Устройство автомобиля
Основные узлы устройства автомобиля
Несмотря на огромное число моделей и брендов, при детальном рассмотрении оказывается, все легковые транспортные средства устроены одинаково.
Основные части любого автомобиля:
Все перечисленные элементы крепятся к несущей конструкции – кузову автомобиля. Последний состоит из днища, передних и задних лонжеронов (силовые детали каркаса, делающие его прочным и устойчивым), моторного отсека, крыши и навесных элементов (двери, капот, крышка багажника, бампер, крылья).
Данный перечень — лишь «верхушка айсберга», но ее вполне достаточно, чтобы начать понимать базовый принцип устройства автомобиля.
Если вы ищете учебник или пособие, в котором легко и доступно, «для чайников», расписано устройство автомобиля, рекомендуем обратить внимание на книгу Бескаравайного М.И. «Устройство автомобиля просто и понятно для всех». Пособие легко скачать в Интернете из любой онлайн-библиотеки.
Краткий обзор важных систем и агрегатов устройства авто
Итак, согласно схеме общего устройства машины, она работает следующим образом.
Благодаря кузову все узлы устройства собраны вместе. Системы работают синхронно и слаженно. За запуск двигателя отвечает аккумулятор. Последний выдает искру, из-за которой воспламеняется бензин в камере сгорания. Детонация запускает движение поршней в моторе. Двигатель, с помощью трансмиссии (если максимально просто, это сила, которая крутит колеса) передает энергию на колеса. За плавность и исправность хода отвечает ходовка. Машина едет или останавливается. Эти процессы контролируются педалями «газ» и «тормоз». В автомобилях с механической коробкой передач есть еще педаль «сцепление» (об этом чуть ниже). Чтобы работали все лампочки и датчики, а также исправно функционировал бортовой компьютер, генератор вырабатывает ток.
Водитель, сидя за рулем в комфортабельном салоне, не видит и не ощущает всю сложность технического устройства автомобиля. Он лишь поворачивает ключ в замке, переключает рычаг коробки, давит педали, крутит руль, да жмет кнопочки на панели. Ну, и контролирует уровень топлива в баке. Сказка, да и только!
Однако, все же, если он хочет понимать устройство автомобиля, хотя бы на уровне «для начинающих», должен разбираться еще в некоторых механизмах.
Что такое сцепление? Как работает данный элемент устройства? Вы когда-нибудь задумывались, почему, когда мы заводим тачку, она сразу не едет. Почему при заведенном двигателе она стоит на месте, пока мы не переключим скорость и не нажмем на педаль газа (тормоза и сцепления, потом газа при МКПП)? Сейчас попробуем объяснить:
Ну что же, мы разобрали базовые элементы конструкции и устройства современного автомобиля, постарались объяснить все максимально доступно и просто. Теперь вы понимаете, каким образом тачка едет, почему работает двигатель, за что отвечает тот или иной агрегат.
Мало кто поспорит, управлять современной машиной, да еще с АКПП – одно удовольствие. Но это – только если соблюдать рекомендации по уходу, относиться к авто бережно, вовремя проходить ТО и реагировать на малейшие неисправности.
Электрооборудование и системы помощи водителю
Многое в машине контролируется электрикой. Она довольно сложная, но значительно облегчает процесс вождения и делает пребывание в салоне максимально комфортным. Именно она запускает двигатель, поддерживая его в рабочем состоянии. Блок управления, аккумулятор, генератор, распределитель, искрообразующие свечи, — всё это отдельные части автомобиля, без которых невозможно представить его нормальное функционирование.
Второстепенными элементами автоэлектрики являются источники освещения: фонари, габаритные огни, поворотники, подсветка салона и т. д. Сюда же относится звуковой сигнал, всевозможные датчики и регуляторы.
К электрооборудованию можно причислять и системы, призванные улучшать курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.
Тормозная система
Позволяет замедлять движение машины, вплоть до её полной остановки. Незаменима система во время экстренных ситуаций, а также когда автомобиль надо удерживать от самопроизвольного движения вниз. Автомобильные тормоза включают несколько подсистем: ручную, запасную, вспомогательную, антиблокировочную. Их совокупность называется тормозным управлением.
Задача основной тормозной системы — регулировать скорость движения машины, останавливать транспортное средство в случае необходимости. Состоит она из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). На современных легковых авто чаще используется гидропривод, реже — электрический, пневмо или комбинированный варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения применяются вакуумный усилитель и регулятор.
При отказе или неисправности главного тормоза (разгерметизация одного из контуров и понижение уровня жидкости до критического) задействуется резервная тормозная система. Работает она как самостоятельный узел или вкупе с ручником.
