Устройство шасси грузового автомобиля
Общее устройство грузового автомобиля
Независимо от особенностей конструкции грузовой автомобиль состоит из трех основных частей: двигателя, кузова, шасси.
Двигатель
Двигатель — источник механической энергии, необходимый для движения автомобиля. В двигателе внутреннего сгорания тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива в его цилиндрах, преобразуется в механическую работу.
На автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием и с самовоспламенением, а также электрические.
Кузов
Кузов — часть автомобиля, предназначенная для размещения груза или для размещения водителя и пассажиров. Кузов состоит из кабины 1 и грузовой платформы 2. К нему относят также капот, облицовку и крылья.
Шасси
Шасси — опорное устройство, необходимое для передвижения автомобиля. В шасси входят все механизмы и агрегаты, предназначенные для передачи усилия от двигателя на ведущие колеса, а также для управления и передвижения автомобиля.
Шасси включает в себя:
Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих вращающий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.
Трансмиссия состоит из:
Рис. Составные части автомобиля: 1 — кабина; 2 — грузовая платформа; 3 — сцепление; 4 — коробка передач; 5 — карданная передача; 6 — ведущий мост.
Сцепление необходимо для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и для плавного их соединения при трогании с места.
Коробка передач (КП) предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен.
Карданная передача служит для передачи вращения от вала коробки передач к ведущему мосту под некоторым углом.
Ведущий мост состоит из механизмов, с помощью которых происходит увеличение вращающего момента и вращение валов передается к ведущим колесам под прямым углом.
Ходовая часть предназначена для передвижения автомобиля. Вращательное движение ведущих колес при их сцеплении с поверхностью грунта преобразуется в поступательное движение автомобиля.
Рулевое управление необходимо для изменения направления движения автомобиля.
Тормозная система служит для замедления скорости движения и остановки автомобиля.
Шасси автомобиля и все,что нужно об этом знать.
Любое транспортное средство, независимо от его типа и назначения, состоит из трех основных частей: двигателя, кузова и шасси. Шасси автомобиля — это система, состоящая из собранных воедино узлов ходовой части, трансмиссии и механизма управления. Она является одной из самых важных частей транспортного средства, так как позволяет обеспечить восприятие и передачу всех сил, которые действуют на него во время движения.
Функции шасси
Элементы подвески ходовой части снижают нагрузки и компенсируют колебания при движении по ухабистой дороге и бездорожью. Подрамник позволяет установить на шасси кузов, двигатель и другие агрегаты. Передний и задний мосты посредством колес передают вращательное движение и таким образом обеспечивают движение автомобиля.
Первые автомобили, выпускаемые в прошлом столетии, имели некоторое отличие от тех, которые сегодня ездят по дорогам. Все автомобили — и легковые, и грузовые — раньше имели раму, на которую устанавливались все агрегаты и узлы (кузов, трансмиссия, двигатель и т. д.). С течением времени рамное шасси автомобиля осталось только у грузовиков и автобусов. В легковых же автомобилях функции рамы начал выполнять кузов.
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ШАССИ
Таким макаром, можно выделить две разные схемы шасси тс.
Зависимо от предназначения автомобиля, могут употребляться последующие виды конструкций:
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ШАССИ?
Благодаря шасси и элементам подвески, которые входят в состав ходовой части, происходит понижение нагрузок и компенсация колебаний во время движения транспортного средства по неровной дороге и бездорожью. Благодаря подрамнику, который входит в состав шасси, инженеры получили возможность устанавливать на шасси кузов, силовой агрегат, трансмиссию и прочие агрегаты. За счет фронтального и заднего мостов посредством передачи крутящего момента на колеса происходит движение авто.
Когда-то все автомобили (и легковые и грузовые) имели раму, чего не скажешь о нынешних авто. На раму устанавливался кузов, двигатель, трансмиссия, а также навесное оборудование ходовой части. Со временем производители авто поняли то, что в раме для легковушек нет необходимости, и все функции рамы стал выполнять модифицированный кузов. А рама стала уделом тяжелых внедорожников (рамников) и грузовых авто.
Составные элементы шасси
Классический комплект автомобильного или колесного тракторного шасси состоит из следующих агрегатов.
Трансмиссия
Она включает в себя сцепление, КПП, карданную передачу, полуоси, главную передачу, дифференциал. Для машин с полным приводом в трансмиссию включается раздаточная коробка.
