва из стек­ло­пла­сти­ка. Часть кузо­ва сре­за­на, добав­лен сило­вой кар­кас нуж­ной формы.

Кит-кары могут быть раз­ной ком­плек­та­ции. Боль­ше рас­про­стра­не­ны кит-кары, кото­рые пред­на­зна­че­ны толь­ко для заме­ны кузо­ва кон­крет­но­го доно­ра (Re-body Fiberglass Kit). К при­ме­ру, Vaydor Body Kit, про­из­во­дит кузо­ва из стек­ло­во­лок­на для Infinity G35 coupe 2003–2007 года. Часть кузо­ва сре­за­ет­ся и уста­нав­ли­ва­ет­ся кар­кас, под­хо­дя­щий по фор­ме к кузо­ву из стек­ло­во­лок­на. Такая пере­дел­ка тре­бу­ет мень­ше тех­ни­че­ских зна­ний, так как вся тех­ни­че­ская часть оста­ёт­ся от рабо­та­ю­ще­го серий­но­го автомобиля.

Кузов ком­па­нии Veydor на базе Infinity G35 coupe.

Пре­иму­ще­ство изго­тов­ле­ние авто­мо­би­ля из набо­ра kit-кара в том, что до вас это уже мно­го раз дела­ли и могут помочь сове­том. К тому же, сам про­из­во­ди­тель все­гда может ока­зать под­держ­ку в созда­нии авто­мо­би­ля. Если же изго­тав­ли­ва­е­те экс­клю­зив­ный авто­мо­биль с нуля само­сто­я­тель­но, то вам оста­ёт­ся наде­ять­ся толь­ко на себя.

Трансмиссия и КПП

Недостаток двигателей внутреннего сгорания – очень узкий диапазон оборотов, при которых мощность достигает максимального показателя. Кроме того, каждый мотор имеет «красную зону» – это предел максимальных оборотов. Иначе есть риск, что двигатель выйдет из строя.

Чтобы в каждом режиме мотор мог работать на оптимальных для него оборотах, когда мощность и крутящий момент на максимуме или близки к нему, нужна коробка передач. Также трансмиссия передает крутящий момент на колеса автомобиля через полуоси в случае с переднеприводными автомобилями или через карданный вал в случае с заднеприводными. Последняя схема конструкции является классической.

Давайте рассмотрим, как устроена коробка передач автомобиля. Существует четыре варианта КПП – это традиционная механическая коробка, автоматическая гидротрансформаторная КПП, роботизированная и вариаторная система.

Устроена МКПП следующим образом. В корпусе из стали или чугуна установлены шестеренки и валы. Последних всего три – это первичный, промежуточный и вторичный вал. Но это еще не все. Во всех моделях КПП имеется дополнительный вал и шестерни задней передачи. Также коробка состоит из картера, синхронизаторов, механизма переключения и селектора передач.

Валы КПП вращаются на подшипниках. Каждый имеет набор шестеренок с разным числом зубьев. Чтобы работа коробки была бесшумной, а включение передач плавным, шестерни оснастили синхронизаторами. Они предназначены для выравнивания угловых скоростей шестеренок в процессе вращения. Механизм переключения необходим для смены скорости. Водитель через рычаг-селектор выбирает необходимую передачу.