Компоновочные схемы легковых и грузовых автомобилей: сравнительный анализ

Введение и методология сравнения. В современном автомобилестроении утвердился ряд стандартных компоновочных схем, представленных в таблице 3. Для проведения объективного сравнительного анализа были введены единые условия сравнения. Все рассматриваемые легковые автомобили оснащены четырехдверными закрытыми кузовами типа седан с двумя рядами сидений. Грузовые автомобили приняты с колесной формулой 4x2, сдвоенными задними колесами и стандартной бортовой платформой. Ключевым условием является идентичность основных геометрических параметров и параметров массы, таких как размеры салона, масса платформы, двигателя и агрегатов трансмиссии. Сравнение себестоимости изготовления не проводится из-за отсутствия сопоставимых данных и сильного влияния дополнительного оборудования и технологий производства.

Таблица 3.

Компоновка А: Передний двигатель, задний привод (Классическая). Для автомобилей, выполненных по классической компоновочной схеме А, характерна относительно большая габаритная длина и база. Сухая масса автомобиля увеличивается из-за наличия карданной передачи и туннеля в полу для нее. Распределение массы между осями (примерно 48/52% при полной нагрузке) обеспечивает нейтральную или небольшую недостаточную поворачиваемость, а также высокую курсовую устойчивость. Большая нагрузка на задние колеса улучшает преодоление подъемов, но требует установки регулятора давления в тормозной системе или противоблокировочной системы (АБС) для предотвращения заноса. Объем багажника может быть значительным, а доступность к двигателю для обслуживания – отличной. Преимущественная область применения данной схемы — автомобили среднего, большого и высшего классов.

Компоновка Б: Передний двигатель, передний привод. Достоинства компоновочной схемы Б особенно очевидны при поперечном расположении двигателя, что позволяет сократить базу на ~10% и снизить сухую массу на ~8%. Двигатель, коробка передач и главная передача образуют единый компактный и легкосменный силовой агрегат. Распределение массы (60/40% при одном водителе) обеспечивает недостаточную поворачиваемость и высокую курсовую устойчивость. Однако на скользких подъемах возможна потеря управляемости, а при торможении – риск блокировки задних колес и заноса, что также требует применения АБС. К недостаткам относятся теснота в моторном отсеке и затрудненный доступ к двигателю. Ключевые преимущества — отсутствие туннеля в полу и возможность создания кузовов универсал и фургон. Схема доминирует в малом классе.

Компоновка В: Задний двигатель, задний привод. При компоновочной схеме В двигатель обычно размещают вдоль автомобиля за осью задних колес, что требует применения независимой подвески. Показатели базы и сухой массы близки к схеме «Б». Распределение массы (42/58% при полной нагрузке) вызывает перегрузку задних колес, приводя к избыточной поворачиваемости и недостаточной курсовой устойчивости. Хотя большая нагрузка на ведущие колеса улучшает проходимость, объем багажника спереди ограничен. Серьезными недостатками являются плохая защита при наезде, длинные тяги управления, неэффективный обогрев стекла, повышенный шум в салоне и невозможность создания полноценных кузовов универсал. Область применения схемы ограничена особо малым классом с невысокими скоростями. Наблюдаемая тенденция – вытеснение данной схемы переднеприводной.

Компоновки грузовых автомобилей: К и Л (Классические). Схема К (двигатель над передней осью, кабина за двигателем) характеризуется большой базой и длиной, ограниченной обзорностью, но отличной доступностью к двигателю. Схема Л (кабина надвинута на двигатель) позволяет уменьшить габариты на 200–400 мм, но вызывает компоновочные сложности, ухудшает доступ к двигателю и повышает уровень шума в кабине. Для обеих схем распределение массы в нагруженном состоянии (27–30% на переднюю ось) является оптимальным для движения по плохим дорогам. Эти классические компоновочные схемы имеют преобладающее распространение на массовых автомобилях общего назначения любой грузоподъемности.

Компоновки грузовых автомобилей: М и Н (Кабина над двигателем). Схема М (кабина над двигателем) позволяет получить минимальные базу и габаритную длину. Ее недостатки включают большую высоту пола, неудобный вход, наличие кожуха двигателя в кабине и затрудненный доступ к силовому агрегату. Схема Н (двигатель сзади кабины) дает промежуточные значения базы и длины, обеспечивает ровный пол, отличную обзорность и удобство входа. Однако доступ к двигателю через люк в полу остается проблемой. Решениями являются откидывающаяся кабина или использование горизонтальных оппозитных двигателей. На автомобилях схем «М» и «Н» в нагруженном состоянии на передние колеса приходится 33–35% массы, что благоприятно для дорог с твердым покрытием, но недопустимо для бездорожья.

Заключение о компоновках грузовых автомобилей. По сравнению со схемами «К» и «Л», компоновки «М» и «Н» обеспечивают меньшую базу (на 900–1200 мм) и длину (на 700–1000 мм), что повышает маневренность и сокращает площадь стоянки. Сухая масса также снижается на 100–150 кг. Общим недостатком является расположение сидений в зоне больших вертикальных ускорений, что снижает комфорт. Преимущественная область распространения схем «М» и «Н» — грузовые автомобили большой грузоподъемности (от 4,5 т), используемые в качестве самосвалов, тягачей, цистерн и автокранов.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: П. П. Лукин; Г. А. Гаспарян; В. Ф. Родионов; К. Ю. Чириков.

Источник: Конструирование и расчет автомобиля. Необычные двигатели.

Данные публикации будут полезны студентам автомобилестроительных и транспортных специальностей, начинающим инженерам-конструкторам и технологам автопрома, а также всем, кто интересуется глубоким пониманием процессов проектирования и компоновки современных автомобилей.