Тема лекции 14 Основы общая компоновка легкового автомобиля

14.1 Весовые параметры

Осевые нагрузки.Такие качества автомобиля, как управляемость и устойчивость, проходимость и плав­ность хода зависят от распределения осевых нагрузок на дорогу.

На легковых автомобилях в ненагруженном состоянии распределение осевых нагрузок зависит в первую очередь от типа привода: при расположении двигателя в задней части авто­мобиля увеличивается задняя осевая нагрузка, а в переднеприводных - передняя.

При полной загрузке автомобиля на распределение осевых нагрузок влияют размеры и расположение багажника, т. е. задний свес. Чтобы не ухудшались динамические качества автомобиля и его способность преодолевать подъемы в зимних условиях, относительное разгружение передних колес должно быть незначительным.

При классической схеме компоновки распределение осевых нагрузок на дорогу для ненагруженного автомобиля составляет, 48…56 % веса автомобиля приходится на передние колеса и 44…52 % - на задние.

Для груженого автомобиля распределение осевых нагрузок на дорогу составляет, 43 % веса автомобиля приходится на переднюю ось и 57 % - на заднюю.

В настоящее время осевые нагруз­ки у автомобилей с классической схемой компоновки стремятся распреде­лять по 50 % веса автомобиля в ненагруженном состоянии, что улучшает устойчивость и управляемость автомо­биля при частичной нагрузке.

Предел, который в настоящее время может быть принят для классической схемы компоновки - 53 % нагрузки на передний мост в ненагруженном со­стоянии.

В автомобилях с задним располо­жением двигателя осевые нагрузки с точки зрения обеспечения безопасности движения распределяются хуже.

Характеристики масс.Масса снаряжения (топлива, воды, масла, запасного колеса, инструмента и дополнительного оборудования) рав­на примерно 10 % сухой массы автомо­биля.

При определении полной массы ав­томобиля принимают массу водителя или пассажира равной 75 кг, массу ба­гажа - 10 кг на одного человека.

Снижение массы автомобиля достигается за счет применения более легких материалов и пластмасс.

Большая доля массы автомобиля приходится на кузов. Широко используемые низкоуглеродистые стали уже исчерпали свои возможности ввиду низких прочностных свойств. Исполь­зование высокопрочных сталей позво­ляет уменьшить толщину листа и тем самым снизить массу конструкции. Все шире применяются двухфазные стали с использованием алюминия, особенно для навесных частей кузова (дверей, капота и др.).

14.2 Общая компоновка легкового автомобиля

Правильный выбор геометрических параметров автомобиля имеет перво­степенное значение: от того, насколько верно выбраны внутренние размеры салона, зависит удобство и возмож­ность размещения водителя и пассажи­ров; наружные геометрические пара­метры существенно влияют на эконо­мичность автомобиля.

Документом, регламентирующим описание геометрических параметров автомобиля, за рубежом является ре­комендация SAE J1100 ОСТ 79 (США) «Размеры автомобилей».

В нашей стране действует ГОСТ 22748—77 «Автомобильный подвижной состав. Номенклатура основных на­ружных размеров. Методы измерений», а также РД 37.001.003—82, регламен­тирующий номенклатуру показателей рабочего места водителя.

Общую компоновку автомобиля обычно начинают с планировки салона, и в первую очередь с организации ра­бочего места водителя и размещения пассажиров.

14.3 Организация рабочего места водителя и размещение пассажиров

При проектировании рабочего места водителя применяют двухмерные пло­ские манекены. Процесс размещения водителя, рулевого колеса, педалей и панели приборов легкового автомобиля в основном аналогичен грузовому автомобилю. Основным нормативным документом при проектировании рабочего места водителя является РД 37.001.003—82, устанавливающий эргономические тре­бования к относительному расположе­нию основных элементов рабочего ме­ста водителя (сиденье, рулевое колесо, педали управления).

