Конструктивные особенности кузова легкового автомобиля

Кузов автомобиля

Любой автомобиль состоит из ряда составных узлов – силовой установки, трансмиссии, ходовой части, систем управления.Чтобы собрать все эти элементы в единую конструкцию и обеспечить их взаимосвязь между собой, используется еще один конструктивный компонент – несущая часть, к которой и осуществляется крепление всех составляющих элементов.

Назначение, конструкция и виды несущей части

По мере развития автомобилестроения было создано несколько видов несущей части. Но несмотря на имеющиеся различные типы, эта составляющая включает в себя один из основных компонентов – кузов автомобиля.

В задачу кузова входит не только крепление составных частей авто, а еще и восприятие всех нагрузок и воздействий окружающей среды, а также обеспечение пространства для размещения пассажиров и груза.

Изначально на автотранспорте применялась несущая часть, состоящая из двух элементов – кузова и рамы. В такой конструкции кузов по большей части принимал на себя только нагрузки, которые создавали пассажиры и груз. Основные же воздействия приходились на раму, которая также выступала основным связующим элементом для составных частей авто (именно к ней крепились узлы и механизмы).

Но существуют и другие виды несущей части. В целом, она подразделяется на:

1. Рамную;
2. С несущим кузовом;
3. Комбинированную.

Рамный вид, как уже отмечено, состоит из двух элементов – рама и кузов автомобиля. Между собой эти элементы соединены посредством эластичных проставок. Изначально он применялся на всех авто. Сейчас же такую компоновку несущей части можно встретить только на грузовиках и внедорожниках (хотя на последних – не всегда). Поскольку кузов в такой конструкции не используется в качестве компонента, к которому крепятся составные элементы, второе название этого типа – с разгруженным кузовом.

Со временем на легковом транспорте рамную конструкцию вытеснил несущий кузов автомобиля. Особенность его заключается в том, что рама, как таковая, отсутствует. При этом все составные части крепятся к кузову. Но поскольку в этом типе вся нагрузка приходится на кузов, в некоторых участках присутствуют усиливающие элементы, повышающие жесткость конструкции. Сейчас этот тип несущей части используется на всех легковых авто, а также кроссоверах и некоторых внедорожниках.

Последний вид – комбинированный, он же – полунесущий кузов автомобиля, отличается тем, что в несущей части присутствуют как рама, так и сам кузов, но при этом они между собой жестко связаны. В такой компоновке воспринимаемая нагрузка распределена между ними, также оба они выступают в качестве элементов для крепления составных узлов. Этот тип несущей части применяется в автобусах.

Конструкция кузова

Как видно, во всех типах несущей части присутствует кузов автомобиля. От этого элемента во многом зависит внешний вид машины, комфортабельность, показатели безопасности. Поскольку на легковых авто наибольшее распространение получил несущий кузов, то в дальнейшем рассматривать будем именно его.

Такой кузов автомобиля представляет собой некий каркас, состоящий из ряда составных частей, к которым крепятся узлы авто, а также внешние элементы, выполняющие определенные функции, включая и декоративные – крылья, двери, капот, крышка багажника, оптические приборы, бампера и прочее.

Конструкция кузова автомобиля включает в себя:

• основание;
• переднюю и заднюю часть;
• боковины;
• крышу.

Каждая из составных частей состоит из ряда компонентов. Все они соединены между собой при помощи сварки, что обеспечивает необходимую жесткость каркасу.

В качестве основания выступает днище, выполненное в виде щита с подогнутыми краями и проделанным в центральной части тоннелем. Этот тоннель не только повышает жесткость основы, но еще и выступает каналом для прокладки некоторых составных элементов авто – топливных и тормозных трубопроводов, труб системы отвода выхлопных газов, а в задне- и полноприводных авто – еще и для размещения ряда узлов трансмиссии. В некоторых авто в днище дополнительно проделывается ниша для размещения запасного колеса (в задней части).

Одной из основных функций передней части кузова авто является обеспечение пассивной безопасности. При фронтальном столкновении составляющие передка принимают на себя весь удар, и деформируясь гасят энергию. Поскольку для этого необходима достаточно высокая прочность, конструкция передка включает в себя продольные лонжероны. В авто с переднемоторной компоновкой они также выступают в качестве конструкции для крепления мотора. Дополнительно для выполнения этой функции передняя часть может комплектоваться подрамником.

