Устройство кузова легкового автомобиля детали кузова
Основные элементы автомобиля — кузов, ходовая, двигатель
Машина — это и роскошь, и средство передвижения, и свидетельство инженерного гения. В каждой конструкции используются тысячи деталей и узлов, среди которых выделяют основные части автомобиля: кузов, двигатель и ходовая. Автомобилистам нужно не просто уметь управлять машиной, но и знать названия отдельных узлов и агрегатов, чтобы правильно оценить проблему, если случится неисправность.
Кузов
Главная и самая дорогая часть автомобиля — кузов. Корпус автомобиля защищает все внутренние агрегаты, но это одновременно и основа, на которой держится большинство автомобильных узлов. Главные элементы кузова:
Если концепция автомобиля предполагает наличие рамы как несущего узла, кузовные запчасти располагаются на раме (шасси). В безрамных конструкциях несущая нагрузка ложится на кузов. По типу действующих нагрузок кузов разделяют:
В зависимости от типа сборки кузов разделяется на классы:
По количеству видимых внутренних объемов различают виды кузова:
К однообъемному типу кузова можно отнести комплектации Renault Megane Scenic и Toyota Avensis Verso последнего поколения. Если смотреть на автомобиль сбоку, четко виден только один объем. Трехобъемные кузова — это классические седаны, где каркас автомобиля разделен на части: салон, багажник и моторный отсек.
Устройство кузова автомобиля зависит от конкретной модели, но для всех классов характерно наличие этих основных деталей.
Передняя часть
Если рассматривать кузов автомобиля на примере всех поколений ВАЗ, то можно определить главные детали передней части, в который входит моторный и пассажирский отсек:
Крылья, бампер и обвес — элементы кузовной облицовки. Главные детали передней части кузова: передняя балка и лонжероны. Эти элементы принимают на себя всю нагрузку при лобовом столкновении. Правильно выверенная геометрия кузова не позволит двигателю влететь в салон: он провалится под днище.
В качестве тюнинга передняя часть кузова и пороги дополняется обвесами. Обвесы плотнее прижимают автомобиль к земле на скорости больше 120 км/ч, улучшая аэродинамические показатели.
Задняя часть
Основные кузовные детали задней части авто — задняя панель, нижняя поперечина, крылья и бампер. В скелетной конструкции навесными элементами остаются:
Задняя часть автомобиля в кузовной конструкции купе не имеет центральной стойки, которая поддерживает крышу. Это главное отличие купе от седана.
К задней части кузова относят и пассажирский отсек, бывают комплектации авто одного модельного года на два или три ряда сидений.
Несущие элементы кузова и навесные боковые детали изготавливаются из высокопрочного металла необходимой жесткости, они способны обеспечить пассивную безопасность пассажиров при боковом столкновении.
Днище
На днище кузова ложится 60 % всего веса автомобиля. Элемент изготавливается из металла и в обязательном порядке проходит горячую оцинковку. Исключением остаются автомобили китайского производства. Отсутствие антикоррозийного покрытия приводит к тому, что днище автомобиля на второй год начинает гнить. Основные элементы:
Крыша
В зависимости от конструкции кузова автомобиля крыша может быть панорамной, изготовленной из прозрачного пластика или стекла или цельной. По конструкции крыши кузов относится к открытому или закрытому типу. Закрытый вариант встречается на таких концепциях:
К открытым типам кузова (без крыши или со съемной конструкцией) относят комплектации:
Двигатель
Главная классификация силовых агрегатов автомобилей проходит по типу потребляемого топлива. Сегодня это бензин, дизельное топливо (солярка) и газ. Гибридные автомобили использую два вида моторов: ДВС и электродвигатель. Электромобили используют только заряд аккумуляторной батареи.
Классический топливный двигатель автомобиля состоит из более тысячи деталей (двигатели от Bosch комплектуются из более чем 3000 деталей).
Главные элементы ДВС независимо от типа используемого топлива:
Неправильно говорить, что в ДВС есть главные и второстепенные элементы. Выход из строя самой даже незначительной детали — втулки, сальника, кольца — может привести к блокировке работы всего агрегата.
Водители со стажем определяют корректную работу двигателя на слух. ДВС должен работать плавно, без перепадов мощности и скачков, не «стучать».