Сцепление. В схеме трансмиссии ТС находится непосредственно в контакте с маховиком двигателя и в нужное время отключает соединение с коленвалом, прекращая передачу крутящего момента на шестеренки коробки передач.
Конструктивно сцепление бывает «сухим» (на автомобилях и тракторах фрикционные диски работают в воздушной среде) и «мокрым» (работающее в масляной ванне, такой тип стоит на мотоциклетных движках с поперечным расположением). Также оно бывает однодисковым — на легковых автомобилях и малых грузовиках, или двухдисковым — на тяжелых грузовиках и тракторах.
Коробка переключения передач. КПП бывают механические, полуавтоматические и автоматические. Коробка передач служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя на средних оборотах коленчатого вала, при разных скоростях движения транспорта и при разных условиях движения (дорога, бездорожье). Обеспечивается это путем изменения угловой скорости и как следствия, крутящего момента, на выходном валу КПП, по отношению к входному валу. Достигается это за счет использования шестерней с различными передаточными числами.
Раздаточная коробка. Служит для распределения крутящего момента между ведущими осями автомобиля и для повышения крутящего момента.
Дифференциал. Механическое устройство, которое распределяет крутящий момент от входного вала (карданного вала), на приводные валы колес (полуоси). Бывает блокируемый и не блокируемый.
Шасси грузовых автомобилей
Наиболее распространенными считаются лонжеронные рамы. Они представляют собой две продольные балки, соединенные поперечинами. Форма таких балок может быть совершенно разной: трубчатой, Х- или К-образной. В наиболее нагруженной части рама имеет увеличенное сечение швеллера. Параллельная схема лонжеронов (балки располагаются на равном расстоянии на всем протяжении шасси) применяется на грузовых автомобилях.
В легковых автомобилях повышенной проходимости могут применятся лонжероны, которые имеют некоторое расхождение осей как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Хребтовая рама представляет собой одну несущую продольную балку, на которую крепятся поперечины. Зачастую эта балка имеет круглое сечение, благодаря чему в ней могут размещаться элементы трансмиссии. Такая рама обеспечивает большую стойкость к кручению, чем лонжероны. Также использование шасси хребтового типа предполагает использование независимой подвески всех колес. Вильчато-хребтовая рама имеет разветвление продольной балки в задней или передней части. То есть она совмещает в себе лонжероны и хребтовую балку. Остальные типы рамы шасси не используются для грузовых автомобилей.
Достоинства и недостатки шасси наземного ТС
Современные ТС, будь то автомобиль, трактор или специальное самоходное устройство оснащается шасси, которое укомплектовано по последнему слову конструкторской мысли.
Положительным качеством шасси современных автомобилей является их высокая надежность и ресурс агрегатов, который позволяет без замены им работать не один десяток тысяч километров. А использование в виде опоры землю, дает ТС на базе данного шасси перемещать огромные грузы, на большие расстояния с малой затратой топлива и оптимальной скоростью.
Основным недостатком шасси наземных ТС является отсутствие универсальности при переходе работы из одной среды в другую.
Факторы, влияющие на изменения в конструкции шасси ТС
Шасси наземных транспортных средств изменялись с самого момента их изобретения и установки на повозки. Вначале это касалось облегчения конструкции колеса. В деревянном круге делались пропилы для облегчения конструкции. С появлением металлических спиц их стали устанавливать в колеса. С изобретением подшипников они стали устанавливаться на оси для облегчения вращения колеса и увеличения срока службы колесной оси.
Кузов на каретных повозках вначале подвешивали на ремнях или на цепях. Затем на них принялись устанавливать подрессоренную подвеску в виде пружин, которые стали устанавливать и на другие повозки, если такое желание высказывал хозяин. В начале XIX века была изобретена рессора. Их сразу же стали устанавливать на кареты и другие повозки. В период безраздельного господствования гужевого транспорта многие части шасси ТС изготавливались из дерева.
Такая тенденция сохранялась и при производстве первых самоходных колясок. Однако с развитием автомобильного транспорта изменялся подход к обеспечению безопасности водителя во время езды. Деревянные детали менялись на металлические. Мягкость хода на первых моделях автомашин обеспечивалась за счет рессор и пружин. С появлением амортизаторов их стали устанавливать в подвеску машин.
