Что такое и из чего состоит кузов легкового автомобиля

Автомобиль состоит из множества элементов, которые слаженно работают вместе. Основными из них принято считать двигатель, ходовую часть и трансмиссию. Однако, все они закреплены на несущей системе, которая и обеспечивает их взаимодействие. Несущая система может быть представлена разными вариантами, но наиболее популярным является кузов автомобиля. Это важный конструктивный элемент, который обеспечивает крепление составных частей транспортного средства, размещение пассажиров и грузов в салоне, а также воспринимает все нагрузки во время движения.

1. Назначение и требования
2. Компоновка кузовов
3. Устройство
4. Жесткость
5. Материалы для изготовления и их толщина
6. Алюминиевый кузов

Назначение и требования

Если двигатель называют сердцем автомобиля, то кузов – это его оболочка или тело. Как бы то ни было, именно кузов является самым дорогим элементом машины. Основное его назначение – это защита пассажиров и внутренних компонентов от воздействия окружающей среды, размещение посадочных мест и прочих элементов.

Кузов автомобиля

Как к важному конструктивному элементу к кузову предъявляются определенные требования, среди которых:

• стойкость к коррозии и долговечность;
• сравнительно небольшая масса;
• необходимая жесткость;
• оптимальная форма, чтобы обеспечить ремонт и обслуживание всех агрегатов автомобиля, удобство погрузки багажа;
• обеспечение необходимого уровня комфорта для пассажиров и водителя;
• обеспечение определенного уровня пассивной безопасности при столкновении;
• соответствие современным стандартам и тенденциям в дизайне.

Компоновка кузовов

Несущая часть автомобиля может состоять из рамы и кузова, только кузова или быть комбинированной. Кузов, который выполняет функции несущей части, так и называется несущим. Именно такой тип наиболее распространен на современных автомобилях.

Также кузов может быть выполнен в трех объемах:

• однообъемный;
• двухобъемный;
• трехобъемный.

Однообъемный выполняется как цельный корпус, который объединяет отделение для двигателя, пассажирский салон и багажный отсек. Такая компоновка соответствует пассажирским (автобусы, микроавтобусы) и грузопассажирским автомобилям.

Двухобъемный имеет две зоны пространства. Пассажирский салон, объединенный с багажником, и моторный отсек. К такой компоновке относятся хэтчбек, универсал и кроссовер.

Трехобъемный состоит из трех отсеков: пассажирского, отсека для двигателя и багажного отделения. Это классическая компоновка, которой соответствуют седаны.

Разные компоновки можно рассмотреть на рисунке ниже, а более подробно почитать в нашей статье о типах кузовов.

Компоновка кузовов

Устройство

Несмотря на разнообразие компоновок, кузов легкового автомобиля имеет общие элементы. Они показаны на рисунке ниже и включают в себя:

1. Передние и задние лонжероны. Представляют собой прямоугольные балки, которые обеспечивают жесткость конструкции и гашение колебаний.
2. Передний щит. Отделяет моторный отсек от пассажирского.
3. Передние стойки. Также обеспечивают жесткость и крепят крышу.
4. Крыша.
5. Задняя стойка.
6. Заднее крыло.
7. Багажная панель.
8. Средняя стойка. Обеспечивает жесткость кузова, изготавливается из прочной листовой стали.
9. Пороги.
10. Центральный тоннель, где располагаются различные элементы (выхлопная труба, карданный вал и т.д.). Также увеличивает жесткость.
11. Основание или днище.
12. Надколесная ниша.

Детальное устройство кузова автомобиля

Конструкция может быть иной в зависимости от типа кузова (седан, универсал, микроавтобус и т.д.). Особое внимание в конструкции уделяется несущим элементам, таким как лонжероны и стойки.

Жесткость

Жесткость – это свойство кузова автомобиля сопротивляться динамическим и статистическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Она напрямую влияет на управляемость.

Чем выше жесткость, тем лучше управляемость автомобиля.

Жесткость зависит от типа кузова, общей геометрии, количества дверей, размера машины и окон. Большую роль также играет крепление и положение лобового и заднего стекол. Они могут увеличить жесткость на 20-40%. Для большего увеличения жесткости устанавливаются различные распорки-усилители.