Также в состав этой части входят передний щит, отделяющий мотор от салона, панель для крепления оптики и радиаторной решетки, боковины с колесными арками, которые могут быть выполнены заодно с крыльями. Но зачастую крылья делают съемными, поэтому являются навесной частью, так же, как и бампер с решеткой радиатора. Передняя часть сверху накрывается капотом – специальной крышкой.

Примерно такую же компоновку имеет и задняя часть, но зачастую крылья у нее входят в конструкцию и не являются съемными.

Дополнительно заднее крыло входит в конструкцию боковины кузова. Помимо нее боковина включает в себя пороги – одни из основных элементов, которые на ряду с лонжеронами обеспечивает жесткость конструкции.

К боковинам также относятся стойки – передняя, средняя и задняя, к которым крепиться крыша – цельноштампованный лист металла заданной формы. Съемными элементами этой составляющей являются двери авто.

В целом, днище с порогами и стойки с крышей и дверьми формируют отсек для размещения пассажиров.

Как уже отмечено крепления составных элементов осуществлено при помощи сварки, что делает конструкцию кузова неразъемной, поэтому многие компоненты одновременно относятся к нескольким его составляющим частям.

Стоит сказать, что состав кузова автомобиля может не иметь каких-то определенных частей. К примеру, в кузове кабриолет крыша отсутствует как таковая. Но поскольку в обычной компоновке нагрузка распределяется и на нее (за счет цельной конструкции), и крыша тоже в некоторой мере обеспечивает жесткость, то в кабриолете для компенсации снижения жесткости кузова усиливают пороги и двери.

Компоновка кузовов

На конструктивные особенности кузова автомобиля также влияет и компоновка. Все существующие типы несущей части по этому параметру подразделяются на:

Суть разделения кузовов авто по этому критерию сводится к тому, на сколько частей поделен кузов.

Особенность однообъемной компоновки заключается в том, что разделения между моторным отсеком, салоном и багажником – нет (но это условно). Еще этот вид компоновки называют вагонным.

В авто с таким кузовом передняя часть вообще отсутствует, а двигатель помещен в специальную нишу отсека для размещения пассажиров и груза. Отсутствие разделения между отсеками считается условным потому, что двигатель все же отделен от кабины перегородкой.

Однообъемный кузов автомобиля Tata Nano

В свою очередь однообъемный кузов делится на:

Разница между ними сводится к тому, под что большая часть внутреннего объема кузова отведена. Так, в грузовом для размещения пассажиров отведен совсем незначительный объем, в который входит также и отсек для мотора (по сути, водитель сидит возле, а то и вовсе на двигателе), а все остальное пространство отведено под размещение грузов.

В пассажирском же варианте весь доступный объем предназначен для размещения пассажиров, а под груз выделяется небольшое пространство (которого и вовсе может не быть).

Грузопассажирский кузов отличается тем, что внутренний объем условно делится на два отсека (пассажирский, грузовой). В некоторых случаях все пространство авто заполнено сиденьями для пассажиров, которые можно быстро демонтировать или сложить, тем самым получить грузовой отсек.

Двухобъемный кузов автомобиля включает в себя отдельно переднюю часть, являющуюся моторным отсеком и салон, который совмещен с отсеком для перевозки грузов. Самыми распространенными представителями такой компоновки являются хэтчбек и универсал. Также она используется у внедорожников с кроссоверами.

Двухобъемный кузов кроссовера

В большинстве случаев основная часть салона отведена под размещение пассажиров, а для груза отводится не очень много места. Но если взять универсал, то очень часто конструкторы делают задние сиденья складывающимися, что значительно повышает размеры грузового отсека, делая авто, по сути, грузопассажирским. Для доступа к грузовому отсеку в этом типе предусмотрена отдельная дверь – задняя (в некоторых авто она двойная).

Трехобъемный кузов автомобиля отличается тем, что моторный отсек, салон и грузовой отсек отделены перегородками друг от друга. Основным представителем такой компоновки является седан.

Современные реалии

Напоследок отметим, что конструкторами разработано большое количество разнообразных типов кузовов (перечисленные выше являются основными из них). Из-за этого в некоторых случаях разница между компоновками нивелируется.

К примеру, лифтбек имеет трехобъемную компоновку. Но у него крышка багажника объединена с задним стеклом, поэтому является, по сути, задней дверью. Вот и получается, что вроде и отдельный багажник есть, но в то же время он входит в состав салонного отсека (поскольку открывая багажник получаем одновременно и доступ к салону). И таких примеров несколько.