На современных автомобилях все силовые элементы конструкции шасси ТС изготавливаются из качественной стали. В элементах крепления рессор и в пружинах устанавливают резиновые или пластиковые отбойники, а некоторые элементы подвески, типа шаровых опор, закрывают резиновыми пыльниками.
Дальнейшее развитие элементов шасси приведет к использованию в конструкции новых конструктивных материалов, такие как композитные материалы и нано-материалы, которые будут способны восстанавливать свою структуру. А в системе подвески претерпит изменение связи, т.е. переход от механической связи подвески к магнитной и электромагнитной подвески.
Устройство ходовой части
Устройство шасси автомобиля
Шасси автомобиля это совокупность агрегатов и узлов автомобиля, которая включает в себя трансмиссию, ходовую часть автомобиля и механизмы управления и монтируется на общей раме.
Шасси грузового автомобиля представляет собой телегу (для которой рама выступает остовом), которую можно перемещать на колесах (само шасси перемещаться не может). Рамные шасси в основном применяются на грузовых автомобилях.
Устройство шасси автомобиля зависит от числа осей и числа ведущих осей автомобиля. Если автомобиль предназначен для передвижения по бездорожью его шасси оборудуется специальными средствами повышенной проходимости. Узлы и агрегаты шасси обеспечивают передачу движущей силы автомобилю и отвечают за управление транспортным средством на дороге, грузоподъемность и маневренность.
Шасси автомобиля с несущим кузовом — является основанием транспортного средства, которое связывает агрегаты трансмиссии, ходовой части и механизмы управления.
УСТРОЙСТВО ШАССИ АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-131
1 — ведущий фланец цапфы поворотного кулака 2 — шинный кран 3 — тормозной барабан переднего колеса 4 — переднее колесо с пневматической шиной переменного давления 5—продольная листовая рессора 6—педаль сцепления 7 — продольная рулевая тяга 8 — рулевой механизм 9 — передний буфер 10 — лебедка барабанного типа с червячным редуктором 11 —трубчатый масляный радиатор смазки двигателя 12 — масляный радиатор гидроусилителя рулевого управления 13 — бачок насоса гидроусилителя 14 —- радиатор охлаждения двигателя 15 — маслоналивная горловина с фильтром вентиляции картера двигателя 16 — компрессор пневматической системы привода тормозов и централизованной подкачки шин 17 — воздушный фильтр 18 — двигатель 19 — педаль ножного тормоза 20 — рулевое колесо 21 — рычаг коробки передач 22 — рычаг переключения передач раздаточной коробки 23 — педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора 24 — рычаг включения лебедки 25 — рычаг ручного тормоза 26 — воздушный баллон для сжатого воздуха 27 — трубка вентиляции картера коробки передач 28 — трубка выпуска воздуха из воздухораспределительного клапана 29 — трубка подвода воздуха в топливные баки 30 — задний кронштейн установки кабины 31 — электромагнитный воздухораспределительный клапан для автоматического включения переднего ведущего моста 32 — топливный бак 33 — карданный вал привода среднего ведущего моста 34 — глушитель шума выпуска отработавших газов 35 — труба глушителя 36 — карданный вал привода заднего моста 37 — верхняя реактивная штанга подвески заднего моста 38 — нижняя реактивная штанга подвески 39 — заднее колесо 40 — розетка для переносной лампы 41 — задний буфер рамы
Какие группы механизмов и систем входят в состав шасси автомобиля
Функции шасси
Элементы подвески ходовой части снижают нагрузки и компенсируют колебания при движении по ухабистой дороге и бездорожью. Подрамник позволяет установить на шасси кузов, двигатель и другие агрегаты. Передний и задний мосты посредством колес передают вращательное движение и таким образом обеспечивают движение автомобиля.
Первые автомобили, выпускаемые в прошлом столетии, имели некоторое отличие от тех, которые сегодня ездят по дорогам. Все автомобили — и легковые, и грузовые — раньше имели раму, на которую устанавливались все агрегаты и узлы (кузов, трансмиссия, двигатель и т. д.). С течением времени рамное шасси автомобиля осталось только у грузовиков и автобусов. В легковых же автомобилях функции рамы начал выполнять кузов.