Ходовая часть
Наименование деталей этого блока автомобиля говорит само за себя. В устройство ходовой части входят:
Подвеска гасит колебания во время езды. По конструкции подвески могут быть независимыми, зависимыми, полунезависимыми. В зависимости от того, какие демпфирующие элементы установлены в подвеске, различают:
Зависимая подвеска жестко установлена на мостах, крепеж к кузову через пружинные элементы. Чаще используется на грузовом транспорте. Независимая подвеска обеспечивает разное положение колес во время передвижения, каждое крепится к кузову через отдельные элементы.
Трансмиссия
Трансмиссия — это не отдельный элемент в машине, а система узлов и агрегатов, которые передают крутящий момент с маховика двигателя на ведущие колеса. В полноприводных автомобилях момент распределяется на все колеса, в полуприводных — на передний или задний мост.
Название деталей трансмиссии знакомо каждому автомобилисту:
Это главные составные части машины в узле трансмиссии. По своей конструкции могут значительно отличаться для разных модельных комплектаций, сохраняя одинаковый принцип работы.
Блок сцепления соединяет либо разрывает связь коленвала с ведущим валом при переключении передач. В механической коробке передач переключение дисков сцепления — задача водителя. В АКП переключение скоростей происходит автоматически после перевода рычага коробки передач:
Рулевое управление
Главные внутренние детали кабины со стороны водителя — это рулевое колесо и торпеда — панель управления и контроля за всеми автомобильными системами. Рулевое управление предназначено для передвижения автомобиля и состоит из главных запчастей.
Конструктивно усилители руля, призванные облегчать водителю поворот рулевого колеса, перешли на легковые автомобили с грузового транспорта. Например, при повороте руля КАМаЗа без гидроусилителя водителю пришлось бы приложить усилие, равное повороту груза весом в 400 кг. В зависимости от типа используемого усиления приводы называются и классифицируются на гидравлические, механические, пневматические и пр.
Система рулевого управления остается самой простой в комплектации автомобиля, но одной из самых важных. Рулевой привод соединяет рулевое колесо с передними колесами через рулевой механизм. Передача вращательного движения колеса переходит в поступательное движение рейки в горизонтальной плоскости.
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:
В автомобиле есть три вида тормозной системы: стояночная с использованием ручного тормоза, средняя запасная, рабочая.
В список систем безопасности авто тормозная система входит как основная; жесткость кузова и наличие элементов пассивной безопасности — как вторичная.
Электрооборудование
Детали автомобиля, которые обеспечивают работу мотора, запускают сигналы, участвуют во всех процессах, связанных с электроснабжением, входят в общий класс электрооборудования. Уже в базовых моделях система электрики отличалась сложностью. Главные элементы системы электрооборудования:
Электрооборудование обеспечивает работу ЭБУ, электронику роботизированной КП, сигналы датчиков на всех узлах.
Это краткий перечень главных элементов автомобиля, которые необходимо знать каждому автовладельцу. Понимание устройства кузова и входящих в него комплектующих, поможет определить область неисправности.
Типы, конструктивные элементы автомобильного кузова и названия деталей
Любой легковой автомобиль построен на базе кузова, и это самая большая деталь автомобиля, которая выполняет много функций. Особая конструкция кузова позволяет автомобилю выдерживать нагрузки при движении и поглощать энергию удара в случае аварии. Также эта часть машины служит основанием, на котором крепятся все функциональные детали и узлы. Производители легковых машин выпускают самые различные варианты кузовов, что делает каждую модель уникальной по внешним признакам. Однако те же производители придерживаются основных параметров при изготовлении, которые характеризуют тип кузова и вариант его исполнения.
Основные типы
Прежде чем разобрать, из чего состоит кузов легкового автомобиля, нужно выделить основные типы его исполнения. Легковые машины серийного производства выпускаются в таких основных типах:
Есть и другие типы, но эти три являются основными и наиболее распространенными.
Кузов типа седан являются самыми популярным. Серийный седан имеет четыре двери для пассажиров, моторный отсек и багажный. Такой тип кузова является наиболее оптимальным для перевозки пассажиров и небольшого багажа.
Хетчбэк представляет собой машину с двумя дверями для пассажиров, моторный отсек и багажное отделение, не разделенное с салоном. Такой тип имеет ограничения по перевозимому грузу, а также не очень удобен для перевозки пассажиров. Однако такое исполнение имеет свои преимущества. Автомобили в таком типе кузова имеют более низкий вес и размеры, что положительно сказывается на его экономичности относительно расхода топлива.
Легковые машины в кузове универсал рассчитаны на усиленные нагрузки. Багажное отделение таких машин отличается увеличенным объемом, что не мешает оставаться салону в полноценном размере. Устройство универсала дает возможность еще больше расширить багажное отделение за счет складывания задних пассажирских сидений.
