Шасси транспортного средства. трудности с оформлением

Классификация кузовов и рам, требования к ним

Рамы, а часто и кузова представляют собой несущие системы, воспринимающие весовые и ударные — перегрузочные нагрузки. Кузов автомобиля служит для размещения груза, пассажиров и водителя и для защиты их от климатических воздействий.

Из всего многообразия классификационных признаков отметим только самые основные.

Несущие системы классифицируют в зависимости от того, что воспринимает весовые нагрузки:

• рама (кузов разгруженный);
• кузов — несущий кузов (каркасный, с несущим основанием, панельный);
• кузов, объединенный с рамой — интегральная несущая система.

Рамы делят на:

• лонжеронные (периферийные, Х-образные, лестничные, с Х-образными поперечинами)
• хребтовые — центральные

Кузова по назначению делят на:

• пассажирские (автобусные и легковых автомобилей)
• грузовые
• грузопассажирские
• специальные

Кузова легковых автомобилей классифицируют в зависимости от числа дверей и конструкции крыш:

• закрытые (седан, лимузин, купе и др.)
• открытые (фаэтон, кабриолет и др.)
• комбинированные (ландо, тарга и др.).

Кроме того, выделяют однообъемные, двухобъемные, трехобъемные кузова. Название одного и того же кузова в разных странах может быть разным.

Кузова грузовых автомобилей классифицируют на:

• кузова общего назначения (бортовая платформа)
• специализированные (самосвалы, фургоны, цистерны, контейнеровозы и т.д.)

Основные требования к кузовам и рамам следующие:

• минимальная масса при долговечности, включая и коррозионную стойкость, соответствующей сроку службы автомобиля;
• достаточная для работы агрегатов и узлов автомобиля жесткость;
• форма рамы (кузова) должна обеспечивать удобство монтажа агрегатов, малую высоту центра тяжести и малую погрузочную высоту;
• форма и конструкция кузова должны обеспечивать необходимые комфортабельность, травмобезопасностъ, а также требования моды.

Кроме того, к кузовам и рамам, как и к остальным механизмам и системам автомобиля, предъявляют также общие требования:

• обеспечение минимальной массы
• высокая надежность
• минимальное обслуживание
• технологичность

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ШАССИ

Таким макаром, можно выделить две разные схемы шасси тс.

Рамное шасси, которое в общем случае представляет собой несколько крепких балок, на которые инсталлируются все узлы автомобиля. Такая конструкция позволяет автомобилям перевозить огромные грузы и просто управляться с разными динамическими нагрузками.

Несущий кузов. В погоне за уменьшением веса легковых автомобилей все функции рамы были переопределены на кузов. Такая рама не позволяет перемещать огромные грузы, но в то же время обеспечивает больший комфорт и скорость движения.

Зависимо от предназначения автомобиля, могут употребляться последующие виды конструкций:

• лонжеронные;
• хребтовые;
• периферийные;
• вильчато-хребтовые;
• решетчатые.

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:

• трансмиссию
• ходовую часть
• рулевое управление
• тормозную систему

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:

• сцепления 3
• коробки передач 4
• карданной передачи 5
• ведущего моста 6

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.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Что такое шасси

Все механические транспортные средства состоят из трех основных узлов:

• силовая установка;
• кузов;
• шасси.

Шасси это не какая-то конкретная деталь в транспортном средстве. Иногда этим термином называют несущую конструкцию машины.

На самом деле шасси представляет собой набор механизмов, которые взаимодействуют с колесами и опорами автомобиля. Это узел, который объединяет в себе рулевое управление автомобилем, его трансмиссию, систему амортизации и ходовую часть. Все эти системы соединены на общем основании, и их работа синхронизируется так, чтобы весь автомобиль мог выполнять движение. Шасси также включает раму плюс силовые агрегаты — двигатель, трансмиссию и подвеску. На нем находится кузов, придающий автомобилю законченный вид.

Под шасси автомобиля также подразумевается комплект деталей и узлов, от которых зависит движение и маневры транспортного средства. В технической документации машины он имеет маркировку, которая в этом случае соответствует номеру кузова (что такое номер шасси).