Но в целом, широкое разнообразие несущих кузовов позволяет делать автомобили разных типов и назначения.

Источник статьи: http://autoleek.ru/nesushhaja-sistema/kuzov-avtomobilja/kuzov-avtomobilya.html

ЛЕКЦИЯ 1. Кузова автомобилей. 1. Кузова легковых автомобилей и их типы

1. Кузова легковых автомобилей и их типы.

Кузов легкового автомобиля выполняет две функции: 1) образует замкнутое пространство для размещения водителя, пассажиров и багажа; 2) целиком или частично (при наличии рамы) служит не­сущей системой.

— с прямыми лонжеронами;

— с крестообразной поперечиной

Кузов можно представить состоящим из двух частей: верхней, или собственно кузова, и нижней—основания, включающего в себя панель пола и образующего вместе с порогами, усилителями И рамой (при ее наличии) базу для крепления двигателя, транс­миссии и ходовой части.

По конструктивным особенностям кузова легковых автомоби­лей делят на каркасные и несущие. Каркасный кузов представляет собой пространственную стержневую систему, выполненную из замкнутых тонкостенных профилей, к которым прикреплены на­ружные и внутренние панели.

Каркас несущих кузовов жестко соединен с панеля­ми электродуговой сваркой в 6. 10 тыс. точек. Такой кузов имеет неразъемный стальной корпу, к которому прикреплены капот двигателя, передние и задние двери и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, передний и задний бамперы, декоративные накладки и т. д.).

Корпус кузова представляет собой жесткую сварную конструк­цию. Она состоит из предварительно собранных узлов: основания, левой и правой боковин с задними крыльями, передних кры­льев, крыши и задней части корпуса. Основание кузова уси­лено продольными балками и поперечинами. С основанием со­единены передняя и задняя части кузова. Боковины и крыша цельноштампованные. Кузова в основном изготовляют из низко­углеродистой стали толщиной 0,6. 1,5 мм, имеющей хорошую штампованность и свариваемость. Для этой цели используют так­же алюминиевые сплавы и пластмассы.

2. Кузова автобусов.

Кузов автобуса состоит из стержневого каркаса и листовой об­шивки. Элементы обшивки соединены с соответствующими эле­ментами каркаса, образуя плоские или изогнутые панели. Про­дольные элементы каркаса бортов кузова называют поясами. При этом выделяют подоконный, надоконный и нижний обвязочный пояса. Пояса продолжаются на передних и задних частях кузова. Вертикальные элементы каркаса бортов, передней и задней частей кузова называют стойками.

Кузова автобусов классифицируют по способу восприятия ста­тических (изгибных) нагрузок: рамный (статическая нагрузка и реакции подвески воспринимаются рамой, эластично-соединенной с кузовом); с несущим основанием (статическая нагрузка и реакции воспринимаются преимущественно основанием, жестко связан­ным с кузовом); несущий (статическая нагрузка полностью распре­деляется по всем его элементам).

Масса кузова с оборудованием составляет 47. 53 % снаряжен­ной массы автобуса.

Преимущество рамной конструкции — возможность унифика­ции с грузовым автомобилем, недостаток — большая собственная масса. Переход от рамной конструкции к несущему кузову обеспе­чивает уменьшение массы автобуса на 1000. 1400 кг.

При изготовлении кузовов автобусов часто используют “сэндвич”-панели. Они состоят из двух параллельных тонких пластин (из стали, алюминиевых сплавов или пластмассы) и расположен­ного между ними среднего слоя — наполнителя (из древесины, пропитанной и формованной бумаги, пенопласта). Все слои соединяют специальным клеем.

3. Кузова грузовых автомобилей

Кузов грузового автомобиля состоит из двух раздельных элемен­тов: кабины водителя и кузова для груза. Конструкция кабины каркасно-панельная. Фундаментом служит каркас основания (пола), выполненный из штампованных панелей толщиной до 1,5 мм. Дверной проем выполняют цельноштампованным из листа толщиной 1,2. 1,5 мм.

К возможным неисправностям рамы относят искажение ее геометрической формы, появление трещин и погнутостей в про­дольных балках и поперечинах, ослабление заклепочных соеди­нений.