Классификация по типам кузовов
Седан (Sedan). Легковые автомобили, в которых багажное отделение структурно отделено от пассажирского салона. В задней стенке нет дверцы. Чаще всего седаны – четырёхдверные, но встречаются также двухдверные (тудоры, пример — Chevrolet Monte Carlo) и пятидверные модели. В США седаны часто называют Saloon, в Хорватии – Limuzina. Большинство седанов – хардтопы. У них нет центральных стоек, а на боковых стёклах отсутствуют наружные рамки.
Универсал (Family Cars) – это легковой автомобиль с прямой крышей. Легко узнаваем по закрытому двухобъёмному грузо-пассажирскому кузову. Задний свес у универсала – длиннее или такой же, как на седане.
Хэтчбек – авто с покатой крышей и укороченным свесом кузова. Длина такого кузова достаточно небольшая, поэтому хэтчбек пользуется популярностью в городских условиях. Автоматически решается вопрос с разворотом на узких улицах, во время парковки.
Купе – автомобили с «укороченной» базой. Чаще всего – с двумя дверьми, и двумя «полноценными» местами в первом ряду комфортности. Второй ряд сидений или отсутствует или ограничен по комфортности. Купе – распространённый вариант кузовов у спорткаров.
Кабриолет (Convertible) – легковой автомобиль со складной крышей. К кузову примыкают не стандартные опускающиеся, а съемные боковые окна.
Внедорожники – это автомобили с несущим корпусом –на раме с полным приводом. Транспортные средства отличает высокий клиренс и пониженный ряд передач трансмиссии. Функцию ведущих выполняют передние и задние колёса.
Минивэны (Mini-Van) – семейные автомобили повышенной вместимости с высокой крышей, однообъёмным либо полуторообъёмным кузовом. В большинстве минивенов размещено три ряда кресел (чаще всего складные, съёмные). Характеризуются большой площадью остекления и хорошим обзором.
Информация, которая касается конструкции, устройства автомобиля, постоянно лавинообразно увеличивается. Мониторить информацию каждый день не вариант Тратится куча времени. Но представьте, что в вашем распоряжении есть библиотека, которая без ваших усилий и регулярно — практически каждый день — обновляется свежей информацией по автомобильным технологиям. И такая платформа есть, это cистема дистанционного обучения ELECTUDE. Экономить время и получать актуальную информацию по транспортным технологиям легко!
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ШАССИ
Таким макаром, можно выделить две разные схемы шасси тс.
Зависимо от предназначения автомобиля, могут употребляться последующие виды конструкций:
Устройство шасси автомобиля
Шасси автомобиля это совокупность агрегатов и узлов автомобиля, которая включает в себя трансмиссию, ходовую часть автомобиля и механизмы управления и монтируется на общей раме.
Шасси грузового автомобиля представляет собой телегу (для которой рама выступает остовом), которую можно перемещать на колесах (само шасси перемещаться не может). Рамные шасси в основном применяются на грузовых автомобилях.
Устройство шасси автомобиля зависит от числа осей и числа ведущих осей автомобиля. Если автомобиль предназначен для передвижения по бездорожью его шасси оборудуется специальными средствами повышенной проходимости. Узлы и агрегаты шасси обеспечивают передачу движущей силы автомобилю и отвечают за управление транспортным средством на дороге, грузоподъемность и маневренность.
Шасси автомобиля с несущим кузовом — является основанием транспортного средства, которое связывает агрегаты трансмиссии, ходовой части и механизмы управления.
УСТРОЙСТВО ШАССИ АВТОМОБИЛЯ ЗИЛ-131
1 — ведущий фланец цапфы поворотного кулака 2 — шинный кран 3 — тормозной барабан переднего колеса 4 — переднее колесо с пневматической шиной переменного давления 5—продольная листовая рессора 6—педаль сцепления 7 — продольная рулевая тяга 8 — рулевой механизм 9 — передний буфер 10 — лебедка барабанного типа с червячным редуктором 11 —трубчатый масляный радиатор смазки двигателя 12 — масляный радиатор гидроусилителя рулевого управления 13 — бачок насоса гидроусилителя 14 —- радиатор охлаждения двигателя 15 — маслоналивная горловина с фильтром вентиляции картера двигателя 16 — компрессор пневматической системы привода тормозов и централизованной подкачки шин 17 — воздушный фильтр 18 — двигатель 19 — педаль ножного тормоза 20 — рулевое колесо 21 — рычаг коробки передач 22 — рычаг переключения передач раздаточной коробки 23 — педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора 24 — рычаг включения лебедки 25 — рычаг ручного тормоза 26 — воздушный баллон для сжатого воздуха 27 — трубка вентиляции картера коробки передач 28 — трубка выпуска воздуха из воздухораспределительного клапана 29 — трубка подвода воздуха в топливные баки 30 — задний кронштейн установки кабины 31 — электромагнитный воздухораспределительный клапан для автоматического включения переднего ведущего моста 32 — топливный бак 33 — карданный вал привода среднего ведущего моста 34 — глушитель шума выпуска отработавших газов 35 — труба глушителя 36 — карданный вал привода заднего моста 37 — верхняя реактивная штанга подвески заднего моста 38 — нижняя реактивная штанга подвески 39 — заднее колесо 40 — розетка для переносной лампы 41 — задний буфер рамы
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ШАССИ?