Ручной или стояночный тормоз, оснащённый механическим приводом, предназначен для:
Коэффициенты эффективности замедления автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч при усилии на педаль до 50 кг основной системы и подсистем:
Принцип функционирования тормозов прост. После нажатия на педаль тормозное усилие передаётся на колёсные механизмы. Последние прижимают к дискам колодки, тем самым останавливая вращение.
Устройство шасси автомобиля
Шасси автомобиля состоит из множества механизмов, передающих крутящийся момент от двигателя к колесам, передвигающих автомобиль и управляющих им: трансмиссии, механизма управления автомобилем и ходовой части.
Сцепление автомобиля
Сцепление служит для того, чтобы передавать крутящий момент двигателя к коробке передач и плавно соединять или разъединять двигатель с механизмами трансмиссии. От педали сцепления идет трос, приводящий в действие механизм сцепления. Сцепление служит для предохранения деталей двигателя и трансмиссии от перегрузки и повреждения при резком включении передачи или торможении.
Как устроен автомобиль: схема, принцип работы и особенности
Первый в мире автомобиль с бензиновым мотором был запатентован еще в далеком 1885 году гениальным немецким инженером Карлом Бенцом. Поразительно, но и в наши дни машина состоит из тех же основных частей, что и сто лет назад – это кузов, шасси и двигатель. Давайте подробнее рассмотрим из чего состоит автомобиль и его основные части.
В одной небольшой статье сложно, конечно, описать подробное устройство автомобиля, поэтому мы рассмотрим лишь основы, которые должен знать каждый автолюбитель.
В конце этого учебного материала вы найдете небольшой видео-урок об устройстве автомобиля с описанием основных частей, из которых он состоит, и их функций.
Также стоит отметить, что незнание общего устройства автомобиля и принципа работы его основных узлов и агрегатов, ведет к повышенным расходам на ремонт машины и её техническое обслуживание.
Общее устройство автомобиля
Конструкция автомобиля не так уж и сложна, как может показаться на первый взгляд. Совершенно любое транспортное средство состоит из пяти основных частей – мотор, ходовая часть, трансмиссия, кузов, электрооборудование и система управления.
Мотор
Двигатель – сердце автомобиля, задачей которого является преобразование тепловой энергии (сгоревшего топлива) в энергию механическую. После чего она передается через трансмиссию на колеса.
Ходовая часть
Множественные узлы и агрегаты, заставляющие автомобиль двигаться, относят к ходовой части – мосты, колеса и подвеска (задняя и передняя).
Трансмиссия
Основные составляющие трансмиссии:
Задачей трансмиссии является передача крутящего момента на колеса машины с вала двигателя.
Электрооборудование и система управления
Механизм управления автотранспортным средством представлен рулем, связанным с передними колесами. С помощью руля определяется угол поворота и направление движения автомобиля. Тормоза – еще одна важная составляющая системы управления ТС, отвечающая за снижение его скорости и полной остановки.
Кузов
Практически все агрегаты и узлы крепятся к несущей части автомобиля – кузову.
Это разделение весьма условно, поскольку все детали в автомобиле, так или иначе, взаимосвязаны.
Конструкция ТС постоянно совершенствуется, все больше начиняется электроникой, автоматикой. Производители работают над повышением безопасности эксплуатации ТС, топливной экономичности, снижением уровня шума и токсичности выхлопных газов.
Трансмиссия
Связующее звено между двигателем и колёсами называется трансмиссией. Этот незаменимый проводник выполняет несколько функций в автомобиле:
Современные трансмиссии бывают разного типа: классические, электрические, гидрообъёмные, гибридные. Конструкция включает ведущий и зависимый мосты. Различают передний, задний или полный привод на все четыре колеса.
Принцип действия зажигания
Совокупность приборов, отвечающая за появление искры в необходимый момент, именуется системой зажигания и является частью электрооборудования. Нормальная работа бензинового двигателя невозможна без системы зажигания. Выделяют три основных вида систем зажигания, схожих по принципу действия, но различающихся по конструкции.
Устройство системы зажигания
Когда машину заводят, источником питания выступает аккумулятор, после, эта функция передается генератору (во время работы двигателя).
Устройство, использующееся для передачи напряжения.
Устройство необходимое для накопления необходимой энергии. Бывают индукционные (в виде катушки) и емкостные накопители.
Система представляет собой блок и коммутатор. Распределитель может быть электронным либо механическим. Отвечает за подачу энергии.
Фарфоровый изолятор с двумя электродами, расположенными близко друг с другом. Отвечает за создание искры для воспламенения.