Основными составляющими шасси автомобиля являются две подвески — передняя и задняя, ​​а также колеса. Подвески необходимы для смягчения или устранения колебаний при движении, благодаря которым автомобиль плавно преодолевает все неровности дороги.

Устройство кузова автомобиля:

1. Передний лонжерон ;
2. Передний щит;
3. Передняя стойка;
4. Крыша;
5. Задняя стойка;
6. Заднее крыло;
7. Панель багажника;
8. Средняя стойка;
9. Порог;
10. Центральный тоннель;
11. Основание;
12. Брызговик;

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 грузового автомобиля
• Типы кузовов автобусов
• Конструкция рамы автомобиля
• Конструкция тягово-сцепного устройства

Характеристики шасси

Назначение шасси наземного ТС

Шасси наземного ТС предназначено:

• для того чтобы обеспечить движение путем передачи крутящего момента от коленвала двигателя на ведущие колеса, изменяя его параметры в требуемых для движения пределах;
• для уменьшения нагрузок на ТС при движении по неровностям;
• для выдерживания заданного направления или изменения траектории движения ТС, а также для торможения и обеспечения стояночного положения ТС.

Виды шасси

У наземных ТС имеется несколько видов шасси, в зависимости от типа средства.

1. Автомобильное шасси — для легковых и грузовых машин, прицепов и полуприцепов.
2. Тракторное шасси — оно может быть колесным и гусеничным.
3. Шасси для мотоциклов, трициклов и квадрациклов.
4. Шасси для самоходной и несамоходной специальной техники. Это шасси также может быть как на колесном ходу, так и на гусеничном.
5. Шасси для трамваев и железнодорожного транспорта.
6. Шасси для вездеходов типа «амфибия».

Все эти виды имеют отличительные особенности в конструкции, но в наиболее общем виде они подразделяются на:

• шасси ТС, монтирующееся на сварной раме, изготовленной из высокопрочных стальных швеллеров — это законченная конструкция, которая способна передвигаться на колесах или гусеницах. Такую конструкцию используют при изготовлении грузовых автомобилей, тракторов, прицепов и полуприцепов, внедорожников (типа SUV), вездеходов, специальной техники и железнодорожных вагонов;
• шасси ТС, крепящееся на жесткий, несущий кузов, с подрамником или без него;
• самоходное шасси — особый вид рамной конструкции на которую установлен двигатель и сиденье оператора с рулевой колонкой. Такие самоходные шасси используются для установки на них спецоборудования или какого-либо вооружения;
• шасси для мотоциклов, у которых рама имеет особую конструкцию и выполнена из труб.

рамное автомобильное шасси

гусеничное шасси

каркасное шасси

шасси для мотоцикла

Другое значение термина

В настоящее время автомобильные заводы выпускают базовые грузовые автомобили под маркировкой «шасси», которые не попадают под классическое определение этой конструкции.

Отличие заключается в том, что на полнокомплектную рамную конструкцию шасси устанавливается двигатель с выхлопной системой, кабина со всеми приборами, прокладывается электрооборудование и устанавливается весь комплект светотехники.

Такие модели автомобилей с маркировкой «шасси» предназначены для последующей доукомплектации различными видами кузовов, или установки на них разнообразного специального оборудования, типа кранов, манипуляторов, гидроподъемников, буровых установок и цистерн разного назначения.

Шасси Камаз-43118

Основные принципы вибрационных характеристик автомобилей

Создаваемые дорогой возбуждения воздей­ствуют на кузов автомобиля через шины, подвеску колес и систему подвески / аморти­заторов. Для теоретического анализа можно использовать вибрационные модели различ­ной сложности. С ростом сложности модели повышается количество степеней свободы и связанных дифференциальных уравнений. Для большей ясности фундаментальные взаимосвязи в автомобильных вибрационных системах будут разъяснены на примере двух­массового вибратора (рис. «Двухмассовый вибратор в качестве четверти автомобиля»).