Благодаря шасси и элементам подвески, которые входят в состав ходовой части, происходит понижение нагрузок и компенсация колебаний во время движения транспортного средства по неровной дороге и бездорожью. Благодаря подрамнику, который входит в состав шасси, инженеры получили возможность устанавливать на шасси кузов, силовой агрегат, трансмиссию и прочие агрегаты. За счет фронтального и заднего мостов посредством передачи крутящего момента на колеса происходит движение авто.
Когда-то все автомобили (и легковые и грузовые) имели раму, чего не скажешь о нынешних авто. На раму устанавливался кузов, двигатель, трансмиссия, а также навесное оборудование ходовой части. Со временем производители авто поняли то, что в раме для легковушек нет необходимости, и все функции рамы стал выполнять модифицированный кузов. А рама стала уделом тяжелых внедорожников (рамников) и грузовых авто.
Снаряженная масса шасси
Очень часто можно встретиться с понятиями «снаряженная масса шасси», снаряжённая масса автомобиля». Что же это такое?
Снаряжённая масса авто – это суммарная масса автомобиля со всеми эксплуатационными материалами (полным баком бензина, охлаждающей жидкостью, маслом). Масса водителя и пассажиров при этом в расчёт не берётся. Их масса учитывается, если речь идёт о полной массе транспортного средства.
Снаряженная масса у каждого вида автомобиля различна:
Очень часто снаряжённую массу транспортного средства в характеристиках указывают именно в качестве снаряжённой массы шасси. Как правило, и «Снаряженная масса шасси», иногда же он указывает «Полная масса транспортного средства» и «Снаряжённая масса транспортного средства».
Составные элементы шасси
Классический комплект автомобильного или колесного тракторного шасси состоит из следующих агрегатов.
Трансмиссия
Она включает в себя сцепление, КПП, карданную передачу, полуоси, главную передачу, дифференциал. Для машин с полным приводом в трансмиссию включается раздаточная коробка.
Сцепление. В схеме трансмиссии ТС находится непосредственно в контакте с маховиком двигателя и в нужное время отключает соединение с коленвалом, прекращая передачу крутящего момента на шестеренки коробки передач.
Конструктивно сцепление бывает «сухим» (на автомобилях и тракторах фрикционные диски работают в воздушной среде) и «мокрым» (работающее в масляной ванне, такой тип стоит на мотоциклетных движках с поперечным расположением). Также оно бывает однодисковым — на легковых автомобилях и малых грузовиках, или двухдисковым — на тяжелых грузовиках и тракторах.
Коробка переключения передач. КПП бывают механические, полуавтоматические и автоматические. Коробка передач служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя на средних оборотах коленчатого вала, при разных скоростях движения транспорта и при разных условиях движения (дорога, бездорожье). Обеспечивается это путем изменения угловой скорости и как следствия, крутящего момента, на выходном валу КПП, по отношению к входному валу. Достигается это за счет использования шестерней с различными передаточными числами.
Раздаточная коробка. Служит для распределения крутящего момента между ведущими осями автомобиля и для повышения крутящего момента.
Дифференциал. Механическое устройство, которое распределяет крутящий момент от входного вала (карданного вала), на приводные валы колес (полуоси). Бывает блокируемый и не блокируемый.