Наиболее устойчивыми считаются хэтчбеки, купе и седаны. Как правило, это трехобъемная компоновка, которая имеет дополнительные перегородки между багажным отделением и двигателем. Недостаточную жесткость показывают кузова типа универсал, пассажирский, микроавтобус.

Есть два параметра жесткости – на изгиб и на кручение. На кручение проверяют сопротивление при давлении в противоположных точках относительно его продольной оси, например, при диагональном вывешивании. Как уже было сказано, современные автомобили имеют цельный несущий кузов. В таких конструкциях жесткость обеспечивается главным образом за счет лонжеронов, поперечных и продольных балок.

Материалы для изготовления и их толщина

Прочность и жесткость конструкции можно увеличить за счет толщины стали, но это скажется на массе. Кузов должен быть легким и одновременно прочным. Это обеспечивается за счет применения низкоуглеродистой листовой стали. Отдельные детали изготавливаются путем штамповки. Затем части прочно соединяются друг с другом точечной сваркой.

Основная толщина стали составляет 0,8-2 мм. Для рамы применяется сталь толщиной 2-4 мм. Наиболее важные детали, такие как лонжероны и стойки, изготавливаются из стали, чаще всего легированной, толщиной 4-8 мм, большегрузные автомобили – 5-12 мм.

Плюс низкоуглеродистой стали в том, что она хорошо подвергается формовке. Можно сделать деталь любой формы и геометрии. Минус в низкой устойчивости к коррозии. Для повышения стойкости к коррозии листы стали подвергаются оцинковке или добавляется медь. Лакокрасочное покрытие также защищает от коррозии.

Наименее важные детали, которые не несут основной нагрузки, изготавливаются из пластмасс или сплавов алюминия. Это снижает вес и стоимость конструкции. На рисунке показаны материалы и их прочность в зависимости от назначения.

Материалы для изготовления кузова

Алюминиевый кузов

Современные конструкторы постоянно ищут способы снижения массы без потери жесткости и прочности. Одним из перспективных материалов является алюминий. Масса алюминиевых деталей в 2005 году в европейских автомобилях составила 130 кг.

Сейчас активно применяется материал пеноалюминий. Это очень легкий и одновременно жесткий материал, который хорошо поглощает удар при столкновении. Пенистая структура обеспечивает высокую термостойкость и шумоизоляцию. Минусом данного материала является его высокая стоимость, примерно на 20% дороже традиционных аналогов. Широко применяют алюминиевые сплавы концерны «Ауди» и «Мерседес». Например, за счет таких сплавов удалось значительно снизить массу кузова Ауди А8. Она составляет всего 810 кг.

Алюминиевый кузов Audi A8

Кроме алюминия рассматриваются пластиковые материалы. Например, инновационный сплав «Fibropur», который по жесткости практически не уступает стальным листам.

Кузов является одним из важнейших конструктивных компонентов любого автомобиля. От него во многом зависит масса, управляемость и безопасность транспортного средства. Качество и толщина материалов сказывается на долговечности и устойчивости к коррозии. Современные автопроизводители все чаще применяют углепластик или алюминий, чтобы снизить массу конструкции. Главное, чтобы кузов смог обеспечить максимально возможную безопасность для пассажиров и водителя в случае столкновения.

Из чего состоит автомобиль?

• Кузов авто
• Автомобильный двигатель, его виды
• Трансмиссия
• Ходовая часть
• Рулевое управление
• Тормозная система
• Электрооборудование

Автомобиль является технически сложным устройством, состоящим из большого количества деталей, узлов и механизмов. Разбираться в них обязан каждый уважающий себя автовладелец, даже не для того, чтобы уметь самостоятельно устранить любую неисправность, которая может возникнуть в дороге, а просто для понимания принципа работы своей машины, и умения на понятном специалисту языке объяснить суть возникших проблем. Для этого необходимо знать хотя бы азы, из каких основных частей состоит авто, и как называются правильно каждая деталь.

Кузов авто

Основой любой машины является её кузов, представляющий собой корпус автомобиля, в котором размещаются водитель, пассажиры и грузы. Именно в кузове располагаются и все остальные элементы авто. Одно из главных его назначений – это защита находящихся в нём людей и грузов от воздействия внешней среды.