Основные этапы работы зажигания:
Типы независимых подвесок
| Модель подвески | Описание |
| McPherson | Самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Недорогая в производстве и ремонте, проста в конструкции, надежна. Из недостаков можно выделить среднюю управляемость. |
| Двухрычажная передняя подвеска | Более эффективная и сложная конструкция. Устанавливается спереди и сзади, Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля. |
| Пневматическая подвеска | Используется на автомобилях класса люкс. Также возможно установить за доплату у дилера. Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. |
| Гидравлическая подвеска | Даёт возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения. |
| Винтовая подвеска, или койловеры | Амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета. |
| Подвески типа push-rod и pull-rod | Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе — двухрычажная схема. Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова. |
Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Принцип действия двигателя
Сейчас в большинстве автомобилей используется четырехтактная система сгорания для преобразования топлива в энергию. Для правильно работы двигателя компрессия в цилиндрах должна соответствовать значениям от 11 до 15.
Внутри цилиндра двигателя расположена камера, в которую вводится смесь с воздухом (либо по отдельности), где и происходит сгорание топлива. При сгорании тепловая энергия преобразуется в механическую энергию. После, продукты сгорания выводятся из цилиндра, а на их место поступает новая порция топлива. Совокупность этих процессов является циклом работы двигателя.
Автоматическая КПП
Новый вид трансмиссии, которая бывает нескольких типов:
Автоматическая коробка позволяет максимально плавно переключать скорости, сохраняя целостность сцепления длительное время. За счёт этого АКПП может адаптироваться под разный стиль вождения. А варианты с возможностью ручного переключения дают машине отличную динамику.
Устройство автомата довольно сложное. Состоит он из гидроблока, планетарных механизмов, фрикционов и других, не менее важных элементов. Особые функции здесь выполняют разнообразные датчики.
Управление автоматической коробкой осуществляется посредством селектора. Рабочие режимы зависят от выбранного положения: P, N, R, D. На внедорожниках с большим числом диапазонов работы используются дополнительные режимы: S, L, OFF и т. д. Также имеются отдельные кнопки типа Snow, Shift, Sport. Они характеризуют работу автомата в зависимости от внешних условий.
Принцип действия сцепления
Связующее звено между КПП и двигателем, подключающее и отключающее первичный вал коробки от маховика коленчатого вала называется сцеплением. На механике передачи переключаются только, когда сцепление выжато.
Конструкция узла сцепления:
По количеству ведомых дисков сцепление делится на однодисковые и многодисковые.
В однодисковом варианте корзина находится в связке с маховиком и вращается с ним. Все вращение передается на коробку передач, поскольку в ведомом диске находится шлицевая муфта, в которую входит вал КПП. Для переключения передачи водитель жмет на педаль, чем запускает следующие процессы:
Когда водитель отпускает педаль, подшипник отделяется от пружин и корзина сцепляется с маховиком.
В двухдисковых вариантах используется корзина, имеющая две рабочие поверхности и два диска сцепления. Ограничительные втулки и система регулировки синхронного нажатия расположены между рабочими поверхностями ведущего диска. Процесс отсоединения маховика происходит, как и в однодисковом сцеплении.
Механическая КПП
Механизм для ступенчатого изменения передаточного числа. Выбор скорости на МКПП осуществляется вручную, водителем автомобиля. Основная функциональная составляющая такой коробки реализуется за счёт механических устройств, поэтому она так и названа.
Различают двухвальные и трёхвальные коробки. Здесь есть главный, второстепенный и промежуточный валы. Для безударного и комфортного переключения скоростей предусмотрены синхронизаторы. Образец двухвальной КПП установлен на Ваз 2104, 2105, 2109.
Наклонная плоскость.
Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, а также конвейеры (с роликами для уменьшения трения).
Идеальный выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью (рис. 5), равен отношению расстояния, на которое перемещается нагрузка, к расстоянию, проходимому точкой приложения усилия. Первое есть длина наклонной плоскости, а второе – высота, на которую поднимается груз. Поскольку гипотенуза больше катета, наклонная плоскость всегда дает выигрыш в силе. Выигрыш тем больше, чем меньше наклон плоскости. Этим объясняется то, что горные автомобильные и железные дороги имеют вид серпантина: чем меньше крутизна дороги, тем легче по ней подниматься.
Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина, в отличие от других простейших механизмов, трудно определить. Сопротивление, встречаемое им, непредсказуемо меняется для разных участков его «щек». Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения.
Рычаг.
Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла.
Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния DE
от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию
DL
от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние
DE
обычно больше
DL
, а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина
DE
для него меньше
DL
, а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.
Ходовая часть
ХЧ – это, собственно говоря, колеса автомобиля, элементы подвески колес и рулевое управление.
