Evakuator-gruzovik.ru

Авто журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое и из чего состоит кузов легкового автомобиля

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

История: из авиации в автомобилестроение

Первым, кто запатентовал, удачный прототип несущего кузова, оказался инженер Джозеф Ледвинка. И в этом ему помогла производственная мощь компании Budd (снабдила прессом для листовой стали).

Первый автомобиль с несущим кузовом выпустил холдинг Citroen. Все современные автомобили (с такой же конструкцией) похожи на него. Автомобиль Traction Avant 1934 года выпуска имел все необходимые силовые элементы, был сварен методом «контактная сварка».

Широкое распространение автомобили с несущим кузовом получили в 60-70-е годы.

Источник: https://zap-online.ru/info/avtonovosti/svarka-avtomobilnogo-kuzova-innovacionnym-sposobom-treniem-s-peremeshivaniem

Детали выплавляются из стали, алюминия, пластика, композитов, имеют разную толщину в зависимости от предназначения, месторасположения, планируемой нагрузки. Примерный состав материалов кузова автомобиля седан: 47 % высокопрочной низколегированной стали, 42 % стандартной стали, 10 % алюминия,1 % пластика. Самая высокая доля листовой стали составляет около 0,75-1,0 мм в толщине.

Крылья автомобиля навешиваются на несущую кузовную конструкцию и крепятся болтами, чтобы облегчить сборку или ремонт после столкновения. Подвижные части – капот, двери, крышка багажника – крепятся болтами и петлями. Кроме крыльев, подвижных частей, передней и задней панелей, вся остальная часть — это цельная несущая конструкция.

Вариации несущих конструкций

История помнит модель Volkнеswagen Beetle с кузовной конструкцией в виде полумонокока. Тесненная листовая сталь и отдельные секции сварены в ней между собой так, чтобы сформировать достаточно жесткую несущую кузовную форму, которая могла обойтись без каркаса. Конечно, в современных моделях Volkswagen типа Up! такого уже не увидишь.

Другой вариант цельной кузовной формы — концепция Superleggera (итал. «суперлегкий»). В основе этого метода, запатентованного в 1936 году, лежала структурная рамка, изготовленная из труб малого диаметра, которая определяет кузовной контур. На этот контур накладывались пластины из алюминия. Преимущества включали легкость изменения контуров и небольшой вес. Но этот метод имел недостатки – сложность сборки, отсутствие ударопрочности, большая вероятность появления коррозии в тех местах, где металл соприкасался с алюминием.

Самая легкая, но дорогая вариация несущего кузова — это цельная пространственная рама или трубчатая. Отличие кузова с пространственной рамой от несущего каркасно-панельного состоит в том, что у первого обшивка чисто декоративная, часто выполнена из пластика или лёгких сплавов, и вообще не участвует в восприятии нагрузки. Обшивка здесь выполняет роль кожуха защищающего агрегаты машины от атмосферного воздействия и выполняющего роль аэродинамического обтекателя. Пространственную раму применяют в Audi A8, Audi R8, Ferrari 360, Lamborghini Gallardo, Mercedes-Benz SLS AMG, Pontiac Fiero, Saturn S-Series.

У Audi даже есть несколько видов цельных алюминиевых пространственных рам (ASF), различающихся процентом алюминия в сплаве и способом сборки — вручную или на конвейере. Например, ASF модели R8 почти полностью собирается вручную, а здоровенный пространственный каркас модели Audi A8 собирается в автоматизированном режиме. Сборочная линия модели A8 включает:

  • 215 роботов;
  • 48 склеивающих машин;
  • 106 машин для самонарезающих винтов;
  • почти 300 самозакрывающихся заклепочных систем;
  • MIG (металлический инертный газ);
  • другие сварочные аппараты.

Плюсы несущих кузовных конструкций автомобиля

Плюс несущей кузовов в ударопрочности и жесткости, которые получаются за счет сварки множества секций из твердых и мягких материалов. Заметим, что ударопрочность и жесткость — это не одно и то же. Ударопрочность зависит от контролируемой деформации. Структура кузова не должна быть жесткой вдоль конкретных путей нагрузки, чтобы рассеять энергию при столкновении. При этом по другим путям нагрузки структура должна оставаться жесткой, сохраняя целостность пассажирского салона, чтобы не травмировать людей. Грубо говоря, при столкновении с препятствием передок автомобиля должен контролируемо сжаться в гармошку сам в себя, а салон остаться целым, чтобы люди внутри получили минимум увечий и остались живы.

