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
Основными составными частями в конструкции автомобиля, как мы уже писали выше, являются:
Все они состоят из множества отдельных элементов, деталей, узлов и агрегатов.
Двигатель – это сердце автомобиля. Он является источником механической энергии и приводит наше авто в движение. Наибольшее распространение в автомобилестроении получили двигатели внутреннего сгорания и дизельные моторы. Однако в последние годы все большую популярность завоевывают автомобили, оснащенные электрическими и гибридными двигателями.
Кузов автомобиля может иметь рамную и безрамную конструкцию. Как правило, в современных легковых автомобилях рама отсутствует, а все узлы и агрегаты крепятся непосредственно к кузову. Именно поэтому такой кузов называют несущим – данное конструкторское решение устройства автомобиля позволяет максимально снизить его массу. Советуем также ознакомиться с классификацией автомобилей по типу кузова.
Шасси автомобиля заслуживает отдельного внимания. Оно представляет собой множество механизмов, в задачи которых входит передача крутящего момента от силового агрегата (двигателя) к ведущим колесам, передвижение автомобиля и управление им. Эти группы механизмов называются трансмиссия, ходовая часть и механизм управления автомобилем.
- Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, тем самым, позволяя изменять крутящий момент по величине и направлению. Трансмиссия двухосного автомобиля с передним расположением двигателя и приводом на задние колеса обычно состоит из таких механизмов: сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.
- Ходовая часть автомобиля состоит из рамы или несущего кузова, переднего и заднего мостов, подвески (рессоры и амортизаторы), колес и шин. Подробнее о видах и типах подвесок автомобилей.
- Механизм управления автомобилем состоит из рулевого управления и тормозной системы (с барабанными и дисковыми тормозами). Он позволяет изменять направление и скорость движения автомобиля, останавливать его и удерживать на месте.
Кроме вышеперечисленных узлов, агрегатов и механизмов абсолютно все автомобили оснащены электрооборудованием, состоящим из источников и потребителей электрического тока.
Электрооборудование автомобиля запускает и дает возможность работать двигателю, освещает и обогревает салон машины, позволяет без проблем передвигаться в темное время суток и в непогоду, поддерживает противоугонную систему, заботиться о нашей с вами безопасности на дороге, превращает автомобиль в концертный зал или даже в кинотеатр, и выполняет множество других полезных и очень важных функций.
Видео-урок: из чего состоит автомобиль
Из каких важных блоков состоит автомобиль, их назначение, роль в работе машины? Это вопросы, возникающие у новичков, недавно севших за руль, столкнувшихся с необходимостью изучения его устройства. Вопросов много, они сложны, но интересны. Попробуем дать краткие, но исчерпывающие ответы.
Ежедневно жители города, даже небольшого, сталкиваются с потоком транспорта. Обыватели, далёкие от самостоятельных поездок на машине, не задумываются об её устройстве.
Им кажется, что автомобили (от легкового до автобуса) сделаны по одному принципу, состоят из сходных модулей. Начиная приобретать первый опыт вождения, человек осознаёт, что все они разные.
Легковой автомобиль
Какие узлы автомобиля может назвать дилетант? Как правило, его фантазия не заходит дальше, чем: кузов, двигатель, колёса, салон. Реальное устройство значительно сложней. Основными блоками являются:
1. Жёсткая (несущая) основа.
2. Двигатель.
3. Трансмиссия.
4. Ходовая система.
5. Электрические узлы.
6. Управление.
Этот короткий список будет выглядеть гораздо внушительней в развёрнутой форме. Рассмотрим назначение его главных составляющих более конкретно.
Несущая основа (конструкция)
Значение узла сложно переоценить. Без него не может существовать автомобиль. Все прочие детали устанавливаются, крепятся на основу, связывающую, объединяющую их. Существует 2 типа конструкций (несущих):
— на основе тяжёлой металлической рамы;
— несущий кузов.
Оба варианта имеют право существовать, являясь одним из основных блоков авто, добавляя ему ряд плюсов или минусов.
Автомашины, изготовленные по рамному принципу способны вынести большие нагрузки. Особенностью таких версий легковых (или грузовых) машин считается многофункциональность их рамы, которую можно применять для различных модификаций автомобилей, оставляя её в неизменном виде. Другое преимущество – простота замены деталей, ремонта.
Кузовная система, предполагает отсутствие рамы. Её функции отданы кузову. Являясь более распространённой для легковых машин, такая конструкция не лишена изъянов.