Дорога никогда не бывает абсолютно ровной. Поэтому колеса крепятся к кузову с помощью упругих элементов – рессор или пружин, которые смягчают удары на кузов при неровностях на дороге.
Колебания, возникающие в этих элементах, гасят амортизаторы. Устойчивость колес относительно кузова обеспечивает специальная система рычагов-стабилизаторов. Задачей рулевого управления в автомобиле становится изменение траектории движения авто на дороге. Состоит из рулевого колеса, рулевой колонки и системы рулевых тяг. Тяги и поворачиваю управляемые колеса при вращении рулевого колеса.
Электрическое оборудование
Чтобы двигатель работал исправно, требуется электричество. Для этого в конструкции имеется аккумулятор. Но он не может долго выдавать нужный ток для всех потребителей. В паре с аккумулятором работает генератор. Давайте узнаем, как устроен генератор автомобиля.
Итак, что это такое? Генератор – это источник электрической энергии для всех потребителей. Работает после запуска двигателя, а также заряжает аккумулятор. Любые генераторы представляют собой статор и обмотку, первый зажат между двумя крышками. На последней имеет щеточный узел. Крышки стягиваются винтами. Также имеется и ротор, который вращается внутри статора. При вращении генерируется электрический переменный ток. Он выпрямляется посредством специального блока. Имеется регулятор напряжения – он стабилизирует перепады тока при работе генератора.
Система охлаждения
Двигатель разогревается до высоких температур, а перегрев для мотора очень страшен. Для этого существует система охлаждения, один из элементов которой – радиатор. Что он собой являет? Давайте рассмотрим, как устроен радиатор охлаждения автомобиля. Зачастую, он имеет несколько секций, сердцевину, а также детали крепления. Жидкость, которая поступает из рубашек охлаждения двигателя, должна охлаждаться в радиаторе. Сердцевина – это тонкие пластины, через которые идут плоские вертикальные трубы. Они припаяны к пластинам. Жидкость проходящая через сердцевину и трубки, интенсивно охлаждается.
Холодный поток поступает обратно в рубашку двигателя, забирая лишнее тепло. При помощи вентилятора, радиатор может охлаждаться принудительно. Данный элемент может быть электрическим, либо иметь привод от вискомуфты. В первом случае работают датчики, во втором частота вращения лопастей корректируется самой механической муфтой.
Тормозная система
Рассмотрим, как устроена тормозная система автомобиля. Она представляет собой комплекс из колодок, барабанов, а также дисков и гидравлических цилиндров. Существует два типа тормозных систем – рабочая, которая предназначенная для полной остановки, и стояночная. Последняя необходима для удерживания машины на сложных участках.
В современных автомобилях тормоза представляют собой механизм с гидравлическим приводом. За счет избыточного давления при нажатии на педаль срабатывает тормозной механизм – колодки с большим усилием трутся об диск и машина останавливается.
Зубчатые колеса.
Система двух находящихся в зацеплении зубчатых колес, сидящих на валах одинакового диаметра (рис. 4), в какой-то мере аналогична дифференциальному вороту (см. также
ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА). Скорость вращения колес обратно пропорциональна их диаметру. Если малая ведущая шестерня
A
(к которой приложено усилие) по диаметру вдвое меньше большого зубчатого колеса
B
, то она должна вращаться вдвое быстрее. Таким образом, выигрыш в силе такой зубчатой передачи равен 2. Но если точки приложения усилия и нагрузки поменять местами, так что колесо
B
станет ведущим, то выигрыш в силе будет равен 1/2, а выигрыш в скорости – 2.
Автомобильный кузов
Основа конструкции любого авто, что определяет его форму, размер, потенциальные скоростные характеристики – кузов. Он нумеруется на заводе при изготовлении, этот номер в определенном месте наносится на кузов методом теснения. Номер кузова, как и заводской номер автомобиля, являются основными в сопроводительных документах на автомобиль, а так же вносятся в регистрационный документ при регистрации в органах ГАИ.
Кузов изготавливается из специальных сортов листовой стали. Он должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы не потерять форму при воздействии довольно значительных механических воздействий. В необходимых местах кузов имеет элементы усиления конструкции из более толстого металла.
Кроме того, металл кузова должен быть достаточно устойчивым против коррозии. На заводе кузов проходит специальную химическую обработку против следов коррозии. После этого он грунтуется специальной грунтовкой и красится высокопрочной автоэмалью. От качества выполнения этих работ, а также надлежащего ухода зависит срок службы кузова, а, следовательно, и всего автомобиля. К элементам кузова относятся двери, крышка моторного отделения и крышка багажника, а еще – остекление автомобиля.