Обычно кузов крепится на раме, но встречаются авто и с безрамной конструкцией, и тогда кузов одновременно выполняет функции рамы. Конструкция кузова автомобиля бывает:

• однообъёмная, когда в одном объёме располагаются моторный, пассажирский и грузовой отсек (примером могут служить минивэны или фургоны);
• двухобъёмная, в котором предусмотрен моторный отсек, а места для пассажиров и груза объединены в одном объёме (универсалы, хэтчбеки, кроссоверы и внедорожники);
• трёхобъёмная, где предусмотрены отдельные отсеки для каждой части кузова автомобиля – грузовой, пассажирской и моторной (пикапы, седаны и купе).

В зависимости от характера нагрузки кузов может иметь три типа:

• несущий;
• полунесущий;
• разгруженный.

Большинство современных легковых автомобилей имеет несущую конструкцию, которая воспринимает все действующие на машину нагрузки. Общее устройство кузова легкового автомобиля предусматривает наличие следующих основных элементов:

• лонжеронов, представляющих собой несущие балки в форме прямоугольной профильной трубы, они бывают передние, задние и лонжероны крыши;

Кузовная несущая система. Данная система позволяет понизить массу автомобиля, снизить центр тяжести, а значит, повысить устойчивость при движении

• стоек – элементов конструкции, поддерживающих крышу (передние, задние и средние);
• балок и поперечин, которые бывают у крыши, лонжеронов, под опорами двигателя, и каждым рядом сидений, имеется также передняя поперечина и поперечина радиатора;
• порогов и пола;
• надколёсных ниш.

Автомобильный двигатель, его виды

Сердцем авто, его главным узлом является двигатель. Именно эта часть автомобиля создаёт крутящий момент, который передаётся на колёса, заставляя машину перемещаться в пространстве. Сегодня существуют следующие основные виды автодвигателей:

• ДВС или двигатель внутреннего сгорания, который для получения механической энергии использует энергию сжигаемого в его цилиндрах топлива;
• электродвигатель, работающий от электрической энергии аккумуляторных батарей или водородных элементов (автомобили на водородных элементах сегодня уже имеются у большинства ведущих автостроительных компаний как опытные образцы и даже имеются в мелкосерийном производстве);
• гибридные двигатели, соединяющие в одном агрегате электродвигатель и ДВС, соединительным звеном между которыми выступает генератор.

Он являет собой комплекс механизмов, которые преобразуют тепловую энергию сгорающего в его цилиндрах топлива в механическую

По типу сжигаемого топлива все ДВС делятся на следующие разновидности:

• бензиновые;
• дизельные;
• газовые;
• водородные, в которых топливом выступает жидкий водород (устанавливаются лишь на опытных моделях).

По конструкции ДВС бывают:

• поршневые;
• роторно-поршневые;
• газотурбинные.

Трансмиссия

Главное назначение трансмиссии состоит передаче крутящего момент от коленчатого вала двигателя на колёса. Элементы, из которых она состоит, носят такие названия:

• Сцепление, представляющее собой два фрикционных диска, прижатых друг к другу, которые соединяют коленвал двигателя с валом редуктора. Это соединение валов двух механизмов выполнено разъёмным, чтобы, отжимая диски, можно было разорвать связь двигателя и редуктора, для переключения передачи и изменения скорости вращения колёс.

Это силовая передача, осуществляющая взаимосвязь двигателя с ведущими колесами автомобиля

• Коробка передач (или редуктор). Этот узел служит для изменения скорости и направления движения авто.
• Карданная передача, представляющая собой вал с шарнирными соединениями на концах, служащий для передачи крутящего момента задним приводным колёсам. Она используется только в заднеприводных и полноприводных машинах.
• Главная передача, расположенная на приводном мосту автомобиля. Она передаёт крутящий момент от карданного вала полуосям, изменяя направление вращения на 90о.
• Дифференциал – это механизм, служащий для обеспечения разных скоростей вращения правого и левого приводных колёс при поворотах автомобиля.
• Приводные валы или полуоси – элементы, передающие вращение колесам.