Если при осмотре обнаружена заметная деформация рамы, то проверяют степень искажения ее геометрической формы. После снятия кабины и платформы раму очищают от грязи и измеряют ее ширину спереди и сзади. Например, у грузовых автомобилей ГАЗ разница в значениях ширины рамы должна быть не более 4 мм. Погнутость рамы может быть установлена измерением диа­гоналей между поперечинами рамы на отдельных ее участках. Раз­ница в значениях длины диагоналей на отдельном участке рамы между поперечинами должна быть не более 5 мм. Расстояние, рав­ное длине базы автомобиля, должно быть одинаковым с правой и левой сторон рамы.

При техническом обслуживании ходовой части проверяют со­стояние окраски рамы с целью предупреждения ее коррозии.

Ослабление заклепок выявляют легким постукиванием про­дольных балок. При этом ослабевшие заклепки издают характерный дребезжащий звук.

4. Конструктивные особенности кузовов легковых автомобилей

История зарубежного и отечествен­ного автомобилестроения свидетельст­вует об использовании на ранних ста­диях кузовов легковых автомобилей рамной конструкции. Рама предназна­чалась для крепления кузова и всех ме­ханизмов автомобиля, являлась само­стоятельным узлом, воспринимающим все нагрузки, возникающие при движе­нии. Автомобили с рамной несущей конструкцией кузова могут иметь раз­ные варианты формы, которая опреде­ляется функциональным назначением автомобиля и не ограничивается жест-костными требованиями к кузову.

Принципиальным поворотом в ис­тории создания и взглядах на назначе­ние кузова явился выпуск в 50-х годах безрамных автомобилей с несущими кузовами. Кузов стал основой автомо­биля, его главным элементом. Однако отсутствие рамы привело к возникно­вению более высоких напряжений и вибраций в кузове.

Безрамные кузова были оснащены крыльями, вмонтированными в кор­пус, а конструкции самих кузовов стали иметь большое количество по­лостей. Усиленный коробчатым про­филем пассажирский салон вместе с полом (днищем), а также моторным и багажным отсеками образуют в совре­менном легковом автомобиле стабиль­ный крутильно-жесткий кузов. Он до­полнительно усиливается элементами жесткости, профилями, желобками и приваренными панелями внешней об­лицовки, чтобы защитить сидящих внутри пассажиров от внешних воз­действий.

Для оценки жесткости отдельных частей кузова следует знать, в каких точках или на каких его участках про­исходит вход или передача статичес­ких или динамических нагрузок. При этом учитывают, прежде всего, жест­кость мест крепления двигателя, под­весок и осей, рессор и амортизаторов, рулевого и тормозного механизмов, сиденья водителя и точки установки домкрата. Эти места концентрации на­грузок дополнительно усилены соот­ветствующими профилями таким об­разом, чтобы происходила передача сил при всех эксплуатационных ситуа­циях. Несмотря на частичные разли­чия современных легковых автомоби­лей, конструктивная концепция несу­щих кузовов у них похожа.

При проектировании передней части автомобиля должны быть реше­ны две проблемы, которые, на первый взгляд, кажутся взаимоисключающи­ми. С одной стороны, здесь располо­жены передняя подвеска и, как прави­ло, двигатель с коробкой передач, от работы которых возникают значитель­ные эксплуатационные нагрузки. Это означает, что должна быть обеспечена абсолютная жесткость и стабильность этой части кузова при любых ситуаци­ях. С другой стороны, при столкнове­нии автомобиля максимальная сила удара должна быть принята и погаше­на за счет деформации именно этой части кузова. При незначительных аварийных повреждениях автомобиля жесткость элементов передка кузова должна быть такой, чтобы, по возможности, сила удара гасилась до мест крепления подвески и двигателя с ко­робкой передач. В случае возникнове­ния значительных аварийных нагру­зок конструкция этой части кузова должна обеспечивать восприятие этой силы за счет деформации нижней части кузова, обеспечивая при этом перемещение двигателя и коробки передач вниз, под безопасный пасса­жирский салон. Жесткость передних дверных стоек должна быть такой, чтобы исключить возможность само­произвольного открытия или заклини­вания дверей. Рама лобового стекла не должна смещаться вниз или как-то ме­нять своего положения, иначе стекло выпадет и станет дополнительным ис­точником травматизма.