Также важна торсионная жесткость – устойчивость к скручиванию. Она важна при боковых ударах, когда нужно, чтобы металл не согнулся, повредив пассажиров в салоне. Торсионная жесткость кузова рассчитывается специальным компьютером и затем проверяется на краш-тестах.

Минус несущего кузова — коррозия

На несущей кузовной конструкции множество сварочных швов, которые накапливают влагу, что приводит к коррозии метала. Чтобы не допустить коррозию нужно изолировать сварочны швы от взаимодействия с влагой и дорожной солью. Делается это путем покрытия кузовных деталей специальными антикоррозийными средствами.

Еще один способ борьбы с коррозией — заводская обработка кузовных швов после сварки на стадии сборки автомобиля, например путем электрогальванизации. Электрогальванизация — это процесс, в котором слой цинка связывается со сталью для защиты от коррозии. В этом процессе по кузову пускается электрический ток для уменьшения содержания растворенных катионов металлов, чтобы они образовывали тонкое когерентное металлическое покрытие на электроде. Электрический ток пропускается через солевой / цинковый раствор с цинковым анодом и стальным проводником. Автопроизводители, применяющие электрогальванизацию, дают десятилетнюю гарантию, что кузовные части автомобиля не подвергнутся коррозии.

Читать еще:  Как полировать пластик и стекло из пластмассы в домашних условиях?

Кроме обычной коррозии, существует еще гальваническая коррозия. Вкратце: любые два разнородных металла составляют батарею. В присутствии электролита — к примеру, влаги в воздухе, происходит ионный перенос, разрушающий оба материала. Это особенно актуально для некоторых металлических пар, например, из стали и алюминия, в ущерб концепции Superleggera. Контрмеры по противостоянию гальванической коррозии включают разделение швов непроводящими материалами + специальную обработку поверхностей прилегающих металлов.

Нужно ли дополнительно защищать автомобиль от коррозии после покупки, читайте здесь.

Тенденции развития

В будущем нас ждут легкие модели автомобилей. По оценкам Международного совета по экологически чистому транспорту, работающего с Lotus Engineering, каждые 10% потери веса автомобиля снижают расход топлива на 6-7%. Потеря веса на 33% сокращает расхода топлива на 23%.

Автомобильные производители по-разному добиваются снижения веса моделей. О способах снижения веса читайте здесь. Одна из идей снижения веса — кузовные детали, вылитые из углеродного волокна. Как изготавливают углеродное волокно, читайте здесь.

Ликбез по отличиям конструкций

Рамные автомобили, созданные из двух балок с поперечиной, стали реже появляться на дорогах. Под словом «рама» понимают жесткий «скелет» машины, на котором держатся запчасти и узлы. Такой аппарат обслуживать и эксплуатировать проще. Можно выделить отличительные черты рамного и несущего кузовов.

  • Нередко рамные модели, изготовленные из полых труб, используются в гоночном транспорте. Подобная конструкция увеличивает габариты транспортного средства.
  • Несущий кузов «съедает» меньше салонного пространства.
  • Несовершенство технологий немного отодвинуло рамные вариации на задний план продаж, но их применяют для производства тяжелых внедорожников, способных справляться с повышенными нагрузками. Причиной падения популярности стала пассивная безопасность при авариях.
  • По мнению производителей, к раме легче крепится навесное оборудование и детали. Сам процесс изготовления намного проще, поскольку она собирается отдельно от кузовной части.

    Вывод в вопросе выбора рамного или несущего кузова таков: рамные конструкции успешно выполняют предназначение по большей части в спецтехнике, когда встает ребром вопрос о необходимости провести тяжелые работы. В обычной жизни автолюбители в целях повышения безопасности предпочитают машины без остова.

    Устройство автомобилей

    Несущая система автомобиля

    Несущая система служит для установки и крепления всех агрегатов и механизмов автомобиля. Она воспринимает поперечные и продольные нагрузки, изгибающие и крутящие моменты, передаваемые двигателем, трансмиссией и мостами автомобиля, а также колесами и подвеской в результате взаимодействия автомобиля с дорогой, ускорением и торможением.

