С.И. ДЖАНШИЕВ

АВТОМОБИЛИ:

Конструкция

Функциональный состав

Учебное пособие

2001 г.

О Г Л А В Л Е Н И Е

ВВЕДЕНИЕ

Классификация грузовых автомобилей

Классификация легковых автомобилей

СТАТИСТИКА

Современные автомобили

1. Трансмиссия

1.1. Функциональный состав

1.2. Сцепление

1.3.Коробка передач

1.3.1 Классификация

1.3.2. Основные узлы

1.3.3. Ступенчатые коробки передач

1.3.4. Гидромеханические коробки передач

1.3.5. Дополнительные и раздаточные коробки

1.3.6. Бесступенчатые передачи

1.4. Карданная передача

1.4.1. Общие требования. Классификация

1.4.2. Кинематика карданного шарнира неравных угловых скоростей

1.4.3. Шарниры равных угловых скоростей

1.5. Главная передача. Дифференциал

1.5.1. Главная передача

1.5.2. Дифференциал

1.5.3. Вязкостные муфты

2. Несущая система. Кузов

2.1. Классификация

2.2. Рамы

2.3. Кузова

2.4. Классификация кузовов легковых автомобилей

2.5. Современные тенденции развития кузовов легковых автомобилей

2.6. Унификация

3. Подвеска. Мосты. Колёсный движитель

3.1.Классификация подвесок. Общие сведения

3.2.Независимые подвески

3.2. Пневматическая подвеска

3.4. Амортизаторы

3.5.Мосты

3.5.1.Общие требования. Классификация

3.5.2.Конструкции мостов

3.5.3. Полуоси

3.6. Колёсный движитель

4. Система управления

4.1. Рулевое управление

4.1.1. Общие сведения. Классификация

4.1.2. Рулевые усилители

4.2. Тормозное управление

4.2.1. Общие требования. Классификация. Конструкция тормозных механизмов

4.2.2. Тормозные приводы

4.2.3. Антиблокировочные системы

Л И Т Е Р А Т У Р А

Введение

В соответствии с [1] автотранспортные средства (АТС) делятся на три группы:

1. Механические транспортные средства

2. Прицепные транспортные средства (прицепы)

3. Автопоезда

В свою очередь, механические транспортные средства делятся на две группы:

1. Двухколёсные транспортные средства (мотоцикл, мотороллер, мопед).

2. Автомобили.

Автомобили подразделяются на две большие группы:

1. Легковые

2. Коммерческие

Коммерческие автомобили состоят из групп:

1. Автобусы

2. Грузовые автомобили

3. Автотягачи.

Важнейшей особенностью развития автомобиля в течение последних десятилетий совершенствование двигателя внутреннего сгорания под прямым влиянием требований к экологической чистоте.

В качестве примера этой развития можно привести разработку шведской фирмой SAAB системы управляемого сгорания SCC (SAAB Combustion Control). Данная система позволяет по утверждениям разработчиков экономить до 10 % топлива и обеспечивать выхлоп настолько чистый, что уже сегодня двигатель с системой SCC удовлетворяет нормам как европейским, так и еще более жестким – американским. Так, показатели концентрации СО₂ и СН в отработавших газах могут быть снижены вдвое, а - NO_Х – на 75 %.

Это ниже, чем требует американский стандарт ULEV2 (Ultra Low Emission Vehicle), который должен вступить в силу в 2005 году.

Загрязнение воздуха выхлопными газами автомобилей приняло угрожающий характер. В США требования по экологии введены 20 лет тому назад, в Западной Европе – в 1992 г.

Экологические требования регламентируют четыре правила Европейской экономической комиссии (ЕЭК) ООН. R83 (ранее - и R15) определяет выбросы вредных веществ автомобилями с полной массой до 3,5 т; R49 – относится ко всем дизельным машинам и к двигателям автомобилей полной массой более 3,5 т; R24 определяет дымность отработавших газов автомобилей с дизельными двигателями.

В 1993 году в Западной Европе вступили в силу нормы Евро I, в 1996 (с дополнениями в 1998 г.) - Евро II, в 2000 году Евро III и в 2004 году должны быть введены в действие нормы Евро IV.

Нормы выбросов оксида углерода СО, а также углеводородов и оксидов азота по годам в соответствии с требованиями Евро I, II, III, IV для легковых автомобилей показаны в виде графика на рис.1.

В нашей стране с 1999 года введены нормы Евро I и все модели, выпускаемые с 1 июля 2000 г. должны отвечать нормам Евро I, а с 1 января 2001 года – еще более жестким - Евро II. Это, в частности, предусматривает оснащение всех легковых автомобилей нейтрализаторами отработавших газов и электронной системой зажигания.