Высота подушки сиденья не должна быть менее 100 мм. Поло­жение педалей регламентировано ГОСТ 24350—80.

Размещение пассажира, сидящего на заднем сиденье, аналогично разме­щению водителя с той лишь разницей, что в этом случае необходимо обеспе­чить зазор между голенью пассажира и контурной линией задней стороны сиденья водителя.

14.4 Высота автомобиля

Для построения контурной линии крыши на чертеже из точки Н (рисунок 8.4) под углом 8° к вертикали вне за­висимости от выбранного угла наклона спинки сиденья проводят прямую ли­нию. Отложив минимальное, допусти­мое расстояние от точки Н до внутрен­ней обивки 860 мм и прибавив, общую толщину крыши, равную 15...25 мм, можно найти допустимую высоту ку­зова в рассматриваемом месте попереч­ного сечения. Из-за выгиба крыши его контурная линия в плоскости симмет­рии автомобиля должна находиться выше найденных точек для водителя и пассажира, сидящего сбоку на заднем сидении, на 20...40 мм в зависимости от формы кузова.

Полученные две или три точки со­ответственно для кузова с двумя или тремя рядами сидений позволяют по­строить контурную линию крыши.

Уменьшение высоты автомобиля для снижения центра тяжести и лобовой площади ограничивается дорожны­ми просветами, которые в некоторых автомобилях достигают 145 мм.

Дорожные просветы у всех отече­ственных легковых автомобилей больше, чем у их зарубежных аналогов. Это определяет лучшую проходимость оте­чественных автомобилей при движении по неровным и грунтовым дорогам.

Таким образом, имея контурную линию крыши и выбранный дорожный просвет, находят положение линии по­верхности дороги и габаритную высоту автомобиля.

14.5 Определения положения осей колес

Проектное положение осей колес по высоте относительно линии пола определяется намеченной ранее линией по­верхности дороги и статическим радиу­сом шин. Положение осей колес в пер­вую очередь зависит от желаемого рас­пределения осевых нагрузок на дорогу от автомобиля с полной нагрузкой и с одним водителем и от размещения ко­жухов колес в кузове автомобиля.

Кожухи передних колес по возмож­ности не должны выступать за линии перегородки моторного отсека и на­клонной панели пола, чтобы не ухуд­шать условий размещения педалей и удобство посадки пассажира на перед­нем сидении.

Расположение оси задних колес по длине автомобиля выбирают так, что­бы кожухи задних колес по возможно­сти располагались за спинкой заднего сиденья. При недостаточном расстоя­нии от спинки заднего сиденья до оси задних колес кожухи задних колес мо­гут оказаться причиной уменьшения ширины заднего сиденья и ухудшения его внешнего вида.

14.6 Выбор колеи для передних и задних колес

Колею задних колес устанавливают исходя из ширины кузова и профиля шины. Для защиты колес от набрызгивания необходимо, чтобы колесо перекрывалось крылом не менее чем на 40...50 мм.

Переднюю колею обычно принима­ют равной или почти равной задней колее. Ширину передней колеи уточня­ют в процессе компоновки с учетом радиуса поворота автомобиля, размера шин и ширины рамы в передней части, определяемой расположением силового агрегата и рулевого механизма.

14.7 Размещение двигателя

При компоновке автомобиля целе­сообразно максимально сокращать га­баритные размеры моторного отделе­ния, стараясь за счет этого увеличить размеры пассажирского помещения и багажника. Наименьшую длину имеют V-образные двигатели, которые целесо­образно устанавливать вне базы автомобиля (впереди), что значительно уменьшает длину кузова. При такой установке двигателя возрастает на­грузка на передний мост.

Для классической компоновоч­ной схемы при расположении V-образного двигателя впереди более выгодно распределяются нагрузки по мостам, а также появляется возможность при­близить передний ряд сидений к оси передних колес за счет уменьшения длины моторного отделения.

V-образный двигатель при одинаковых числе ци­линдров и рабочих объемах короче рядного пример­но на 20 %.