В полноприводных машинах имеется раздаточная коробка, распределяющая вращение на обе оси.

Ходовая часть

Комплекс механизмов и деталей, служащих для перемещения автомобиля и погашения, возникающих при этом вибраций и колебаний, называется ходовой частью. К ходовой части относятся:

• рама, к которой крепятся все остальные элементы ходовой части (в безрамных машинах для их крепления используются элементы кузова автомобиля);

Ходовая часть – это комплекс устройств, при взаимодействии которых осуществляется перемещение автомобиля по дороге

• колёса, состоящие из дисков и шин;
• передняя и задняя подвеска, которая служит для гашения колебаний, возникающих во время движения, и бывает рессорная, пневматическая, пружинная или торсионная, в зависимости от применяемых демпфирующих элементов;
• балок мостов, служащих для установки полуосей и дифференциалов, они имеются только в авто с зависимой подвеской.

Большинство современных легковых автомашин имеют независимую подвеску, и балки мостов у них отсутствуют.

Рулевое управление

Для нормального перемещения на автомобиле водителю необходимо совершать повороты, развороты или объезды, то есть отклоняться от прямолинейного движения, или просто контролировать свою машину, чтобы её не увело в сторону. Для этого в её конструкции предусмотрено рулевое управление. Это один из самых простых механизмов в автомобиле. Как называется часть элементов, рассмотрим ниже. Рулевое управление состоит из:

• руля с рулевой колонкой, так называется обычный вал, на котором жёстко насажено рулевое колесо;

Эти устройства состоят из рулевого управления, которое связано с передними колесами рулевым приводом и тормозами

• рулевого механизма, состоящего из зубчатой рейки и шестерни, насаженной на вал рулевой колонки, он преобразовывает вращательное движение рулевого колеса в поступательное перемещение рейки в горизонтальной плоскости;
• рулевого привода, передающего воздействие от рейки рулевого механизма колёсам, для их поворота, и включающего в себя боковые тяги, маятниковый рычаг и поворотные рычаги колёс.

В современных авто используется дополнительный элемент – усилитель руля, позволяющий водителю прилагать меньшее усилие для обеспечения поворота рулевого колеса. Он бывает следующих видов:

• механический;
• пневмоусилитель;
• гидравлический;
• электрический;
• комбинированный электрогидроусилитель.

Тормозная система

Важной частью машины, обеспечивающей безопасность управления, является тормозная система. Главное её назначение состоит в том, чтобы принудительно остановить движущееся транспортное средство. Она также используется, когда необходимо резко сбросить скорость движения авто.

Тормозная система бывает следующих видов по типу привода:

• механическая;
• гидравлическая;
• пневматическая;
• комбинированная.

На современных легковых авто устанавливается тормозная система с гидроприводом, которая состоит из следующих элементов:

• педали тормоза;
• главного гидроцилиндра тормозной системы;
• заправочного бачка главного цилиндра, для заправки тормозной жидкости;
• вакуумного усилителя, имеющегося не во всех моделях;
• системы трубопроводов для переднего и заднего тормоза;
• тормозных цилиндров колёс;
• тормозных колодок, прижимаемых колесными цилиндрами к ободу колеса при торможении транспортного средства.

Тормозные колодки бывают дисковые или барабанные и имеют возвратную пружину, которая отжимает их от обода колёс при завершении процесса торможения.

Электрооборудование

Одна из наиболее сложных систем легковых авто с множеством самых разных элементов и соединяющих их проводов, опутывающих весь корпус автомобиля, – это электрооборудование, которое служит для обеспечения электроэнергией всех электротехнических устройств и электронной системы. Электрооборудование включает в себя следующие устройства и системы:

• аккумуляторную батарею;
• генератор;
• систему зажигания;
• световую оптику и систему освещения салона;
• приводы электродвигателей вентиляторов, стеклоочистителей, стеклоподъёмников и других устройств;
• обогрев стёкол и салона;
• всю электронику автоматической коробки передач, бортового компьютера и защитных систем (ABS, SRS), управления двигателем и других;
• гидроусилитель руля;
• противоугонную сигнализацию;
• звуковой сигнал.

Это неполный перечень устройств, входящих в электрооборудование авто и потребляющих электроэнергию.