Материал и технология изготовления
Кузов современного легкового автомобиля изготавливается из высокопрочной стали, которая проходит несколько этапов обработки. Небольшая толщина используемого металла позволяет намного уменьшить общий вес машины, что положительно сказывается на его динамике и экономичности. Несмотря на маленькую толщину стали, конструкция кузова рассчитана таким образом, что он является одновременно и легким, и прочным.
На большинстве современных авто кузовные детали скрепляются между собой точечной сваркой. Это позволяет обеспечить надежность соединения элементов и уменьшить количество кромок и острых углов, которые наиболее уязвимы по отношению к коррозии. В перспективе автомобильная промышленность будет применять лазерное сваривание деталей. Такой подход сводит к минимуму наличие выпуклостей и впадин на швах, а конструкция кузова станет более простой и надежной.
Общее устройство кузова
Чтобы разобраться, из чего состоит кузов легкового автомобиля, следует рассмотреть основные детали, которые входят в его устройство. Для более простого понимания, устройство кузова автомобиля можно условно разделить на три отсека. Из чего же состоит кузов? Общая схема расположения частей следующая:
Рассмотрим, из чего состоит каждый из этих элементов более подробно.
Моторная часть состоит из следующих основных деталей:
Схема моторного отсека устроена таким образом, что при столкновениях энергию удара принимают на себя лонжероны и передняя балка. Деформируясь, они уменьшают нагрузку на пассажирский отсек. Такая конструкция повышает шансы водителя и пассажиров уберечься от травм в ДТП.
Схема расположения деталей пассажирского отсека легкового авто следующая:
В других источниках названия деталей кузова могут незначительно отличаться, однако сути дела это не меняет. Приведенная схема позволяет в общих чертах разобраться, из чего состоит кузов и каково его устройство.
Все части пассажирского отсека легкового авто имеют необходимую жесткость, которая обеспечивает надежное крепление облицовочных и функциональных деталей. Помимо этого устройство пассажирской части делается таким образом, чтобы обеспечить максимальную пассивную защиту в случае боковых столкновений.
Багажный отсек легкового авто состоит из задней панели и крыльев. Схема этого отделения разработана таким образом, что его устройство позволяет выдерживать нагрузки от полезного багажа, а также обеспечить пассивную безопасность в случае ударов в заднюю часть автомобиля.
Устройство кузова легковых машин зависит от модели, производителя и других деталей. Однако в большинстве серийно выпускаемых машин схема расположения кузовных деталей примерно одинакова. Резкое отличие имеют только спортивные автомобили и прототипы концептуально новых моделей, произведенных в количестве нескольких единиц. Кузов таких машин может иметь иную конструкцию.
На чём держатся наши автомобили, что как и почему.
Итак, на данный момент существует несколько классических конструкций силовых элементов автомобиля.
1. Несущий лонжеронный кузов.
2. Лонжеронная рама с закреплёнными на ней не силовыми элементами.
3. Кузов с интегрированой рамой.
4. Пространственная рама обшитая кузовными панелями. Либо просто пространственная рама.
Первый вариант – несущий кузов.
Самая распространённая конструкция, совмещающая в себе технологичность, удобство, жёсткость и малый вес. Для автопроизводителей самый выгодный вариант.
Части кузова отштамповываются каждая из своего вида стали или алюминия.
Верх рамки лобового стекла и верхние части центральных стоек крыши делают из конструкционной стали. Дверные проемы и пол изготавливаются из стальных сплавов повышенной прочности; а более нагруженные вертикальные части рамки лобового стекла и поперечины, отделяющие салон от багажника – из прочной стали. Наконец, из особо высокопрочной стали делаются подмоторный каркас и балки, перед которыми ставятся бамперы. При этом внешние панели, не влияющие на пассивную безопасность, могут быть не только стальными, но и алюминиевыми, пластиковыми и даже стекловолоконными – применение таких материалов повышает стойкость к коррозии и снижает вес автомобиля в целом.
Все детали кузова и ответственность каждой из них за какие либо конкретные элементы нагрузки или безопасности перечислять не буду, их там вагон и маленькая тележка.