Кузов несёт здесь вес всех закреплённых на нём деталей, получает удары от столкновений, подвержен испытаниям неровностями дорог, вибрацией. Выполненный из тонкого металла он оказывается под ударом сложных факторов. Положительный момент такого устройства автомашины — её лёгкость. Основная масса расположена низко, что даёт дополнительную устойчивость на трассе.
Двигатель
Сложный узел, включающий множество деталей, дающий жизнь авто – его мотор. Он производит энергию, вращающую колёса. Двигатели удобно классифицировать по типу потребляемого ими топлива:
Хотя газ и дизельное топливо делают эксплуатацию машины более экономной, бензиновые двигатели остаются самыми распространёнными с момента появления автомобиля по сегодняшний день.
Существуют отдельные модификации, использующие несколько видов топлива. Концептуальной моделью современности считается конструкция, двигатель внутреннего сгорания в которой заменили аккумуляторные батареи и электрический мотор.
В первых моделях бензиновых двигателей запуск обеспечивался вращением ручки. Этот способ давно забыт. Его сменили электрические стартёры, дающие искру зажигания для топливной смеси.
Трансмиссия
Функцию передачи, полученной от двигателя энергии к деталям, которые обеспечат передвижение машины, выполняет блок трансмиссии. В зависимости от привода машины (передний либо задний) трансмиссионная система имеет отличительные особенности.
Например, трансмиссия машины с передним приводом состоит из деталей:
1. Сцепление.
2. Коробка передач.
3. Приводные валы передние.
4. Шарниры угловых скоростей.
5. Дифференциал.
6. Основная передача (главная).
Транспортное средство с установленной под капотом трансмиссией и двигателем можно считать мощным автомобилем.
Ходовая часть
Данный блок элементов, кроме колёс и способа управления ими (числа ведущих среди общего количества колёс автомобиля), включает подвеску.
Существует большое число вариантов автомобильных подвесок. Все они разработаны для выполнения сходных задач. Функции согласования колёс и несущей системы машины, уменьшения вибрации отданы этому агрегату.
Электрические узлы и управление
К разделу электрооборудования автомашины относят: стартеры, аккумуляторы, генераторы. Кроме перечисленных деталей, систему дополняют кондиционеры, стереосистемы, прочие приборы потребления электроэнергии. От качества, надёжности данных блоков зависит работоспособность всего транспортного средства:
1. Хороший аккумулятор гарантирует быстрый, надёжный запуск двигателя в любую погоду.
2. Без исправного, проверенного стартера не появится искра, запускающая двигатель.
3. Только исправная работа генератора может гарантировать качественный заряд аккумуляторной батареи, работу всех бортовых систем во время движения машины.
Особая роль отводится управлению автомобилем. Помощь водителю здесь оказывают бортовые компьютеры, установленные на новых авто.
Сложные электронные системы собирают информацию о состоянии каждого узла, анализируют её, сообщают водителю результаты. Решение главных задач управления по-прежнему принадлежит человеку за баранкой, способному точно реагировать на изменения ситуации на полосах движения дороги. Основа системы, управляющей автомобилем, осталась прежней:
1. Корректировка направления движения (рулевое управление).
2. Согласование скоростного режима (система тормозов).
Все перечисленные агрегаты и узлы имеют сложное строение, выполняют множество функций. За время развития автомобильного транспорта они претерпели огромные изменения. Однако их внутренние модернизации направлены на изменение скорости передвижения, улучшение качественных характеристик работы машины, комфорта пассажиров.
В течение последних ста лет устройство автомобиля не претерпело принципиальных изменений. Однако, благодаря достижениям технического прогресса, за этот период были значительно усложнены практически все автомобильные системы, основные узлы и агрегаты автомобиля. Индустрия автомобилестроения продолжает двигаться вперед с каждым днем, и благодаря этому у современных авто постоянно повышаются показатели экономичности и мощности двигателя, растет скорость, совершенствуется дизайн. Автомобили, сходящие с современных конвейеров, оснащены сложными компьютерными системами и элементами автоматизации, которые еще те же сто лет назад могли восприниматься разве что как «умные машины» из научно-фантастической литературы.