    Несущей системой может являться отдельный элемент — рама либо непосредственно кузов автомобиля, поэтому все автомобили подразделяются на рамные и безрамные (имеющие несущий кузов).
    Существуют также рамно-кузовные несущие системы, которые часто применяются на автобусах, при этом рама и основание кузова объединены в одну конструкцию.

    К несущей системе автомобиля предъявляются следующие требования:

    • достаточная прочность и жесткость;
    • стабильное взаимное положение механизмов автомобиля;
    • высокая технологичность при эксплуатации и ремонте;
    • минимальная масса;
    • сохранение кинематического согласования работы механизмов автомобиля и их работоспособности при изгибах и закручивании элементов несущей системы.

    Преимущества рамной несущей системы:

    • простота и надежность конструкции;
    • технологичность при производстве и ремонте;
    • универсальность (на одну и ту же раму можно устанавливать различные типы кузовов и на одном и том же шасси выпускать обычные и специальные автомобили).

    Для грузовых автомобилей, имеющий отдельный кузов для груза и кабину для водителя и пассажиров, рамная конструкция является наиболее удобным техническим решением.

    Несущие кузова применяются на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве автобусов.

    Преимущества несущих кузовов:

    • уменьшение массы автомобиля;
    • уменьшение высоты автомобиля;
    • понижение центра тяжести автомобиля, следовательно, повышение его устойчивости;
    • распределение нагрузки по всей конструкции автомобиля, а не только в раме.

    Недостатками несущих кузовов является сложность изготовления и ремонта, а также низкая универсальность при применении на автомобилях разного назначения – даже незначительные изменения компоновки автомобиля требуют затратных изменений в конструкции кузова.

    Рама автомобиля

    Рама является остовом автомобиля, т. е. его «скелетом». Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки, возникающие при движении автомобиля и даже при его стоянке – вес груза, пассажиров и размещенных на ней механизмов и устройств, а также моменты и усилия, передаваемые двигателем и агрегатами трансмиссии и ходовой части. По этим причинам к автомобильным рамам предъявляются требования:

    • необходимая жесткость и прочность;
    • минимальная масса;
    • рациональная форма, допускающая низкое расположение центра тяжести автомобиля, достаточные ходы подвески, элементов рулевого управления и углы поворота управляемых колес.

    Классификация автомобильных рам

    Рамы бывают лонжеронные и хребтовые (центральные).
    Лонжеронные рамы, в свою очередь, подразделяются на лестничные и периферийные.
    Разновидностью хребтовых рам являются Х-образные рамы.

    Лонжеронные рамы

    Лестничная лонжеронная рама

    Лестничная лонжеронная рама (рис. 1, рис. 2, а) состоит из двух лонжеронов 1 (продольных балок), которые соединены между собой поперечинами 2. Лонжероны и поперечины имеют швеллерное сечение, при этом полки швеллеров при сборке рамы обращены внутрь.
    Толщина листовой стали, из которой изготавливают лонжероны, составляет 5…10 мм. В качестве материала для элементов конструкции автомобильных рам применяются низкоуглеродистые стали, которые хорошо поддаются холодной штамповке.
    Иногда применяются титанистые стали, позволяющие благодаря их более высоким механическим свойствам снизить массу рамы на 15…20%.

    Лонжероны могут располагаться параллельно или сходиться в передней части автомобиля с целью образования свободного пространства, необходимого для поворота управляемых колес. В соответствии с распределением нагрузки на рамы для двухосных автомобилей наибольшее сечение лонжерона находится в средней части рамы, уменьшаясь к концам рамы.
    Переменное сечение лонжеронов позволяет снизить массу и расход металла, без существенного снижения прочности и жесткости рамы. Кроме того, такая конфигурация лонжеронов позволяет снизить центр тяжести автомобиля, что немаловажно для повышения его устойчивости при криволинейном движении и маневрировании.

    Читать еще:  Перфорированная пленка на стекла автомобиля

    Для снижения центра тяжести балки лонжеронов у легковых автомобилей и грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности часто выгибают над осями и мостами в вертикальной плоскости.

    Жесткость рамы повышают установкой косынок и раскосов между лонжеронами и поперечинами. Лонжероны и поперечины скрепляют между собой клепкой в холодном состоянии или сваркой. Широкое применение клепаных соединений обусловлено хорошей стойкостью к вибрационным нагрузкам.
    Сварные рамы отличаются большой жесткостью, но сложнее в ремонте и менее прочны в местах, прилегающих к сварным швам.