С указанием значений массы, коэффициен­тов упругости и коэффициентов затухания все параметры в двухмассовой модели для техни­ческого анализа вибраций заданы, и с пере­менными, обозначенными на рис. «Двухмассовый вибратор в качестве четверти автомобиля», можно составить два дифференциальных уравнения:

m_Az_A + к_А,R (z_A — z_R) + c_A,R (z_A — z_R) = О,

m_Rz_R — к_А,R (z_A — z_R) — c_A,R (z_A — z_R) + c_Rz_R + k_R z_R = c_Rh + k_Rh

Деление этих уравнений на массу в каждом случае приводит к обычному виду дифференциального уравнения 2-го порядка и дает угловую частоту свободных затухающих колебаний ω_g и угловую частоту свободных незатухающих колебаний ω_u, а также коэффи­циенты затухания для колеса D_R и кузова D_A.

Нижеследующее уравнение применимо к угловой частоте независимых незатухающих колебаний колеса:

ω_R=√ (c_R+c_A,R)/ m_R ≈ √ (c_R / m_R)_,при (c_R ≈ 10 c_A)

Нижеследующее уравнение применимо, соот­ветственно, к кузову:

ω_A=√ (c_A,R / m_A )

Вообще, угловая частота свободных затухаю­щих колебаний ω_g вычисляется по формуле:

ω_g = ω_{u√ (}1 — D2)

где в качестве приближения предполагается следующее: ω_g≈0,9 ω_u.

Нижеследующее уравнение применимо к ко­эффициенту затухания D_R на колесе:

D_R = к_А,R / 2m_R ω_{R =} к_А,R /2√(c_R+c_A,R)m_R =(m_Aω_A/m_R ω_R)D_A

где опыт показал, что нужно ориентироваться на D_R ≈ 0,4.

То же самое применимо к кузову:

D_A = к_А,R / 2m_A ω_A = к_А,R /2√(c_A,Rm_R)

В этом случае эффективность доказало зна­чение D_A≈ 0,3.

Колебания динамической нагрузки на колесо ΔG приводят к равенству:

ΔG = m_Rz_R + m_Az_A = c_R(h — z_R) + k_R (h — z_R)

Вместе эти переменные образуют основу для грубой конфигурации системы подвески / амортизаторов автомобиля.

Если известны собственная частота кузова (обычно f_А ≈ 1 Гц) и масса кузова (или удельная масса кузова на колесо), то можно определить жесткость пружин кузова относительно колес:

c_A,R = m_A ω_A2

Преобразование в фактическую жесткость пружин кузова имеет место с учетом соот­ношения i между перемещениями колеса и пружины, (см. рис. «Жесткость пружины»). Прежде всего, фактиче­ское усилие пружины

Δ F_F = с_А Δz_F

и усилие колеса ΔF_R формулируются со сжа­тием пружины Δz_R . Нижеследующее уравне­ние применимо Δ F_R:

Δ F_R = c_A,R Δz_R

Равновесие крутящего момента, действующего вокруг крепления рычага подвески к кузову оси, показанного на рис. «Жесткость пружины» приводит к:

c_A,R Δz_R d₂ = с_А Δz_F ( d₂ — d₁)

Это уравнение можно использовать для пре­образования фактической жесткости пружины с_А в соответствии с геометрическими взаимос­вязями с жесткостью колеса c_A,R:

c_A,R = с_А i2

с жесткостью пружины i:

i = ( d₂ — d₁)/d₂ = Δz_F /Δz_R

To же самое справедливо для гасителя ви­браций. Для расчета коэффициента затухания вибраций кузова (его эффект на колесо), в отношении колеса применимо следующее выражение:

c_A,R = 2D_A√(c_A,Rm_R)

При D_A = 0,3 (см. выше) и m_А, как известной переменной изучаемого автомобиля, коэф­фициент затухания вибраций кузова можно определить c помощью уравнения

D_R =(m_Aω_A/m_R ω_R)D_A

оценка оптимальных соотношений между мас­сами колеса и кузова с помощью коэффициен­тов затухания D_R = 0,4 и D_A = 0,3 (ориентиры) дает следующее соотношение:

m_A/m_R =0,4ω_R / 0,3ω_A=0,4 f_R/0,3 f_A

где f_R= ω_R 2π и f_A= ω_A 2π.