Каждый автолюбитель должен быть знаком с принципами работы основных узлов автомобиля
В этой статье мы рассмотрим основные агрегаты и узлы автомобиля. Разумеется, любой автолюбитель, сдавший экзамен на получение водительских прав, имеет представление о главных системах работы транспортного средства, но «повторение – мать учения» – и поэтому данный материал послужит полезной памяткой автовладельцу.
В автомобилестроении наиболее распространены три конструктивные схемы – переднеприводная, заднеприводная и полноприводная (в последней ведущими являются все колеса). Тремя основными узлами, которые обеспечивают работу автомобиля, являются двигатель, шасси и кузов. Сейчас мы подробно рассмотрим принципы работы этих узлов.
Двигатель
В роли источника механической энергии, благодаря которой автомобиль способен передвигаться, выступает двигатель – жизненный центр, «сердце» любого транспортного средства. Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется двигателем в энергию механическую, которая в свою очередь создает крутящий момент на валу двигателя. Именно крутящий момент и приводит в движение транспортное средство.
Расположен двигатель обычно в передней части машины, хотя бывают и исключения (например, Porshe, Ferrari, Lamorghini и наш «Запорожец»). Фрагмент кузова, в котором находится двигатель, называется моторным отсеком.
Механическая энергия от двигателя к ведущим колесам передается при помощи трансмиссии (подробнее об этом устройстве будет рассказано ниже). Термин «силовая установка» обозначает конструктивное объединение трансмиссии и двигателя в единое целое. Основные разновидности автомобильных двигателей различаются в зависимости от вида энергии, которая преобразуется двигателем в механическую.
Наиболее распространенными являются:
- двигатель внутреннего сгорания (аббревиатура – ДВС);
- электродвигатель;
- гибридные силовые установки (комбинированные двигатели, работающие на нескольких видах энергии).
Двигатель – «жизненный центр» автомобиля
Самый популярный двигатель – внутреннего сгорания – преобразует химическую энергию горящего топлива в механическую работу. Поршневый, роторно-поршневый, газотурбинный – все это ДВС. Наибольшим спросом в наши дни пользуется поршневый двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе (бензин, дизель или природный газ).
Автомобили, приводящиеся в движение электродвигателями, называют электромобилями. Для возникновения электрической энергии в данном случае используются такие источники как топливные элементы или аккумуляторные батареи. Главным недостатком электромобиля, конечно, является малая емкость источника электроэнергии и, как следствие, небольшой запас хода.
В гибридной силовой установке объединены двигатель внутреннего сгорания и электрический двигатель. Их рабочая связь осуществляется при помощи генератора. Энергия на ведущие колеса в гибридном автомобиле передается двумя способами:
- последовательно (ДВС –> генератор –> электрический двигатель –> колесо);
- параллельно (ДВС –> трансмиссия –> ДВС и колесо –> генератор –> электрический двигатель –> колесо).
Отметим, что параллельная работа гибридной силовой установки является более предпочтительной, нежели последовательная.
Шасси
Совокупность агрегатов, передающая механическую энергию от двигателя к ведущим колесам, называется шасси. Кроме того, шасси служит для придания движения автомобиля и управления им. В состав шасси входят три группы механизмов: трансмиссия, ходовая часть авто и система управления.
К системе трансмиссии относятся коробки переключения передач, главная передача, сцепления, карданные передачи и дифференциалы, полуоси, ШРУС (шарниры равных угловых скоростей), карданный вал. У полноприводных машин, где ведущими являются все колеса, к трансмиссии относятся также и раздаточные коробки.
Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. Помимо этого она служит для изменений крутящего момента в зависимости от смены условий, в которых происходит движение автомобиля.
Трансмиссия обеспечивает способность автомобиля к движению
Движущей силой транспортного средства является сила тяги. Она возникает в результате взаимодействия ведущих колес автомобиля с дорогой. Работа машин с двигателем внутреннего сгорания невозможна без наличия трансмиссии – она устанавливается на всех автомобилях, в том числе грузовых и легковых, на автобусах, и даже на… велосипедах. Да, велосипед также оснащен трансмиссией простейшего устройства – цепной передачей. Между прочим, первые автомобили также были оборудованы цепной передачей в трансмиссии.
Кстати, для того, чтобы определить количество ведущих колес, можно воспользоваться так называемой «колесной формулой», которая выглядит, например, как «4х2» или «4х4». Первая цифра в этой формуле обозначает общее количество колес, а вторая – число колес ведущих.
Рассмотрим некоторые устройства, входящие в систему трансмиссии.