    Поперечины крепятся к полкам лонжеронов и их стенкам. Места расположения поперечин и форма их поперечного сечения (коробчатая, корытообразная, Z-образная, П-образная и т. д.) выбираются исходя из равнопрочности рамы по всей длине.

    Поперечины обязательно устанавливаются в месте крепления кронштейнов рессор, двигателя, бензобаков, в местах установки балансирной рессоры (для трехосных автомобилей), а сами лонжероны в этих местах часто усиливаются специальными вставками.

    Поперечины штампуются из той же листовой стали, что и лонжероны. При сложной форме поперечин используются высокопластичные стали. Однородность металла элементов рамы диктуется возможностью возникновения гальванических токов при применении разного металла для лонжеронов, поперечин, заклепок и усилительных элементов. Гальванические токи инициируют коррозию и могут доставить другие неприятности при эксплуатации автомобиля.

    Для рам автомобилей большой и особо большой грузоподъемности применяются прокатные профили из малоуглеродистых низколегированных сталей. Материал прокатных профилей имеет более высокие механические характеристики, чем листовая сталь. Однако масса таких рам больше, так как лонжероны по всей длине имеют одинаковое сечение.

    Периферийные рамы

    Периферийные рамы (рис. 2, в) могут применяться в конструкции несущей системы легковых автомобилей. Лонжероны периферийной рамы проходят по периферии пола кузова автомобиля и создают ему естественный порог. Это увеличивает сопротивляемость кузова боковым ударам.

    Свободная средняя часть рамы позволяет опустить пол кузова, повысив тем самым устойчивость автомобиля. Для увеличения хода колес автомобиля лонжероны выгибаются в вертикальной плоскости над передним и задним мостами. Средняя часть рамы расположена ниже этих выгибов.

    Хребтовые рамы

    Хребтовая рама (рис. 2, г) состоит из одной центральной несущей балки 9, к которой прикреплены поперечины 10 и различные установочные кронштейны. Центральная балка, внутри которой размещается карданная передача, имеет трубчатое сечение.
    Если на легковых автомобилях хребтовая рама обычно неразборная, на грузовых автомобилях центральная балка состоит из картеров отдельных агрегатов трансмиссии автомобиля, которые соединяются между собой специальными патрубками.

    Между картерами и патрубками устанавливаются кронштейны для крепления кабины, грузового кузова, двигателя и других агрегатов. Такая разъемная хребтовая рама универсальна, так как, изменяя длину, можно создавать семейства автомобилей с различным числом ведущих мостов и с разными базами на одних и тех же унифицированных агрегатах.
    Хребтовая рама позволяет снизить массу автомобиля на 15…20%, так как сами агрегаты трансмиссии образуют элементы рамы. Хребтовая рама обладает более высокой жесткостью по сравнению с лонжеронной рамой, однако такая рама требует применения легированных сталей для изготовления картеров агрегатов трансмиссии и соединительных патрубков, а также высокой точности при изготовлении. Кроме того, при техническом обслуживании и ремонте автомобиля затрудняется доступ к механизмам трансмиссии и требуется частичная, а иногда и полная разборка рамы.

    Х-образная рама (рис. 2, б) позволят увеличить углы поворота управляемых колес, тем самым улучшить маневренность автомобиля. Эта рама также позволяет понизить пола кузова, центр тяжести автомобиля, увеличить его статическую и динамическую устойчивость.

    Дополнительные элементы конструкции автомобильных рам

    К раме крепят кронштейны для рессор, амортизаторов, крыльев, подножек и другие элементы кузова и кабины автомобиля.
    На переднем конце рамы устанавливается буфер и буксирные клюки. Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов при наездах и столкновениях. В задней части грузовых автомобилей расположено буксирное устройство.
    На усиленную переднюю поперечину устанавливают переднюю опору двигателя.

    Тягово-сцепное устройство автомобиля

    Тягово-сцепное устройство (или, как его обычно называют — фаркоп) предназначено для сцепки автомобилей тягачей с прицепами и смягчения осевых толчков, возникающих при движении автопоезда.