При f_R= 12 Гц и f_A= 1 Гц результат будет следующий:

m_R = 1/16 m_A

Влияние различных параметров подвески/амортизаторов на разные диапазоны частоты показано в таблице «Эффект влияния системы подвески / амортизаторов на характеристики вертикальных колебаний автомобиля».

Функции шасси в машине

Исходя из основного предназначения автомобиля, шасси должно выполнять следующие задачи:

• принимать крутящий момент от двигателя, преобразовывать его до нужной величины и передавать на ведущие колёса;
• обеспечивать максимальное гашение ударов и толчков от неровностей дороги, сохраняя от перегрузок пассажиров, груз и механизмы автомобиля;
• задавать направление движения, стабильность и безопасность на любых дорогах;
• выполнять служебное, экстренное и стояночное торможение;
• придавать дополнительную прочность и жёсткость кузову.

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:

• Трансмиссия, куда относятся коробка передач, раздаточная коробка, система приводов и карданных валов, редукторы ведущих мостов, полуоси;
• Подвеска с упругими элементами, демпферами (амортизаторами), направляющим аппаратом;
• Колёса и ступичные узлы;
• Рулевое управление, куда входят руль, колонка, усилители, рулевой редуктор (рейка), рулевая трапеция и поворотные кулаки;
• Тормозная система, достаточно сложно устроенная по соображениям эффективности и безопасности.

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:

В состав классической механической трансмиссии могут входить:

• Сцепление, предназначенное для рассоединения двигателя, всех прочих узлов и плавного их подключения;
• Коробка передач, непосредственно меняющая общее передаточное число, а значит скорость и крутящий момент;
• Раздаточная коробка, используется на полноприводных автомобилях, с её помощью вращение распределяется по разным осям;
• Карданные валы и привода с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС), связывающие между собой узлы трансмиссии и ступицы колёс;
• Главные передачи, где крутящий момент дополнительно умножается, а вращение разворачивается от продольного направления на поперечное;
• Дифференциалы, позволяющие осям и колёсам на одной оси вращаться с разной скоростью.

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.

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.

Факторы, влияющие на изменения в конструкции шасси ТС

Шасси наземных транспортных средств изменялись с самого момента их изобретения и установки на повозки. Вначале это касалось облегчения конструкции колеса. В деревянном круге делались пропилы для облегчения конструкции. С появлением металлических спиц их стали устанавливать в колеса. С изобретением подшипников они стали устанавливаться на оси для облегчения вращения колеса и увеличения срока службы колесной оси.

Кузов на каретных повозках вначале подвешивали на ремнях или на цепях. Затем на них принялись устанавливать подрессоренную подвеску в виде пружин, которые стали устанавливать и на другие повозки, если такое желание высказывал хозяин. В начале XIX века была изобретена рессора. Их сразу же стали устанавливать на кареты и другие повозки. В период безраздельного господствования гужевого транспорта многие части шасси ТС изготавливались из дерева.

Такая тенденция сохранялась и при производстве первых самоходных колясок. Однако с развитием автомобильного транспорта изменялся подход к обеспечению безопасности водителя во время езды. Деревянные детали менялись на металлические. Мягкость хода на первых моделях автомашин обеспечивалась за счет рессор и пружин. С появлением амортизаторов их стали устанавливать в подвеску машин.

На современных автомобилях все силовые элементы конструкции шасси ТС изготавливаются из качественной стали. В элементах крепления рессор и в пружинах устанавливают резиновые или пластиковые отбойники, а некоторые элементы подвески, типа шаровых опор, закрывают резиновыми пыльниками.

Дальнейшее развитие элементов шасси приведет к использованию в конструкции новых конструктивных материалов, такие как композитные материалы и нано-материалы, которые будут способны восстанавливать свою структуру. А в системе подвески претерпит изменение связи, т.е. переход от механической связи подвески к магнитной и электромагнитной подвески.