Для временного отключения двигателя от трансмиссии (ведущих колес), а также для их плавного соединения при работающем моторе, служит сцепление. Сцепление задействуется, когда автомобиль трогается с места, а также в момент переключения передач.
Крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса транспортного средства, по необходимости изменяется при помощи коробки переключения передач (КПП). Помимо этого коробка переключения передач используется при движении задним ходом. Также работа КПП необходима для отключения двигателя от трансмиссии (вернее – от ведущих колес) во время движения «накатом» и при длительной стоянке автомобиля.
Благодаря КПП изменяется крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса автомобиля
Крутящий момент передается между валами, расположенными под определенным углом. Этот угол способен изменяться в процессе движения автомобиля. А передается крутящий момент устройством, которое носит название карданная передача. На заднеприводных автомобилях, где двигатель установлен в задней части кузова, а также у переднеприводных машин карданная передача отсутствует.
В заднеприводных трансмиссиях используется карданный вал, поскольку в автомобилях с задним приводом двигатель располагается достаточно далеко от ведущих колес.
А вот шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), которые в просторечии называются среди автолюбителей «гранатами», устанавливаются исключительно на автомобилях с передним приводом.
Главная передача необходима для осуществления увеличения крутящего момента и его передача на полуоси машины под прямым углом. Полуоси, в свою очередь, служат для передачи крутящего момента на ведущие колеса.
Дифференциалом называется специальный механизм, который используется для того, чтобы ведущие колеса транспортного средства вращались с разными скоростями (в случаях, когда это необходимо – например, при движении по ухабистой дороге или на поворотах).
Современные требования к трансмиссиям чрезвычайно высоки. Трансмиссии последних поколений должны быть простыми по своей конструкции, но при этом иметь большой коэффициент полезного действия (КПД), а также передавать высокий крутящий момент. Помимо этого, трансмиссия должна быть небольших размеров и быть крайне надежной, чтобы не дать внезапного сбоя в самый неподходящий момент. Еще одним из главных требований автовладельцев к трансмиссии является ее бесшумность в процессе работы.
Следующая группа механизмов, входящая в систему шасси – это ходовая часть автомобиля. Внешне она напоминает тележку и состоит из рамы, мостов (переднего и заднего), подвески (с амортизаторами и рессорами) и колес. Если кузов транспортного средства является несущим – это подразумевает отсутствие рамы. В этом случае все агрегаты крепятся непосредственно к кузову. Как правило, это относится к автобусам и легковым автомобилям.
Для поддерживания кузова служат автомобильные мосты – передний и задний. Вертикальная нагрузка, благодаря мостам, передается на колеса.
Упругую связь мостов (колес) с кузовом устанавливает подвеска. Подвеска представляет собой совокупность устройств, которые связывают кузов и колеса автомобиля. Одна из основных миссий подвески – это преобразование воздействия дороги на автомобиль в наиболее допустимые и комфортные колебания колес и кузова. При этом автомобиль должен не только быстро набирать скорость при разгоне, но и не менее быстро замедлять ход до момента полной остановки.
Подвеска легкового автомобиля
Помимо прочего машина должна быть устойчивой и «послушной» в управлении. Для достижения всех этих целей и служит подвеска, конструкцией которой определяется безопасность при движении, а также прочие основные эксплуатационные свойства автомобиля. Важно также помнить о том, что подвеска влияет и на сцепление. Надежное сцепление колес с поверхностью дороги зависит не только от протекторов шин – но и от передаваемой на колеса нагрузки. А изменение вертикальной нагрузки на колеса, в свою очередь, определяется работой амортизаторов и прогибом рессор. Соответственно, в результате уменьшения вертикальной нагрузки, сцепление колес с поверхностью дороги снижается.
В легковых автомобилях подвеска состоит из таких основных типов устройств как:
- направляющие устройства (к ним относятся стойки, растяжки, рычаги, тяги);
- упругие элементы (пружины, пневморессоры, листовые рессоры и др.);
- гасящие устройства (гидравлические амортизаторы);
- устройства управления и регулирования (например, регуляторы крена и высоты, и прочее).
Колеса, также входящие в систему ходовой части автомобиля, осуществляют связь транспортного средства с дорогой.
Таким образом, ходовая часть транспортного средства используется для объединения колес и устройств крепежа к кузову, обеспечивая движение машины при помощи ведущих колес.