Устройство кузова автомобиля и всех его составных частей необходимо знать каждому водителю, чтобы поддерживать машину всегда в исправном состоянии.

Что такое ходовая часть автомобиля и ее неисправности

Без ходовой части автомобиль попросту не смог бы двигаться, поскольку силовой установке вместе с трансмиссией и приводом попросту некуда бы было передавать крутящий момент.

Ходовая часть авто включает в себя колеса, которые и воспринимают этот крутящий момент, вращаются и передвигают автомобиль. Однако это не основная задача ходовой части. Автомобиль передвигается не по идеально ровной поверхности, всегда на дороге имеются изгибы, выступы, ухабы, ямы и т. д.

Если бы колеса крепились к кузову авто или раме без подвески – второй составляющей ходовой части, то о комфортабельности говорить бы не приходилось – практически все неровности сразу бы передавались на кузов, лишь немного снижаясь амортизацией пневматической шиной колеса. Так что ходовая часть не только приводит в движение авто, но еще и обеспечивает комфортабельность путем снижения колебательных движений от колеса на кузов.

Подвеску, снижающую колебательные движения, начали применять еще до появления самого автомобиля. Некоторые кареты оснащались элементами из пружинистой листовой стали. Данные элементы состояли из двух стальных дуг, соединенных между собой шарнирно. Верхняя дуга крепилась к самой карете, а нижняя – к оси колес. При движении эти пружинистые дуги частично воспринимали на себя и гасили вибрацию от оси колес. Подвеска кареты и стала прообразом зависимой подвески автомобиля.

Суть же самой подвески – возможность вертикального перемещения колеса относительно кузова или рамы при движении по неровностям. Благодаря элементам подвески воздействие, которое воспринимает колесо от дорожного покрытия, не передается на кузов, а поглощается. То есть, крепление колеса в автомобиле является не жестким относительно кузова.

Зависимая подвеска. Типы, особенности конструкции

Всего на автотранспорте применяется два вида подвески – зависимая и независимая. На данный момент такой тип подвески, как зависимая — считается вроде и устаревшей, однако применяется она еще достаточно широко на грузовых авто, полноразмерных рамных внедорожниках и обычных легковых авто. Такое применение на транспорте зависимая подвеска получила из-за простоты и надежности конструкции.

Рессорная подвеска

Основным элементом данной подвески является рессора. Состоит она из пакета листов пружинистой стали, немного загнутой в дугу. Причем этот пакет зачастую имеет пирамидальную форму. Своими концами рессора крепится к раме авто, а к ее центральной части крепится ось. На авто применяется по две рессоры, установленные ближе к колесам. Эти рессоры, благодаря пружинистой стали воспринимают на себя неровности дороги, позволяя перемещаться колесу относительно кузова.

Задняя зависимая подвеска переднеприводного автомобиля

Однако в этом есть и негативное качество – работа рессоры сопровождается инерционными колебательными движениями. То есть, при восприятии неровности дороги рессора получает энергию, которая приводит к ее колебательным движениям. И хоть со временем амплитуда колебаний будет снижаться, пока не затухнет, но они будут передаваться на раму. Автомобиль будет раскачиваться даже по ровной дороге после прохождения неровности.

Чтобы значительно сократить время колебания рессоры, в конструкцию подвески включены амортизаторы, которые и поглощают колебательную энергию. Если по-простому, то амортизатор останавливает рессору после неровности, не давая ей раскачивать авто.

Пружинная подвеска

Существует еще один тип зависимой подвески – пружинная. В этой подвеске вместо рессор применяются винтовые пружины. Они более удобны в применении, поскольку обладают значительно меньшими габаритами.

Видео: Ходовая часть автомобиля

Но здесь тоже есть свою нюансы. Если рессора сама выступала в качестве крепежного элемента, соединяющего раму с осью колеса, то пружина в таком качестве выступать не может. Поэтому в конструкцию пружинной подвески включена система тяг и рычагов, которые шарнирно соединяют кузов с осью (балкой, мостом).

Пружина, как и рессора, тоже в результате воздействия на нее получает инерционные колебательные движения, поэтому без использования амортизаторов в такой подвеске не обошлось.

