Устройство и конструкция автомобиля

Несмотря на огромное многообразие типов и моделей современных автомобилей, конструкция каждого из них состоит из набора агрегатов, узлов и механизмов, наличие которых позволяет на- зывать транспортное средство «автомобилем». К основным конструктивным блокам относятся: — двигатель; — движитель; — трансмиссия; — системы управления автомобилем; — несущая система; — подвеска несущей системы; — кузов (кабина). Двигатель является источником механической энергии, необходимой для движения ав- томобиля. Механическая энергия получается за счет преобразования в двигателе другого вида энергии (энергии сгорающего топлива, электроэнергии, энергии предварительно сжа- того воздуха и т. п.). Источник немеханической энергии, как правило, находится непосредст- венно на автомобиле и время от времени пополняется. В зависимости от вида использованной энергии и процесса ее преобразования в механическую на автомобиле могут применяться: — двигатели, использующие энергию сгорающего топлива (поршневой двигатель внутрен- него сгорания, газовая турбина, паровой двигатель, роторно-поршневой двигатель Ван- келя, двигатель внешнего сгорания Стирлинга и т. п.); — двигатели, использующие электроэнергию, — электродвигатели; — двигатели, использующие энергию предварительно сжатого воздуха; — двигатели, использующие энергию предварительно раскрученного маховика, — махо- вичные двигатели. Наибольшее распространение на современных автомобилях получили поршневые двига- тели внутреннего сгорания, использующие в качестве источника энергии жидкое топливо нефтяного происхождения (бензин, дизельное топливо) или горючий газ. К системе «двигатель» относят также подсистемы хранения и подачи топлива и удаления продуктов сгорания (системы выпуска). Движитель автомобиля обеспечивает связь автомобиля с внешней средой, позволяет ему «отталкиваться» от опорной поверхности (дороги) и преобразует энергию двигателя в энергию поступательного движения автомобиля. Основной тип движителя автомобиля — колесо. Иногда в автомобилях применяются комбинирован- ные движители: для автомобилей высокой проходимости колесно-гусеничные движите- ли (рис. 1.11), для автомобилей–амфибий ко- лесный (при движении по дороге) и водомет- ный (на плаву) движители. Трансмиссия (силовая передача) авто- мобиля передает энергию от двигателя к движителю и преобразует ее в удобную для использования в движителе форму. Транс- миссии могут быть: — механические (передается механичес- кая энергия);

— электрические (механическая энергия двигателя преобразуется в электрическую, пере- дается к движителю по проводам и там снова преобразуется в механическую); — гидрообъемная (вращение коленчатого вала двигателя преобразуется насосом в энер- гию потока жидкости, передающейся по трубопроводам к колесу, и там, посредством гид- ромотора, снова преобразуется во вращение); — комбинированные (электромеханические, гидромеханические). Наибольшее распространение на современных автомобилях получили механическая и гидромеханическая трансмиссии. Механическая трансмиссия (рис. 1.12) состоит из фрик- ционной муфты (сцепления), преобразователя крутящего момента, главной передачи, диф- ференциала, карданных передач, полуосей. Сцепление — муфта, дающая возможность кратковременно разъединить и плавно со- единить двигатель и связанные с ним механизмы трансмиссии. Преобразователем крутящего момента является механизм, позволяющий ступенчато или бесступенчато изменять крутящий момент двигателя и направление вращения валов транс- миссии (для движения задним ходом). При ступенчатом изменении момента данный меха- низм называется коробкой передач, при бесступенчатом — вариатором. Главная передача — зубчатый редуктор с коническими и (или) цилиндрическими шес- тернями, повышающий крутящий момент, передаваемый от двигателя к колесам. Дифференциал — механизм, распределяющий крутящий момент между ведущими колесами и позволяющий вращаться им с разными угловыми скоростями (при движении на поворотах или по неровной дороге). Карданные передачи представляют собой валы с шарнирами, связывающие между собой агрегаты трансмиссии и колес. Они позволяют передавать крутящий момент между указанными механизмами, валы которых расположены не соосно и (или) изменяют при дви- жении взаимное расположение друг относительно друга. Количество карданных передач за- висит от конструкции трансмиссии. Гидромеханическая трансмиссия отличается от механической тем, что вместо сцепления устанавливается гидродинамическое устройство (гидромуфта или гидротрансформатор), выполняющее как функции сцепления, так и функции бесступенчатого вариатора. Как пра- вило, это устройство размещается в одном корпусе с механической коробкой передач.

Электрические трансмиссии применяются сравнительно редко (например, на тяжелых карьерных самосвалах, на внедорожных автомобилях) и включают в себя: генератор на дви- гателе, провода и систему электроуправления, электромоторы на колесах (электрические мотор-колеса). При жестком соединении двигателя, сцепления и коробки передач (вариатора) данная конструкция называется силовым агрегатом. В ряде случаев на автомобиле могут быть установлены несколько двигателей различных типов (например, двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель), связанных друг с другом трансмиссией. Такая конструкция называется гибридной силовой установкой. Системы управления автомобилем включают в себя: — рулевое управление; — тормозную систему; — управление прочими системами автомобиля (двигателем, трансмиссией, температурой в кабине и т. д.). Рулевое управление служит для изменения направления движения автомобиля, как пра- вило, за счет поворота управляемых колес. Тормозная система служит для уменьшения скорости движения автомобиля вплоть до полной остановки и надежного удержания его на месте. Несущая система автомобиля служит для крепления на ней всех прочих узлов, агрега- тов и систем автомобиля. Она может выполняться в виде плоской рамы (рис. 1.13) или объ- емного несущего кузова (рис. 1.14). Подвеска несущей системы обеспечивает упругую связь колес с несущей системой и обеспечивает плавность хода автомобиля при движении по неровной дороге, уменьшает вертикальные динамические нагрузки, передаваемые на автомобиль от дороги. Кузов (кабина) служит для размещения водителя, пассажиров, груза или специального оборудования, транспортируемого автомобилем. Как было отмечено выше, в ряде случаев кузов совмещает функции несущей системы (несущий кузов). К системе автомобиля «кузов» принято относить также многие узлы, агрегаты, подсистемы, не попавшие в другие системы автомобиля (внешние световые приборы, климатические установки в салоне, ряд устройств безопасности для водителя и пассажиров и т. д.).