Принцип работы и для чего оно нужно
Все необходимые для передвижения агрегаты монтируются на основание авто таким образом, чтобы вращательная энергия передавалась от двигателя на ведущие колеса. Вот как синхронизируется работа всех узлов:
Как видно, шасси автомобиля позволяет приводить в движение всю конструкцию, менять ее направление и компенсировать нагрузки от вибраций, возникающие во время езды. Благодаря такой разработке вырабатываемая двигателем внутреннего сгорания энергия может быть использована для комфортной и безопасной транспортировки людей и больших грузов.
Шасси грузовых автомобилей
Наиболее распространенными считаются лонжеронные рамы. Они представляют собой две продольные балки, соединенные поперечинами. Форма таких балок может быть совершенно разной: трубчатой, Х- или К-образной. В наиболее нагруженной части рама имеет увеличенное сечение швеллера. Параллельная схема лонжеронов (балки располагаются на равном расстоянии на всем протяжении шасси) применяется на грузовых автомобилях.
В легковых автомобилях повышенной проходимости могут применятся лонжероны, которые имеют некоторое расхождение осей как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Хребтовая рама представляет собой одну несущую продольную балку, на которую крепятся поперечины. Зачастую эта балка имеет круглое сечение, благодаря чему в ней могут размещаться элементы трансмиссии. Такая рама обеспечивает большую стойкость к кручению, чем лонжероны. Также использование шасси хребтового типа предполагает использование независимой подвески всех колес. Вильчато-хребтовая рама имеет разветвление продольной балки в задней или передней части. То есть она совмещает в себе лонжероны и хребтовую балку. Остальные типы рамы шасси не используются для грузовых автомобилей.
Классификация автомобилей
Классификация автомобилей осуществляется по нескольким критериям:
В основе классификации по сегментам – габаритные размеры.
Существует две вариации классификации: на 6 и 8 сегментов. В первом варианте сегменты сформированы на основании размеров. Во второй классификации также учитывается вместимость, стоимость автомобиля.
Классификация с 6-ю сегментами:
Классификация с 8-ю сегментами:
Достоинства и недостатки шасси наземного ТС
Современные ТС, будь то автомобиль, трактор или специальное самоходное устройство оснащается шасси, которое укомплектовано по последнему слову конструкторской мысли.
Положительным качеством шасси современных автомобилей является их высокая надежность и ресурс агрегатов, который позволяет без замены им работать не один десяток тысяч километров. А использование в виде опоры землю, дает ТС на базе данного шасси перемещать огромные грузы, на большие расстояния с малой затратой топлива и оптимальной скоростью.
Основным недостатком шасси наземных ТС является отсутствие универсальности при переходе работы из одной среды в другую.
Элементы конструкции
Современное автомобильное шасси имеет прочные и долговечные элементы и системы, которые располагаются между кузовной конструкцией, двигателем и дорожным полотном. Именно эти детали и узлы шасси обеспечивают движение транспортного средства, возможность управлять им и отвечают за комфорт пассажиров во время поездки. Современная конструкция шасси включает в себя такие важные детали, обеспечивающие нижеперечисленные возможности:
Несущим элементом в грузовиках выступает рама, выполняющая функции остова такого транспортного средства.
Функциональность
Шасси в легковых моделях сегодня решает три основные задачи:
Использующееся для тракторов и спецтехники самоходное шасси до сих пор выполняет функции несущей конструкции, на которой, как и прежде, устанавливаются все важные элементы такого транспортного средства.
В современных легковых авто мотор и иные важные элементы вместе с водителем и пассажирами располагаются внутри кузовной конструкции. При этом во время движения машины находящиеся внутри такой коробки люди не испытывают никакого дискомфорта. Колесная база в такой конструкции может осуществлять движение по дорожному покрытию любого качества.
В современном автомобиле систему из узлов и механизмов, обеспечивающих комфортное движение АТС по поверхности любого типа называют ходовой частью машины, состоящей из:
Это интересно: Эффект исчезновения
Эти элементы обеспечивают плавность движения автомобиля по дороге любого типа. На подрамник шасси устанавливается кузов, мотор и другие важные узлы современного автомобиля. С переднего и заднего моста вращательное движение передаётся на колёса, обеспечивая таким образом движение машины.
При оптимальном расчёте структурной эффективности удаётся передавать нагрузки с подвески на кузовную часть в специальных точках крепления, что позволяет существенно уменьшить вес кузова машины. При распределении нагрузок в стороне от таких точек крепления приводит к увеличению веса кузовной части легкового автомобиля.
Подвеска
К основному узлу ходовой части автомобиля любой модели относится и подвеска, от которой зависят устойчивость машины на дороге во время движения, безопасность и комфорт процесса вождения. С момента появления первого в мире авто инженерами было придумано большое количество видов подвесок, но наибольшее распространение получили конструкции зависимого и независимого типа. Они отличаются способом соединения колёс, расположенных на одной оси.
Зависимая подвеска
В этой конструкции колёса жёстко связаны осью между собой. У неё есть свои преимущества и недостатки. Достоинством её является создание максимального сцепления поверхности колеса с дорожным полотном, когда машина совершает поворот по гладкой дороге. В этот момент оба колеса не меняют своего положения на вертикальной оси за счет создания жёсткой фиксации.
Недостатки проявляются при поездке по неровной поверхности дороги, когда при наезде одного колеса на препятствие происходит наклон оси и на другом. В результате снижается комфортность передвижения и уменьшается равномерное сцепление поверхности колёс с дорожным покрытием. Сегодня зависимую конструкцию не устанавливают на передней оси легковых авто, его заменили на МакФерсон.
Устанавливают зависимую схему только на заднюю колёсную ось в виде конструкций для ведущей и ведомой задней оси. В первом случае ставят мост, подвешенный на продольных рессорах или продольных направляющих рычагов на некоторых внедорожниках и пикапах.
Для ведомой задней оси применяется задняя балка или торсионы, работающие на скручивание. Этот тип применяется обычно на бюджетных моделях с передним приводом.
Независимая подвеска
В этой схеме колеса одной оси не связываются жёстко друг с другом, поэтому изменения положения одного колеса не влияет на другое. При независимости работы на разных концах оси обеспечивается равномерное сцепление поверхности колёс с дорожным полотном при прохождении неровностей на дороге и более комфортный режим езды для водителя и пассажиров. В такой схеме неподрессорные массы имеют меньший объем, и у разработчиков новых конструкций автомобильных шасси есть возможность за счёт замены конфигурации и материалов и дальше уменьшать их объём и вес, делая автомобиль более скоростным и комфортным. Недостатком является изменение параметров положения развала-схождения и ширины колеи во время работы.
Это интересно: 5 возможных причин, почему не крутит стартер и не заводится машина
Факторы, влияющие на изменения в конструкции шасси ТС
Шасси наземных транспортных средств изменялись с самого момента их изобретения и установки на повозки. Вначале это касалось облегчения конструкции колеса. В деревянном круге делались пропилы для облегчения конструкции. С появлением металлических спиц их стали устанавливать в колеса. С изобретением подшипников они стали устанавливаться на оси для облегчения вращения колеса и увеличения срока службы колесной оси.
Кузов на каретных повозках вначале подвешивали на ремнях или на цепях. Затем на них принялись устанавливать подрессоренную подвеску в виде пружин, которые стали устанавливать и на другие повозки, если такое желание высказывал хозяин. В начале XIX века была изобретена рессора. Их сразу же стали устанавливать на кареты и другие повозки. В период безраздельного господствования гужевого транспорта многие части шасси ТС изготавливались из дерева.
Такая тенденция сохранялась и при производстве первых самоходных колясок. Однако с развитием автомобильного транспорта изменялся подход к обеспечению безопасности водителя во время езды. Деревянные детали менялись на металлические. Мягкость хода на первых моделях автомашин обеспечивалась за счет рессор и пружин. С появлением амортизаторов их стали устанавливать в подвеску машин.
На современных автомобилях все силовые элементы конструкции шасси ТС изготавливаются из качественной стали. В элементах крепления рессор и в пружинах устанавливают резиновые или пластиковые отбойники, а некоторые элементы подвески, типа шаровых опор, закрывают резиновыми пыльниками.
Дальнейшее развитие элементов шасси приведет к использованию в конструкции новых конструктивных материалов, такие как композитные материалы и нано-материалы, которые будут способны восстанавливать свою структуру. А в системе подвески претерпит изменение связи, т.е. переход от механической связи подвески к магнитной и электромагнитной подвески.
Основные принципы вибрационных характеристик автомобилей
Создаваемые дорогой возбуждения воздействуют на кузов автомобиля через шины, подвеску колес и систему подвески / амортизаторов. Для теоретического анализа можно использовать вибрационные модели различной сложности. С ростом сложности модели повышается количество степеней свободы и связанных дифференциальных уравнений. Для большей ясности фундаментальные взаимосвязи в автомобильных вибрационных системах будут разъяснены на примере двухмассового вибратора (рис. «Двухмассовый вибратор в качестве четверти автомобиля»).
С указанием значений массы, коэффициентов упругости и коэффициентов затухания все параметры в двухмассовой модели для технического анализа вибраций заданы, и с переменными, обозначенными на рис. «Двухмассовый вибратор в качестве четверти автомобиля», можно составить два дифференциальных уравнения:
mAzA + кА,R (zA — zR) + cA,R (zA — zR) = О,
mRzR — кА,R (zA — zR) — cA,R (zA — zR) + cRzR + kR zR = cRh + kRh
Деление этих уравнений на массу в каждом случае приводит к обычному виду дифференциального уравнения 2-го порядка и дает угловую частоту свободных затухающих колебаний ωg и угловую частоту свободных незатухающих колебаний ωu, а также коэффициенты затухания для колеса DR и кузова DA.
Нижеследующее уравнение применимо к угловой частоте независимых незатухающих колебаний колеса:
ωR=√ (cR+cA,R)/ mR ≈ √ (cR / mR),при (cR ≈ 10 cA)
Нижеследующее уравнение применимо, соответственно, к кузову:
ωA=√ (cA,R / mA )
Вообще, угловая частота свободных затухающих колебаний ωg вычисляется по формуле:
ωg = ωu√ (1 — D2)
где в качестве приближения предполагается следующее: ωg≈0,9 ωu.
Нижеследующее уравнение применимо к коэффициенту затухания DR на колесе:
DR = кА,R / 2mR ωR = кА,R /2√(cR+cA,R)mR =(mAωA/mR ωR)DA
где опыт показал, что нужно ориентироваться на DR ≈ 0,4.
То же самое применимо к кузову:
DA = кА,R / 2mA ωA = кА,R /2√(cA,RmR)
В этом случае эффективность доказало значение DA≈ 0,3.
Колебания динамической нагрузки на колесо ΔG приводят к равенству:
ΔG = mRzR + mAzA = cR(h — zR) + kR (h — zR)
Вместе эти переменные образуют основу для грубой конфигурации системы подвески / амортизаторов автомобиля.
Если известны собственная частота кузова (обычно fА ≈ 1 Гц) и масса кузова (или удельная масса кузова на колесо), то можно определить жесткость пружин кузова относительно колес:
cA,R = mA ωA2
Преобразование в фактическую жесткость пружин кузова имеет место с учетом соотношения i между перемещениями колеса и пружины, (см. рис. «Жесткость пружины»). Прежде всего, фактическое усилие пружины
Δ FF = сА ΔzF
Δ FR = cA,R ΔzR
Равновесие крутящего момента, действующего вокруг крепления рычага подвески к кузову оси, показанного на рис. «Жесткость пружины» приводит к:
cA,R ΔzR d2 = сА ΔzF ( d2 — d1)
Это уравнение можно использовать для преобразования фактической жесткости пружины сА в соответствии с геометрическими взаимосвязями с жесткостью колеса cA,R:
cA,R = сА i2
с жесткостью пружины i:
i = ( d2 — d1)/d2 = ΔzF /ΔzR
To же самое справедливо для гасителя вибраций. Для расчета коэффициента затухания вибраций кузова (его эффект на колесо), в отношении колеса применимо следующее выражение:
cA,R = 2DA√(cA,RmR)
При DA = 0,3 (см. выше) и mА, как известной переменной изучаемого автомобиля, коэффициент затухания вибраций кузова можно определить c помощью уравнения
DR =(mAωA/mR ωR)DA
оценка оптимальных соотношений между массами колеса и кузова с помощью коэффициентов затухания DR = 0,4 и DA = 0,3 (ориентиры) дает следующее соотношение:
mA/mR =0,4ωR / 0,3ωA=0,4 fR/0,3 fA
где fR= ωR 2π и fA= ωA 2π.
При fR= 12 Гц и fA= 1 Гц результат будет следующий:
mR = 1/16 mA
Влияние различных параметров подвески/амортизаторов на разные диапазоны частоты показано в таблице «Эффект влияния системы подвески / амортизаторов на характеристики вертикальных колебаний автомобиля».