Последняя, третья группа механизмов, относящаяся к шасси – это система управления автомобилем. К этим устройствам относятся:
- система рулевого управления, которая служит для изменения направления движения машины;
- тормозная система, которая предназначается для замедления скорости автомобиля, его остановки и удержания в неподвижном состоянии во время стоянки.
Рассмотрим эти системы более подробно.
Схема работы системы рулевого управления автомобиля
При изменении положения руля меняется угол поворота колес. За этот процесс отвечает рулевое управление автомобиля. Работа рулевого управления заключается в том, что если, например, руль поворачивается вправо, то и колеса автомобиля также поворачиваются в правую сторону – причем, чем большим будет градус поворота руля, тем на больший угол повернутся управляемые колеса.
Современное рулевое управление автомашины должно работать точно и надежно, ведь если эта система неисправна – автомобиль становится полностью неуправляемым. Когда поворачивается руль, колеса должны без задержки поворачиваться на определенный угол, который должен точно соответствовать углу поворота рулевого колеса. Состоит рулевое управление из привода и рулевого механизма. Современные рулевые механизмы делятся на три типа: «червяк-ролик», «винт-гайка» и «рейка-сектор». Все они относятся к механическим, однако в последнее время крупные автомобильные концерны планируют замену механического рулевого управления на электронное. В электронном рулевом управлении не будет механических приводов и тяг – их полностью заменит блок управления, который будет поворачивать колеса в соответствии с поворотом руля при помощи электромоторов.
От исправной работы тормозов зависит безопасность водителя и пассажиров
Одной из наиболее важных и ответственных систем автомобиля является его тормозная система. От ее исправности и качественной работы зачастую зависит жизнь водителя и пассажиров. Тормозная система автомобиля состоит из целого ряда компонентов и деталей, служащих для замедления движения машины и для ее полной остановки. Тормоза также нужны для того, чтобы, например, удержать автомобиль в неподвижном состоянии на склоне. В принципе тормозная система транспортного средства делится на две системы – рабочую и стояночную. Рабочая система необходима для снижения скорости и остановки автомобиля, а стояночная удерживает машину на неровной поверхности. К деталям тормозной системы относятся диски, цилиндры, барабаны, тормозные колодки и приводы. Основная часть современных автомобилей оборудована так называемыми фрикционными тормозами. Их работа базируется на использовании силы трения неподвижной детали о подвижную (колодки, например, трутся о тормозной диск или барабан).
Кузов
Основа автомобиля, к которой крепятся все его агрегаты и узлы – это кузов. От состояния кузова зависит внешний вид авто, его обтекаемость, безопасность и комфорт в процессе вождения. В кузове размещаются водитель, пассажиры и грузы (багаж). По своему исполнению это достаточно сложное и металлоемкое изделие – поэтому почти половину стоимости машины составляет именно цена кузова (это же, кстати, можно сказать и о весе автомобиля). Кузов стандартных современных легковых автомобилей состоит из пассажирского салона, багажника и моторного отсека. Изготавливается он из стали, алюминия и стекла, а вот вспомогательными материалами для его изготовления являются грунтовка, краска, резина, утеплитель и многое другое. Кстати, в наши дни существуют даже такие модели автомашин, кузова которых изготовлены из специального прочного пластика.
Для долгосрочной службы кузову необходима своевременная антикоррозийная обработка
Конструкция кузова легкового авто может быть разной: двухдверный кабриолет, четырехдверный седан – все зависит от фантазии производителя и ожиданий клиента. Однако главное предназначение любого кузова – это обеспечение безопасности, как пассивной (для водителя и пассажиров; предотвращение ДТП), так и активной (для окружающих; уменьшение тяжести ДТП). Кроме размещения водителя, пассажиров и багажа, кузов также несет функцию несущего элемента. К кузову крепятся двигатель, все агрегаты трансмиссии и ходовой части, механизмы управления, дополнительное оборудование. Помимо прочего, на кузове замыкается «минус» автомобильной электроцепи.
Видео — общие сведения об устройстве автомобиля
Заключение!
Необходимо помнить, что при появлении очагов коррозии кузов может прийти в полную негодность буквально за пару лет – а это значит, что в негодность придет и весь автомобиль, т.к. в данном случае будет логичней купить новую машину, чем менять кузов. Поэтому нужно обязательно проводить антикоррозийную обработку и удалять ржавчину, если она появляется на кузове вашего авто.