Россия участвует в международных соглашениях (Женевское 1958 года по сертификации транспортных средств, Венская конвенция 1968 года по дорожному движению и т.д.) и, следовательно, должна соблюдать определенные требования по экологии.

Но соблюдение норм выливается в трудную комплексную проблему: требуется техническое совершенство конструкции (впрыск топлива и т.д.) и необходимо качественное топливо. Например, недопустимо применение этилированного бензина при наличии каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Рассматривая вопросы совершенствования конструкции автомобиля, следует отметить один из важных аспектов этой проблемы. Известно, что на протяжении все истории развития автомобиля существовала и существует тесная связь между серийными легковыми автомобилями и автомобилями гоночными и спортивными. Автомобильные гонки и технические особенности автомобилей – это тема отдельной книги, здесь же отметим одну немаловажную частность.

В последние годы наблюдается быстрый прогресс в развитии конструкций коробок передач легковых автомобилей. Расчет число передач в автоматических гидромеханических коробках (вместо четырех используется пять передач), многие фирмы предусматривают ручной режим переключения «автоматов» и т.д.

Делаются попытки ускорить процесс переключения механических ручных коробок передач. И в этом направлении развитие идет рука об руку с развитием гоночных автомобилей особого класса – Формулы 1.

Рассмотрим кратко, как это происходит. Преимущество «неручного» переключение передач – высокая скорость переключения – 0,02 с вверх (почти в 5 раз быстрее ручного переключения). В 1980 году на автомобиле Ferrari формулы 1 конструктор Джон Барнард создал систему, которая с помощью электрических сигналов осуществляла передачу команд от выключателей на руле к селектору передач через гидроцилиндр. Маленький насос, приводимый от конца распредвала, снабжал маслом гидросистему. Электромагнитные клапаны управляли тремя двухсторонними цилиндрами, которые передвигали селектор передач. Но такое управление не давало особых преимуществ в скорости переключения передач, так как в каждый момент времени была задействована только одна пара передач (один ход коробки). Это было так же, как и в ручной механической коробке, только управление стало дистанционным. Но Барнард, экспериментируя с коробкой передач Ferrari, в 1987 году применил полностью автоматическое переключение вверх и убедился в перспективности данного направления развития, и в 1989 году система появилась на гонках на машине Ferrari 640.

В настоящее время на гоночных машинах первой формулы применяется полуавтоматическая коробка передач с последовательны (секвентальным) переключением. Конструкция переключателя подобно конструкции мотоциклетного барабана с канавками. Переключение происходит молниеносно – с первой передачи до шестой и обратно с шестой на первую – менее чем за 0,2 с. То есть время переключения с одной передачи на другую составляет величину меньшую, чем 0,033 с. Технический обозреватель журнала “Racecar” Peter Wright [2] пишет, что такое переключение вверх и вниз очень впечатляет и подобно выстрелу из многоствольной пушки системы Гатлинга.

В разделе «Коробка передач» мы подробно остановимся на рассмотрении современных конструкций коробок передач, в том числе и на новом направлении, связанном с автоматизацией переключения.

Выше отмечалось, что важнейшую роль в развитии конструкций двигателей играют экологические требования.

На легковых автомобилях устанавливаются бензиновые двигатели 2-х, 3-х, 4-х, 5-ти, 6-ти цилиндровые (рядные), либо V-образные – основном шести, восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровые. Фирма Volkswagen применяет оригинальные двигатели VR5, VR6 - это двигатели пяти- и шестицилиндровые с малым (15) углом развала (N-образные рядные).

В системе питания этих двигателей карбюратор практически полностью вытеснен современной системой одно- или многоточечного впрыска топлива с электронным управлением. В сочетании с каталитическим нейтрализатором выхлопных газов такие двигатели оказываются экологически безопасными.

Наблюдается тенденция всё более широкого применения дизельных двигателей на легковых автомобилях. Это связано с тем, что дизели стали легче за счёт повышения быстроходности, недостаток мощности восполняется применением турбонаддува. Поэтому почти каждая фирма-изготовитель легкового автомобиля в гамму предлагаемых для данной модели автомобиля двигателей обязательно включает дизель с наддувом. А применение дизеля позволяет существенно экономить топливо.

На грузовых автомобилях основной тип силовой установки – дизельный двигатель рядный или V-образной компоновки. Применение насос-форсунок и системы common rail в системе питания позволило резко улучшить характеристики дизеля как в отношении снижения токсичности выхлопа, так и в части снижения расхода топлива. Ресурс до капитального ремонта дизелей грузовых автомобилей достигает 800000 – 1000000 км.