    Тягово-сцепное (буксирное) устройство (рис. 1, б) представляет собой стальной кованый крюк 18, на стержне которого между двумя упорными шайбами 9 и 20 установлен резиновый упругий элемент 10, поджимаемый гайкой 8. Стержень крюка в сборе с буфером размещен в корпусе 11, который вместе с крышкой 19 болтами прикреплен к задней поперечине рамы. Выступающий из стакана конец стержня с зашплинтованной на нем гайкой 8 закрывается колпаком 7.
    Защелка 17 крюка стопорится собачкой 13, установленной на оси, а также предохранительным шплинтом 14, соединенным цепочкой 16 и входящим в отверстие собачки 13.

    Надрамник автомобиля-самосвала

    Несущая система автомобилей-самосвалов кроме основной рамы включает еще дополнительную укороченную раму – надрамник, на который устанавливается грузовой кузов и крепятся элементы механизма подъема кузова. Надрамник позволяет снизить нагрузку на заднюю часть основной рамы автомобиля при подъеме кузова во время разгрузки, принимая часть этой нагрузки и распределяя ее равномерно по основной раме. Надрамник выполняется сварным из штампованной листовой стали. Он крепится к раме самосвала с помощью стремянок и болтовых соединений.

    Читать еще:  Полировка пластика автомобиля своими руками: как и чем отполировать?

    На рис. 3 показан надрамник автомобиля самосвала марки «КамАЗ», который состоит из двух лонжеронов 3, соединенных поперечинами 2,4,8 и 11. В задней части, где возникают наибольшие нагрузки, надрамник имеет Х-образный усилитель 6, а его лонжероны снабжены усилителями 7.
    Поперечины 2 и 11 имеют корытообразное сечение, остальные поперечины имеют швеллерное сечение.
    К лонжеронам приварены кронштейны крепления надрамника к раме 10, ограничители боковых перемещений надрамника, кронштейны резинометаллических опор 1 кузова и кронштейны 9 осей опрокидывания кузова. К поперечине 11 прикреплены нижняя опора гидроцилиндра подъемного механизма кузова, кран управления и клапан ограничения подъема кузова.
    На поперечине 2 установлена резинометаллическая опора 5, служащая дял фиксации кузова в поперечном направлении. На поперечине 4 закреплен кронштейн страховочного троса ограничителя опрокидывания кузова.

    Безрамные несущие системы автомобилей рассмотрены в разделе «Кузов автомобиля».

    История

    Впервые конструкцию с несущим кузовом получил автомобиль итальянской компании Lancia – это была модель Lancia Lambda 1922 году. Правда, ее кузов хоть и был несущим, однако сильно отличался от современного. В основу лег пол с «туннелем» для карданного вала и мощными поперечными балками. К нему приваривались вертикальные стойки – дверные проемы. Далее закреплялись внешние панели, но не усиленные, как у современных автомобилей.

    Идея создания автомобиля с такой конструкцией пришла в голову Винченцо Лянча под впечатлением от устройства самолетов – ведь у них все элементы крепятся непосредственно к фюзеляжу.

    Позже, в послевоенные годы, безрамные автомобили появились в США, азатем и у нас – первым среди них стала «Победа».

    Чистота идеи

    Первой развернула в 1934 году массовое производство легковых автомобилей с такими кузовами французская фирма «Citroen». Это была поистине революционная машина Traction Avant.

    Правда, еще с 1922 года «Lancia» выпускала модель Lambda с открытым несущим кузовом типа фаэтон. Но в отличие от современного понимания этого термина у нее скорее была «разросшаяся» рама в виде пространственного каркаса, собранного из замкнутых профилей. И хотя многие автомобильные историки считают Lambda пионером настоящего «монокока», итальянцы сделали лишь первую попытку.

    В отличие от них «Citroen» и «Opel» (модель Olympia, 1935 год) создали подлинно несущие кузова, у которых нагрузку воспринимали все панели. Причем крыша и днище тоже являлись силовыми элементами.

    Устройство кузова автомобиля:



    Кузова грузовых автомобилей могут быть универсальными

    По конструкции кузова легковых автомобилей могут быть трехобъемными, двухобъемными и однообъемными.

    У трехобъемного кузова имеется три отсека: для двигателя, пассажиров и багажа.

    У двухобъемного кузова два отсека: в одном может находиться двигатель, а в другом — пассажиры и багаж. Если отсеки для двигателя, пассажиров и багажа объединяются в одно целое с кузовом, такой автомобиль называется одно-объемным.

    • Кузов грузовогоавтомобиля
    • Типы кузовов автобусов
    • Конструкция рамы автомобиля
    • Конструкция тягово-сцепного устройства

    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!

  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector