МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАІНИ
Національний Транспортний Університет
Кафедра "Автомобілі"
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
З ДИСЦИПЛІНИ “АВТОМОБІЛІ”
Частина 4
Сучасні тенденції розвитку конструкції автомобіля.
для студентів спеціальності
"Автомобілі та автомобільне господарство”
денної форми навчання
Завідувач кафедри “ Автомобілі “
Сахно В.П.
Старший викладач кафедри “Автомобілі”
Ковальчук Г.О.
Київ 2013 р.
ЛЕКЦІЯ
Тема: Сучасні тенденції розвитку конструкції ходової системи.
Мета : Вивчити сучасні тенденції розвитку конструкції ходової системи.
Час - 2 години.
Навчально – методичне забезпечення: Мультимедійний проектор, екран, ноутбук, зразки рекомендованої літератури.
Питання, що розглядаються:
Сучасні тенденції розвитку конструкції ходової системи:
1. Загальні .
2.Несучої системи.
3.Підвіски.
4. Мостів.
5.Коліс.
Список рекомендованої та використаної літератури:
1. Транспортна стратегіяУкраїни до 2020 року.
2. Концепсія розвитку автомобільної промисловості та регулювання ринку автомобілів у період до 2015 року.
3. Програма розвитку легкового автомобілебудування в Україні до 2020 року.
4. Автомобілі. Навчальний посібник. М.Ю. Основенко, В.П. Сахно.1992р.
5. Автомобілі. Основи конструкції , теорія. Навчальний посібник.
В.І. Сирота, В.П. Сахно . 2007 р.
6. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник. В.І.Сирота. 2006 р.
7. Автомобиль. Анализ конструкции, елементы расчета. Учебник.
В.В. Осепчугов, А.К.Фрумкин.
8. Автомобиль. Основы конструкции. Учебник. Н.Н.Вишняков и другие.
9. Автомобілі. Тягово-швидкісні властивості та паливна економічність: Навч. посібник. . Сахно В.П., Безбородова Г.Б., Маяк М.М., Шарай С.М – К.: В-во “КВІЦ, 2004. – 174 с.
10. Основи конструкції автомобіля. Навчальний посібник в електронному вигляді. Г.О. Ковальчук, В.П. Сахно. 2011р. - 805с.
11. Автомобільні двигуни. Підручник. Ф.І. Абрамчук та ін. Вид. Арістей. 2006 р. 475 с.
12. Програми самонавчання.
Сучасні тенденції розвитку ходової системи
До складу ходової системи входить несуча система, підвіска, мости, колеса та шини.
Рис.1. Ходова система автомобіля VW PASSAT
1. Сучасні загальні тенденції розвитку конструкції ходової системи
1. Широке застосування автоматичних систем керування робочими процесами ходової системи та покращення плавності ходу, безпеки руху, адаптивних підвісок (автоматична адаптація ходової системи до умов руху та автоматичного керування рухом автомобіля і виключення клювків, присідань, галопувань, надмірних кренів, пробоїв, тощо).
2. Впровадження у виробництво модульних ходових систем, які дозволяють створювати різноманітні конструкції автомобілів.
3. Застосування пристроїв гасіння коливань, які можуть змінювати свої характеристики в залежності від умов руху та від сигналів, що поступають від автоматичних систем керування ходовою системою.
4. Зменшення металоємності несучих систем, мостів та їх габаритів.Широке застосування синтетичних легких матеріалів та сплавів з алюмінію.
5. Оптимальність розподілу сил тяжіння на колеса.
6. Покращення заданих показників плавності ходу.
7. Підвищення рівня постійної, найбільш оптимальної взаємодії коліс з поверхнею дороги при різноманітних умовах руху.
Рис. 2. Ходова система та двигун автомобіля Мercedes Benz AXOR 1843 LS
Рис. 3. Ходова система та трансмісія автомобіля VW Touareg
Рис. 4. Шнекова ходова система транспортного засобу високої прохідності
2.Несуча система
Слугує для розміщення двигуна, кузова всіх агрегатів, механізмів, систем та з’єднання в єдине ціле всіх елементів ходової частини.
Несуча система в залежності від призначення та конструкції транспортного засобу може бути рамна або кузовна. Відповідно до цього автомобілі, автобуси та причепи за типом несучої системи класифікують на рамні і безрамні (з несучим кузовом).
Безрамні автомобілі можуть виготовлятися з несучою основою або з несучим корпусом.
Рис. 5. Несуча система драбинного типу легкового автомобіля Тойота
З конструкцій несучої системи, найбільше розповсюдження отримали рамні конструкції драбинні на вантажних автомобілях та на автобусах роздільного типу, периферійні рами на легкових автомобілях. Найбільше розповсюдження отримали лонжеронні рами. Незважаючи на велику жорсткість, хребтові рами застосовуються обмежено. Кузов вантажного автомобіля з безкапотною кабіною дозволяє раціональніше використати габаритну довжину. Кузова легкових автомобілів з рамною конструкцією дозволяють краще робити видозміни конструкції. Безрамні схеми передачі крутного момента забезпечубть зменьшення маси автомобіля.
Сучасні специфічні тенденції розвитку несучих систем
Велика увага приділяється оптимальному розташуванню агрегатів, вузлів, механізмів та систем автомобіля.
Основний напрям розвитку є забезпечення комфорту та безпеки пасажирів при використанні у пасажирських автотранспортних засобах, захист пасажирів, вантажів від вібрацій. Надійна шумо, пило, газо, тепло і гідроізоляція та захист від корозії пасажирських салонів.
Зниження висоти розташування кузовів вантажних автомобілів, що дає можливість використання засобів механізації при навантаженні (розвантаженні).
Установка різноманітного додаткового обладнання на автомобіль та автоматичних систем керування рухом.
Розвиток конструкцій:
Спостерігається незначний розвиток рамної драбинної, хребтової, об’єднаної, периферійної, Х-подібної конструкцій.
Отримують значний розвиток по формі кузова, дизайну, надійності та з безпеки руху кузовні конструкції, особливо легкових автомобілів;
Несучі системи з кузовом можуть бути з несучою основою або з несучим кузовом.
З конструкцій несучої системи, найбільше розповсюдження отримали рамні конструкції драбинні на автобусах роздільного типу, периферійні рами на легкових автомобілях. На легкових автомобілях великого та особливо великого класу найбільше розповсюдження отримали лонжеронні периферійні рами. Легкові автомобілі особливо малого, малого та середнього класу виготовляються в основному безрамними з несучим корпусом.
Рами деяких легкових автомобілів з метою зменшення маси виготовляють зі сплаву алюмінію. Кузова виготовляються зі сталі, або карбонові з метою зменшення маси.
З каркасних, скелетних та оболонкових кузовів легкових автомобілів, найбільше розповсюдження завдяки можливості використання штампів та автоматизації зварювальних процесів, знайшли оболонкові кузова.
Скелетні кузова мають полегшений каркас, який приварюється до облицювання.
Облицювання зі сталі, дюралюмінію або склопластика дозволяє сформувати об’єм та підвищити жорсткість кузова.
В автобусних конструкціях найбільше застосування отримали каркасні кузова виготовлені з тонкостінних труб, що дозволило зменшити масу та підвищити жорсткість та міцність.
Автобуси виготовляються: 1. Рамно-роздільними, де застосовують два розділених між собою елементи - рамне шасі та кузов з основою, які поєднуються болтами чи стрем’янками через пружні елементи. 2. Рамно-об’єднані, де поперечини єдиної конструкції рами та основи кузова мають зовнішні консолі на повну ширину транспортного засобу, до кінців яких прикріплені шпангоути (внутрішні ребра) кузова.
Для вантажних автомобілів і автобусів все частіше застосовують рами драбинного типу. Для зниження маси лонжерони такої рами виконують змінної висоти. Найбільш поширені лонжерони відкритого П - подібного профілю. Поєднання елементів рами виконують за допомогою болтів, заклепок або зварюванням. Елементи рами виготовляють зі сталі.