Были и другие виды зависимой подвески, к примеру, торсионная, однако она широкого применения на автотранспорте не получила.

Основным недостатком зависимой подвески является частичная передача перемещения одного колеса относительно кузова на второе. Колеса закреплены на оси, и она передает эти перемещения. Поэтому зависимая подвеска не очень подходит для установки на управляемую ось.

Но она еще широко используется на задней оси, как ведущей, так и ведомой. На рамных внедорожниках последних поколений все еще встречается рессорная подвеска. Пружинную же подвеску часто используют на легковых переднеприводных авто. Причем в технических характеристиках авто не всегда указывается, что задняя подвеска – зависимая, зачастую ее называют подпружиненной балкой.

Независимая подвеска. Устройство, особенности

Второй тип подвески – независимый, характеризуется тем, что каждое колесо оси имеет свою систему крепежа и гашения колебаний, которая не передает движения одного колеса на другое. По сути, в независимой подвеске отсутствует ось колес (балка, мост) как таковая.

Самое большое распространение получила независимая подвеска типа «МакФерсона». Схема такой подвески достаточно проста – ступица колеса шарнирно крепится к кузову авто посредством рычагов. Типов этих рычагов и их расположение может отличаться. Встречаются А-образные рычаги, одинарные, сдвоенные, нижние верхние. Самая простая независимая подвеска состоит из одного нижнего рычага.

Дополнительно ступица крепится к кузову амортизационной стойкой, выполняющей еще и роль поворотного кулака. Основными элементами этой стойки является винтовая пружина и амортизатор. Сама стойка – это корпус, в который помещен амортизатор, а поверх стойки расположена пружина.

Вверху стойка упирается в кузов. Между ними установлена подушка стойки, на которую она и опирается. Установленный внутри упорный подшипник дает возможность вращаться стойке вокруг оси. Благодаря этому осуществляется возможность поворота колеса.

Как бы отлично не работала амортизационная стойка, существует возможность передачи колебаний на кузов. Это может привески к поперечному раскачиванию кузова. Чтобы этого не произошло, в конструкцию включен стабилизатор поперечной устойчивости, соединяющий обе подвески колес. Работая на скручивание этот стабилизатор гасит поперечные колебания.

Это основные элементы независимой подвески. Но имеется и большое количество вспомогательных элементов, без которых не обойтись. Таким элементом, к примеру, является подушка стойки. Также к ним относятся все резинотехнические элементы:

• сайлентблоки;
• шаровые опоры;
• втулки.

Все они тоже задействованы в гашении колебаний. Сайлентблоки, шаровые опоры и втулки помещаются везде, где производится соединение элементов подвески – рычагов с кузовом и ступицей, стабилизатора поперечной устойчивости со ступицами и подрамником и т. д.

Основные неисправности и диагностика подвески

Поскольку подвеска, какой бы она не была – зависимой или независимой, осуществляет перемещение колес относительно кузова и гасит все колебания, то она испытывает значительные нагрузки, приводящие к выходу из строя того или иного элемента.

В зависимой подвеске самыми распространенными неисправностями является потеря работоспособности амортизатора из-за утечки масла, физическое его повреждение. Также зачастую приходится менять все резинотехнические элементы, которые тоже присутствуют в данном типе подвески. Со временем происходит «старение» резиновой составляющей – она садится, начинает расслаиваться. Вполне возможно и разрушение рессор или пружин, из-за значительных нагрузок они могут лопнуть.

В независимой подвеске неисправности те же:

• износ резинотехнических элементов и шаровых опор;
• выход из стоя амортизатора;
• разрушение пружины или стабилизатора поперечной устойчивости.

Поэтому за подвеской следить нужно постоянно, своевременно проводить замену расходных материалов, контролировать состояние амортизаторов, пружин и рессор.

Источник Источник http://techautoport.ru/nesuschaya-sistema/kuzov-i-rama/kuzov-avtomobilya.html
Источник Источник Источник Источник http://okuzove.ru/poleznye-stati/ustrojstvo-legkovogo-avtomobilya.html
http://avtomotoprof.ru/v-pomoshh-avtomobilistu/chto-takoe-hodovaya-chast-avtomobilya-i-ee-neispravnosti/