В отличие от рамных, все агрегаты крепятся к кабине, и сама кабина (вместе со всеми внешними и наружными элементами кузова) несет всю нагрузку. Яркое преимущество перед рамами — легкий вес и лучшая жесткость на кручении (в рамных машинах её во многом обеспечивает водружённый сверху кузов, хотя силовым несущим элементом он как бы и не является.). Следствие низкого веса — лучшая управляемость, экономичность и динамика. Другое неоспоримое преимущество — лучшая пассивная безопасность, так как изначально конструкторы могут создать специальные зоны, которые при аварии будут поглощать энергию удара.
И всем бы был хорош несущий кузов, вроде бы всё круто, но… Есть и один очень существенный минус. Из-за того, что все элементы несущего кузова взаимосвязаны и вместе отвечают за всю конструктивную нагрузку, при повреждении одного элемента страдает весь кузов, теряя свои характеристики и жесткость. Есть и другие минусы не несущие таких критических факторов. Например, есть такой фактор, как низкая ремонтопригодность несущего кузова. В отличие от рамы восстановить родную геометрию кузова после повреждений практически невозможно, не говоря уже об исходных характеристиках жёсткости и управляемости.
Ещё у большинства легковых машин со временем начинает деформироваться передняя часть кузова, особенно в местах крепления стоек кузов нажинает «разъезжаться». Проявляется это в связи с эксплуатацией на плохих (читай наших) дорогах, банальной усталости металла и общей нагруженности передней части авто.
И тут к нам на выручку приходит подрамник. Замечательный «кусок рамы» который более равномерно распределяет нагрузку от подвески на несущий кузов и препятствует локальным перегрузкам силовых элементов. Бывает как передний, так и задний. Является наиболее часто применяющимся силовым элементом усиливающим конструкцию несущего кузова.
И ещё большинство кузовных деталей, особенно не относящихся к капсуле безопасности, плохо дружат с сопроматом, что впрочем компенсируется некоторым избытком прочности на этих деталях.
Итак: Несущий кузов применяется на подавляющем большинстве современных легковых автомобилей и автобусов.
Плюсы:
Вес.
Жёсткость на кручение.
Технологичность изготовления.
Высокая степень безопасности из-за поглощения силовыми элементами энергии удара.
Управляемость, вследствие меньшего веса и высоты, а также возможности минимизации паразитных факторов вроде лишних элементов.
Минусы.
Низкая ремонтопригодность.
Низкая жёсткость на излом.
Плохая приспособленность к агрессивным условиям эксплуатации без дополнительных усилений.
Несущая лонжеронная рама с размещёнными на ней прочими элементами конструкции.
Несущая рама в наше время встречается чаще всего на внедорожниках и грузовых автомобилях. Это достаточно мощная конструкция, хорошо приспособленная к агрегатированию на неё кузова-кабины и прочих элементов авто. Использование её на технике подразумевающей тяжёлые условия эксплуатации или серьёзные силовые нагрузки оправдано, и компенсирует большинство её недостатков. Помимо этого такая конструкция обладает большой модульностью, т. е. на одной и той же раме можно построить разные авто, например пикап или вагон, или же, в случае грузовиков седельный тягач или самосвал.
В основе рамы лежит конструкция, к которой крепятся все агрегаты вашего автомобиля, и вся нагрузка (удары от подвески, вибрации от мотора, вес всех агрегатов) ложится именно на нее. Она может быть сварной реже цельнолитой или даже клёпаной. Сварные рамы имеют ряд преимуществ: их части штампуются, большинство деталей сваривается между собой при помощи электросварки, а некоторые элементы делаются съемными (части, к которым крепится силовой агрегат, и те, которые находятся в наиболее часто подверженных деформациям местах).Кабина (место, где размещены водитель и пассажиры) минимальную силовую нагрузку и крепится через элементы, которые полностью или частично убирают вибрации (демпфирующие элементы, как то резиновые, гидравлические или пневматические подушки), к самой раме. Рама же представляет собой жесткую стальную конструкцию, способную выдержать серьезные нагрузки.
Плюсов у такой конструкции много. Во первых, как уже было сказано выше, это модульность. Т. е. «испортив» старый кузов на неё можно с успехом водрузить новый. Кроме того восстановить геометрию повреждённой рамы значительно проще, для этого, правда, придётся демонтировать все навесные элементы. Раму можно весьма эффективно усиливать без применения сложных конструкций, при этом, правда пострадает вес. Но в целом любые усиливающие элементы требуют увеличения веса. Кроме того, у такой машины после долговременной езды по плохим дорогам не будет перекосов дверных проемов и трещин на стойках лобового стекла. И еще немаловажный момент: если взять два внедорожника одного класса, – рамный и безрамный – и посмотреть на их склонность к опрокидыванию, то можно заметить, что первую машину перевернуть существенно сложнее, ведь у нее центр тяжести гораздо ниже.