Рядный двигатель хорошо разме­щать впереди, частично - внутри базы (над передним мостом). Установка двигателя вне базы вызывает необходимость увеличения свеса и располо­жения радиатора (при водяном охла­ждении) рядом с двигателем. Однако такие конструкции при переднем при­воде стали получать все большее рас­пространение.

Поперечно расположенный двигатель должен быть по возможности коротким, иначе его трудно установить между кожухами передних колес автомобиля, особенно, если к нему крепится силовая передача, в частности при по­следовательном соединении двигателя, сцепления и пятиступенчатой коробки передач. Укорачивают двигатель за счет расположения вспомогательных агрегатов сбоку блока и увеличения отношения S/D (отношение хода поршня к диаметру цилиндра).

При невозможности поперечной установки двигателя из-за его большой длины и малой колеи передних колес двигатель располагают над трансмис­сией, т. е. как бы на втором этаже. При этом масляные ванны обоих механиз­мов совмещают или оставляют разде­ленными, а двигатель и коробку пере­дач соединяют специальной шестерен­ной передачей.

Поперечному расположению сило­вого агрегата при последовательном соединении двигателя, сцепления и коробки передач обычно сопутствуют неодинаковые по длине правая и левая полуоси. Поскольку допустимые постоянные углы наклона карданного шарнира не должны превышать 10°, исходя из условий изменения хода по­луоси в узле дифференциала, короткая полуось регламентирует подъем соот­ветствующего колеса.

14.8 Размещение аккумулятора, топливного бака, запасного колеса и багажника

Аккумуляторную батарею распола­гают по возможности ближе к стартеру, чтобы уменьшить падение напря­жения в проводе при пуске двигателя, а место установки ее должно обеспечи­вать удобный доступ для проверки со­стояния и обслуживания батареи.

На автомобилях с передним распо­ложением двигателя топливный бак обычно размещают в передней части багажника за спинкой заднего сиденья или сзади под полом багажника. Это делается, с одной стороны, по соображениям пожарной безопасности, а с другой, чтобы избежать перегрузки ко­лес переднего моста.

Запасное колесо обычно размещают в багажнике. Место расположения за­пасного колеса выбирают с учетом формы багажника, размеров колеса и размещения топливного бака.

Полезный объем багажника с уста­новленным запасным колесом должен быть компактным. Он должен быть рассчитан для размещения крупных вещей и чемоданов.

14.9 Внешняя форма автомобиля

При проектировании автомобиля важным этапом является выбор его формы. Основными тенденциями в формообразовании и стиле кузовов современных легковых автомобилей являются: обобщение и упрощение формы, исключение второстепенных деталей, соответствие требованиям аэродинамики, относительное увеличе­ние площади остекления, увеличение размеров светотехнических приборов. Новые конструктивно-стилевые направления в развитии кузовов должны обеспечивать возрастающие требова­ния безопасности, улучшать аэродина­мические показатели и повышать устойчивость движения автомобиля.

Поиски лучших форм кузовов про­исходят непрерывно. Так, в легковом автомобиле «Pocer» американского концерна АМС сочетается использова­ние клиновидной передней части и каплевидной задней части кузова.

Ведутся исследования по созданию идеальной аэродинамической формы кузова автомобиля среднего класса.

Кузова подобной формы в дальней­шем, возможно, послужат основой для создания новых типов, обладающих отличными аэродинамическими свойст­вами, увеличенным объемом, в частно­сти, за счет некоторого увеличения вы­соты автомобиля.

Литература: 2[129-135]

Контрольные вопросы:

1) Проведите сравнительный анализ осевых весов автомобилей различной компоновки?

2) Как строится контурная линия крыши?

3) Как выбираются колея передних и задних колес?

4) Назовите преимущества и недостатки различного размещения двигателя.

5) Как располагают аккумулятор?

6) Какие внешние формы легкового автомобиля Вы знаете?