Что такое шасси в автомобиле: назначение, принцип работы
Функционально любой автомобиль можно рассматривать, как совокупность пассажирского и грузового отсеков, а также всех механизмов и конструкций, позволяющих транспортному средству передвигаться, то есть кузова и шасси.
Исторически сложилось выделение двигателя в самостоятельную единицу, к шасси не относящуюся, хотя структурно он тоже всегда упоминается в его составе.
Функции шасси в машине
Исходя из основного предназначения автомобиля, шасси должно выполнять следующие задачи:
Некоторые элементы шасси могут монтироваться внутри кузова, сохраняя при этом свою функциональную автономность.
Устройство и конструкция
В соответствии с выполняемыми функциями шасси состоит из отдельных систем:
Конструктивно узлы шасси могут быть скомпонованы вокруг рамы автомобиля или, при её отсутствии, вокруг нижних элементов силовой структуры несущего кузова.
Для повышения комфорта и улучшения управляемости часто на машины устанавливаются передний и задний подрамники. Это прочные пространственные конструкции, к которым крепятся детали подвесок и трансмиссии, а сами они монтируются на кузове.
Так кузов избавляется от многих нежелательных сил, которые прикладывались бы к нему со стороны дороги и силового агрегата.
Большое значение компоновка шасси имеет и для технологичности процессов сборки и ремонта автомобилей. Вместо того, чтобы производить все работы вокруг объёмного и тяжёлого кузова, производится предварительная сборка всех элементов на раме или подрамниках, после чего полученные крупные модули соединяются с кузовом.
Такой подход имеет и свои недостатки, поскольку детали подрамников начинают в свою очередь мешать при сборочно-разборочных операциях. Но преимуществ больше, поэтому подрамники присутствуют почти на всех современных автомобилях.
Трансмиссия
Через трансмиссию проходит путь крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колёсам. При этом он меняется в широком диапазоне, в зависимости от выбираемого водителем или автоматически суммарного передаточного числа трансмиссии.
Это число означает отношение оборотов двигателя к частоте вращения колёс. Ровно во столько же раз, во сколько скорость вращения вала двигателя больше, чем валов на выходе трансмиссии, возрастает крутящий момент.
Это очень важно для реализации всей мощности мотора, поскольку она зависит от частоты вращения вала, но при этом может потребоваться на любой скорости.
В состав классической механической трансмиссии могут входить:
Трансмиссия в авто с передним приводом.
Трансмиссия в авто с задним приводом.
Чаще всего используется механическая трансмиссия с ручной или автоматической коробкой, но возможно применение гидравлических и электрических трансмиссий, например на гибридных и особо большегрузных автомобилях.
Классификация
Шасси может быть рамного типа или собранным на основе несущего кузова. Рамы, в свою очередь, подразделяются на:
Применение рам ограничено тяжёлыми автомобилями, грузовиками, а также полноприводными машинами высокой проходимости, где важна прочность и способность постоянно противостоять изгибающим нагрузкам.
Иногда от кузова наоборот требуется высокая жёсткость, тогда используется пространственная рама, например в автоспорте.
Во всех прочих случаях использование отдельной рамы нежелательно, поскольку это увеличивает массу и стоимость машины. Тогда в автомобилях применяется несущий кузов.
Силовая структура, часто из высокопрочных сортов стали, образует каркас кузова, выполняя требования по прочности и безопасности, но в условиях постоянных ударных и скручивающих нагрузок ослабевает из-за усталости металла. Но для дорожных автомобилей это не так важно, зато конструкция получается лёгкой и жёсткой.
Шасси грузовых автомобилей
Практически всегда грузовики строятся на шасси с рамой лестничного типа. Два массивных лонжерона вдоль автомобиля, обычно переменного сечения, обеспечивают независимое размещение кабины с двигателем и грузовой платформы или сцепного устройства для полуприцепа.
Для тяжёлого грузовика именно такой подход очень важен. В кузове, а здесь это означает именно грузовую платформу, размещается очень большая масса, погасить колебания которой с помощью только подвески невозможно.
Плоская рама же обеспечивает гибкость и податливость, груз обретает некоторую свободу и его перемещения в такт неровностям дороги не достигают разрушающих нагрузок. Сама же рама выполнена из упругой стали, восстанавливающей свою исходную форму после снятия напряжения.
Кроме того, рамная конструкция позволяет выполнить шасси грузовика функционально завершённой конструкцией. На нём располагаются двигатель, трансмиссия, подвески и тормоза.
Остаётся навесить на раму любой кузов из предусмотренной линейки, будь то бортовой грузовик, фургон, цистерна или седельный магистральный тягач.
Так же достаточно легко решаются вопросы с изменением количества мостов, размеров, типов кабин и дополнительного оборудования. Модульность конструкции позволяет снизить себестоимость автомобилей.
Вплоть до поставки голых шасси специализированным фирмам для постройки уникальных автомобилей в единичном производстве.
Достоинства и недостатки
Концепция разделения автомобильного конструктива на шасси и кузов имеет свои преимущества:
Недостатками будут неизбежные затраты из-за невозможности дублирования функций кузова и шасси одними и теми же узлами:
По этим причинам чёткое разделение шасси и кузова не используется в дорогих спортивных и представительских автомобилях, где главными являются их потребительские характеристики, а не вопросы оптимизации производства.
Так же поступают и при конструировании самых дешёвых бюджетных автомобилей, где модели быстро обновляются, а номенклатура модификаций минимальна, гораздо важнее малая масса, то есть общее количество затраченных материалов и деталей.
Шасси автомобиля и все,что нужно об этом знать.
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.
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: Рассчитываем транспортный налог за 2021 год
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: Какая коробка передач лучше
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.
Общее устройство грузового автомобиля | Теория
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 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.
Шасси автомобиля — что это такое?
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.
Классификация шасси
Таким образом, можно выделить две различные схемы шасси транспортных средств.
В зависимости от назначения автомобиля, могут использоваться следующие виды конструкций:
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.
Другие значения термина
Кроме определения выше, слово «шасси» может использовать для описания самоходных транспортных средств, предназначенных для установки различных машин и механизмов. Также этот термин применяют касательно той части летательных аппаратов, которая используется для движения по аэродрому, осуществления взлета и посадки. Как и в случае с шасси автомобиля, эта деталь смягчает удары и нагрузки при наземном перемещении самолетов. Авиационные шасси, в отличие от автомобильных, могут иметь конструкцию с колесами, лыжами или поплавками.
Нередко значение слова шасси путают с понятием привода автомобиля. Неправильная трактовка терминов вызвана тем, что они относятся к практически одной и той же части транспортного средства. Автовладельцы свободно говорят, что их автомобиль имеет шасси 4х2. Но при этом следует понимать, что 4х2 — это всего лишь компоновочная схема, из которой можно узнать количество ведущих колес, но не более. О том же, что такое шасси, уже было сказано выше. Несмотря на то, что колеса и привод входят в систему шасси, неуместно применять этот термин только для такого узкого описания.
Типы подвесок
Шасси автомобиля может иметь различные типы подвески:
Подвески оснащаются рычагами, прокладками, амортизаторами и рессорами. Основной целью этого узла автомобиля является поглощение вибраций и колебаний во время движения. Передняя и задняя подвески отличаются, так как конструкция управляемых колес требует применения более сложных узлов.
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.