Но, естественно у такой конструкции масса минусов. Для начала это вес, ведь кроме рамы нам нужен ещё и кузов, который весит хоть и меньше несущего, но всё же немало. Естественно лишний вес сказывается и на управляемости и на расходе топлива. Кроме того на «чувство машины» сильно влияют опорные элементы между рамой и кузовом. При езде на рамном авто сложно отделаться от ощущения валкости и «ватности». Минусом рамной конструкции также является неудобство установки на неё легкового кузова. Либо авто будет избыточно высоким, либо придётся жертвовать местом в салоне. Кроме того от избыточных нагрузок рама может лопнуть, и хотя восстановить её не так уж сложно, но всё же это фактор достаточно неприятный.
Есть свои минусы и в плане безопасности. Хотя практически, при столкновении двух авто тяжёлый внедорожник оказывается более безопасным в силу веса и прочности, то например, при ударе в дерево или столб рама играет злую шутку. Она практически не деформируется, соответственно минимально гася энергию, соответственно вся кинетическая энергия «прилетает» водителю и пассажирам. Не менее неприятный расклад при срыве кузова с рамы. И хотя современные рамы относительно травмобезопасны в этом плане, они всё же проигрывают кузовам.
Итак: несущая лонжеронная рама применяется в большинстве грузовиков и достаточно большём количестве внедорожников.
Плюсы:
Прочность.
Модульность.
Ремонтопригодность.
Хорошая изоляция от шумов и вибраций за счёт элементов крепления кузова к раме.
Лояльное отношение к серьёзным нагрузкам.
Практически никогда не нуждается в серьёзном усилении сторонними элементами.
Минусы:
Вес.
Управляемость и экономичность.
Безопасность при столкновении со слабо деформируемыми препятствиями.
Кузов с интегрированой рамой.
Тут существует 2 варианта.
Представитель первого Jeep Cherokee – конструкция проста до безобразия. Классическая лонжеронная рама с наваренным на неё кузовом.
Представители второго — многочисленные кроссоверы. Например, Suzuki Grand Vitara нового поколения. В этом случае рама и кузов являются равноценно нагруженными элементами. Да и сама рама не такая мощная как на Джипе.
Собственно такая конструкция включает в себя и плюсы, и недостатки, как несущего кузова, так и несущей рамы. Всё зависит от конкретного автомобиля. Там, где рама мощнее, соответственно больше от «рамника», там где рама больше походит на родные лонжероны кузова, больше от авто с несущим кузовом.
Итак: интегрированая рама встречается на кроссоверах и лёгких внедорожниках, реже на среднеразмерных внедорожниках. Своеобразный компромис двух миров, и, что характерно, неплохо работает. Малые нагрузки воспринимает кузов, большие рама.
Пространственная рама.
Пространственная рама представляет собой несущую конструкцию в виде клетки опоясывающей с разных сторон части авто. К ней крепятся все элементы конструкции и декоративные элементы кузова. В серийных авто встречается крайне редко по причине низкой технологичности и сложности изготовления. Лучше всех дружит со сопроматом, поэтому самая прочная при минимальном весе.
Реально применяется при постройке суперкаров или гоночных автомобилей. Было несколько премиум моделей не спортивных авто строящихся на пространственной раме, но на данный момент таковых нет.
Обладает массой плюсов и практически не имеет минусов. Главный минус этой конструкции – цена. Т. к для производства требуется несоизмеримо больше времени чем для любой другой конструкции, то авто с пространственной рамой это либо сверхдорогие суперкары, либо строящиеся в единичных экземплярах гоночные авто.
Лёгкая, прочная с хорошо прогнозируемой деформацией, такая рама, практически, представляет собой несущий гоночный каркас и несущую раму одновременно. Декоративные элементы нужны лишь для того чтоб закрыть саму раму, но не несут никакой силовой нагрузки.
Итак: Пространственная рама применяется при строительстве гоночных авто и суперкаров в силу сложности изготовления и низкой технологичности процесса.
Плюсы:
Вес.
Прочность.
Минимальная деформация в любых плоскостях.
Прогнозируемость деформации при ударах.
Лояльность к высоким нагрузкам.
Минусы:
Цена.
Абсолютная «недружелюбность» к водителю. Вибрации и рельеф будут чётко ощутимы даже с мягкой подвеской.