Передние лонжероны некоторых конструкций кузовов проектируются в соответствии с их функциональным на­значением, т. е. для обеспечения надеж­ного и стабильного положения при­крепленных к ним передней подвески, двигателя и рулевого управления. Такие абсолютно жесткие передние лонжероны при сильных аварийных по­вреждениях неизбежно вызывают бес­контрольную деформацию всей кон­струкции кузова вплоть до пассажир­ского салона. По-другому обстоит дело с многократно изогнутыми несущими элементами передней части кузова, как, например, у автомобиля «Фольксваген-П». Энергия удара при столкнове­нии автомобиля гасится в многочислен­ных изгибах рамы, имеющей из-за этого малый момент продольного со­противления. Это означает, что даже при относительно небольшом столкно­вении возникают повреждения в этих изгибах рамы, препятствующие даль­нейшему распространению деформа­ции кузова. Кроме того, такая кон­струкция передних лонжеронов сущест­венно упрощает технологию ремонта аварийного кузова, так как имеется возможность замены поврежденных элементов в зависимости от степени де­формации.

По последним данным, кузов, сконструированный для надежной защиты пассажиров и одновременно учиты­вающий ремонтную технологичность, создан фирмой БМВ в модели Е32. Впервые удалось энергию удара отвес­ти в амортизатор, расположенный перед лонжеронами кузова. В результате этого происходят только частич­ные повреждения на концах лонжеро­нов, которые устраняются без снятия двигателя и подвески. Такая система гашения аварийной энергии обеспечи­вает надежную защиту пассажиров.

Задняя часть кузова автомобиля в современных моделях конструируется таким образом, чтобы места крепления задней оси находились в конце пасса­жирского салона. Это означает, что имеется возможность замены некото­рых поврежденных элементов при не­значительных аварийных деформациях кузова без нарушения мест крепления задней оси.

При проектировании задней части кузова легкового автомобиля должны соблюдаться два требования. Во-пер­вых, следует обеспечить безопасность пассажиров, находящихся в задней части пассажирского салона, и, во-вто­рых, — добиться увеличения объема багажного отделения. Рациональное решение этих требований состоит в со­здании жесткой и стабильной кон­струкции этой части кузова легкового автомобиля, включающей задние уси­лители крыши, арки задних колес и часть пола багажного отделения.

Согласно существующей мировой классификации Союза работников тех­нического надзора, все элементы кузо­ва подразделяются: на несущие пер­вичные и вторичные; детали облицов­ки. К первичным несущим элементам и узлам кузова относятся: главные лонжероны; основной поперечный лонжерон; стойки дверей; места креп­лений (двигателя и коробки передач;

передней и задней подвесок; амортиза-торных стоек и амортизаторов; рас­порки тяг; рулевого управления; глав­ного тормозного цилиндра и опоры Педали тормоза; дверных петель и замков; буксирного устройства). Вторичными несущими элементами и уз­лами кузова считаются: малые парал­лельные продольные и поперечные лонжероны; диагональные полые рас­порки; надколесные арки; пол кузова, включая полые профили; крылья, если они приварены к корпусу; наружные приваренные декоративные панели, если на них установлены приборы сиг­нализации и освещения. К деталям об­лицовки относятся: передняя и задняя панели; крылья, соединенные с кузо­вом при помощи резьбовых элементов;

капот; крышка багажника; пол багаж­ника, если он не является местом креп­ления буксирного устройства (фар-копа).

Массовый выпуск автомобилей вы­звал необходимость в уменьшении толщины листа металла, из которого изготавливали кузов. Автомобили с несущими кузовами стали более проч­ными вследствие большей жесткости кузова, технологичнее вследствие меньшего числа деталей и сборочных операций, а также экономичнее в ре­зультате снижения массы.

При эксплуатации автомобилей ис­правное состояние кузова нарушается, снижается работоспособность, и при определенных условиях наступает его предельное состояние. Под предель­ным состоянием несущей конструкции кузова понимают такое состояние, при котором его дальнейшее использова­ние по назначению недопустимо по ус­ловиям безопасности перевозки пасса­жиров, либо нецелесообразно по эко­номическим соображениям, либо восстановление его исправного состоя­ния технически невозможно или эко­номически неоправданно.

Долговечность кузова в зависимос­ти от условий эксплуатации и характе­ра использования автомобиля можно оценивать величиной пробега или ка­лендарной продолжительностью экс­плуатации. Так, например, у легковых автомобилей, эксплуатирующихся в такси, предельное состояние кузова наступает по пробегу автомобиля в те­чение 2—3 лет работы, в то время как автомобиль такой же модели может достичь такого же состояния через 8 лет и более, находясь в личном поль­зовании.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник статьи: http://studopedia.su/8_47926_lektsiya—kuzova-avtomobiley.html