Рис. 6. Несуча система легкового автомобіля
У легкових автомобілів з’єднання елементів несучої системи, як правило виконується за допомогою зварювання.
Рис. 7. Конструкція несучої системи драбинного типу автомобіля
ЗИЛ-131:
1,15-повздовжні лонжерони; 2,6-кронштей передньої ресори; 3,16-верхні кронштейни амортизаторів; 4,17-кронштейни задньої опори двигуна;
5,12-бризковики; 7-передній буфер; 8-накладка буфера; 9-кронштейн пускової рукоятки; 10-буксирний крюк; 11,19,22,24,29-поперечини;
13,14-розкоси кріплення крюків та буфера; 18-кронштейн кріплення електропневматичного клапану керування включенням переднього моста;
20-кронштейн задньої опори кабіни; 21-кронштейн кріплення роздавальної коробки; 23-косинка поперечини; 25-кронштейн задньої ресори; 26-розкос задньої поперечини; 27-задній буфер; 28- рим для ланцюга причепа;
30-буксирне обладнання.
Поперечні та повздовжні лонжерони з’єднані заклепками. Для покращення жорсткості рами використані косинки поперечини 23 та розкоси задньої поперечини 26.
Рис. 8. Схеми несучих систем ( рам ) легкового автомобіля:
( а-драбинна; б-хребтова; в- Х- подібна; г- периферійна. )
Драбинні рами у більшості застосовується у автобусах та вантажних автомобілях. Хребтові та Х- подібні конструкції рами є досить жорсткими особливо на кручення. Периферійні рами з лонжеронами замкнутого профілю, які розташовані по периферії підлоги, створюють жорсткі пороги і використовуються для легкових автомобілів.
Рис. 9. Схеми несучих систем вантажних автомобілів та автобусів.
( а- драбинна, б- об’єднана драбинна, в- хребтова )
Об’єднана драбинна несуча система використовується у автобусах, де до рами приварюються внутрішні ребра кузова. Хребтові рами жорсткі, мають одну центральну несучу трубчасту балку і додатково може бути добавлено картери коробки передач, роздавальної коробки, головних передач.
Рис. 10. Несуча система (рама) кузова Ферарі зі сплаву алюмінію
Використання несучої системи з алюмінієвого сплаву значно зменшує масу несучої системи та збільшує жорсткість і термін роботи.
Підвіска
Слугує для пружного з’єднання несучої системи автомобіля з колесами та забезпечення плавного руху.
Під час руху автомобіля пружний елемент, під час наїзду коліс на нерівність дороги, стискається, зм’якшує поштовхи та ударні навантаження від коліс на кузов. Застосування пружного елемента підвіски дозволяє уникнути копіювання кузовом профілю нерівностей дороги, покращити плавність ходу автомобіля та покращити умови перевезень пасажирів та вантажів. Конструкція підвіски залежить від співвідношення підресорених та не підресорених мас. Чим менша величина не підресорених мас, тим менше вплив на плавність ходу автомобіля під час руху по нерівній поверхні. Чим важчі підресорені маси, тим менше втрачає колесо контакт з поверхнею дороги. Тому у сучасних автомобілях не підресорену масу стараються зменшити до мінімально допустимої.
Рис. 11. Робота пружинних елементів підвіски автомобіля під час руху автомобіля по нерівній поверхні дороги
Під час наїзду колеса на нерівність опорної поверхні стискається пружина того колеса, яке наїхало на нерівність. Положення інших коліс остаються незмінними і до значного підвищення кузова це не приводить.
Застосування незалежних пружинні підвіски в більшості легкових автомобілів, забезпечують непогані пружні характеристики підвіски та зменшують вагу непідресорених мас. Застосування балансирної підвіски в трьохосних автомобілях високої прохідності дозволяє в два раза зменшити вертикальне переміщення кузова.
При встановленні пневматичних, гідравлічних, гідропневматичних підвісок покращується плавність ходу, є можливість регулювати висоту долу та застосовувати автоматичні системи керування, які дозволяють стабілізувати положення кузова та виключати ( зменшити ) крени, клювки, присідання, тощо ( адаптивні підвіски ).