Устройство автомобиля для чайников: четыре составляющие

Автомобиль, в котором мы ездим – продукт во всех отношениях сложный. И чтобы управлять им безопасно и чтобы пользоваться всеми его функциями (и за что заплачены ваши деньги), надо хотя бы в общих чертах знать, как он устроен.

Курс обучения на водительские права во всех развитых странах всегда содержит хотя бы немного информации о строении автомобиля. Это совершенно верно, даже если большинство граждан ездит на новеньких машинах и никогда не открывает капот. Ведь только зная назначение основных узлов и агрегатов, можно ожидать от них и от машины в целом определенного поведения и реакции на работу органами управления.

Современный кузов проектируется с учетом требований к безопасности пассажиров в случае тяжелого ДТП

Кузов

Это главная часть машины, ведь в нем размещаются пассажиры и багаж, и к нему также крепятся все агрегаты и системы, которые приводят машину в действие. От кузова зависит вид машины, ее функциональность и статус модели. Снизу, под днищем расположена ходовая часть, спереди (реже сзади) – двигатель и трансмиссия.

Еще одно важное назначение кузова – защита пассажиров при ДТП. Современные кузова имеют “мягкие” переднюю и заднюю части и жесткую, прочную капсулу салона, гдеразмещаются люди. В случае ДТП передок или задок легко сминается, поглощая энергию удара. Зато пассажиры внутри не испытывают больших нагрузок и не травмируются, ударяясь о детали интерьера.

Читайте также: Как автопроизводители обманывают с типом кузова

Двигатель

Абсолютное большинство автомобилей сегодня имеют под капотом двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В нем топливо, сгорая в цилиндрах, толкает поршни, которые вращают коленчатый вал – который, в свою очередь, передает свой крутящий момент через трансмиссию на колеса.

Большинство современных двигателей имеют четыре цилиндра, но не редкость и трехцилиндровые конструкции

Двигатель имеет несколько систем, отказ которых приводит к остановке автомобиля: система зажигания, электрооборудование, топливная система и система охлаждения.
Последние пять-десять лет большую популярность приобретают электромобили, которые вместо ДВС имеют электромотор и аккумулятор. В гибридных автомобилях есть и ДВС, и электромотор, в зависимости от модели авто и режима движения они могут работать и по очереди, и одновременно.

Трансмиссия

Чтобы передать мощность от двигателя к колесам, используется коробка передач и приводы к колесам – так называемые ШРУСы и иногда карданы. У автомобилей с приводом на все четыре колеса (полный привод или 4х4) может быть еще раздаточная коробка и специальная муфта подключения второй пары колес.

Автоматическая трансмиссия классического типа (гидромеханическая АКП) на сегодня является одним из самых сложных агрегатов автомобиля

Коробка передач бывает с ручным переключением или автоматическая, последняя в свою очередь бывает классическим автоматом или роботизированным. «Роботы» тоже бывают разные – простые (дешевые) и преселективные (с двумя сцеплениями, дорогие).

Читайте также: Коробка передач – робот, автомат или механика: в чем разница

У полноприводных трансмиссий одна ось (чаще всего передняя) постоянно ведущая, а вторая подключается при необходимости – водителем или автоматически. В электромобилях трансмиссия упрощена и не требует от водителя переключений, у гибридов, наоборот, трансмиссия сложная и управляется электроникой.

Ходовая часть

Главное в ходовой – колеса. Через них автомобиль опирается на дорогу, они же держат машину на курсе, заданном водителем. Современные конструкторы пытаются расставлять колеса как можно ближе к углам кузова, потому что так автомобиль будет наиболее устойчивым на дороге. К кузову оси колес прикреплены не жестко, а через рычаги с шарнирами и пружинами – чтобы кузов и пассажиров не трясло на ухабах. Кроме мягких элементов – пружин (рессор) в ходовой части есть еще демпфирующие элементы – амортизаторы. Без них машину будет очень раскачивать на неровностях, а колеса плохо будут держаться за дорогу.

На современных авто существует несколько схем подвески колес, все они являются компромиссом между плавностью хода и чувствительной управляемостью

К ходовой также относят рулевое управление. Поворачивая руль, водитель через механизм с шестернями толкает тяги, которые направляют передние колеса в указанную сторону. На каждом колесе есть тормозные механизмы, которые соединены с педалью гидроприводом – шлангами и трубками с тормозной жидкостью, поэтому в тормозной системе важна герметичность. Кроме того, есть стояночный тормоз (ручник) – он, во-первых, удерживает машину на парковке, а во-вторых, выступает как аварийный, запасной тормоз. Поэтому так важно поддерживать ручник в исправном состоянии.

Рулевое управление состоит из многих компонентов, но постоянного внимания требуют обычно шарниры тяг – их следует вовремя заменять

Рекомендация Авто24

В дополнение к общим знаниям о строении автомобиля каждому автовладельцу желательно знать несколько главных особенностей его собственной модели. Например, это могут быть особенности переключения передач в роботизированной АКП, выгодный (для ускорения или экономии топлива) диапазон оборотов двигателя, правильное использование полного привода в трансмиссии и тому подобное. Об этих нюансах можно узнать у опытного владельца, у мастера СТО или в дилерском центре.

Читайте также: Как проверить ходовую при покупке машины

Глава 6 Основные элементы легкового автомобиля

3.1.1  Общее описание

Чтобы механическое устройство можно было назвать автомобилем, в его конструкцию должны входить определенные элементы, системы и механизмы.

Основные элементы автомобиля (показаны на рисунке 3.1):

• Кузов
• Двигатель
• Шасси

Рисунок 3.1 Основные элементы автомобиля

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.2 Кузов

Если конструкцией предусмотрено, что кузов является несущим элементом, то на него устанавливаются остальные детали и агрегаты. В моторный отсек устанавливают двигатель с коробкой передач, по бокам подсоединяют (непосредственно или через подрамник – подробнее об этом в главе 6) подвеску, а к ней — колеса, на которые опирается автомобиль. Пространство для пассажиров оборудуют элементами облицовки, устанавливают приборную панель, руль, сиденья, обшивают все это кожей (в зависимости от стоимости комплектации автомобиля).

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.3 Двигатель

Это сердце всего автомобиля. Внутри двигателя происходит превращение энергии сгораемого топлива во вращение, которое далее, через трансмиссию, передается на колеса, а они в свою очередь, отталкиваясь от дороги, предают движение всему автомобилю. На автомобилях используют преимущественно двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые различают по тому, какое топливо используется для получения заветного преобразования энергии, а именно: дизельные, бензиновые или газовые. Также на автомобиль может быть установлен ДВС вместе с электромотором, в таком случае о машине говорят, что она с гибридной силовой установкой. ДВС и электромотор на таких транспортных средствах работают по очереди или одновременно, в зависимости от режима движения. Бывает и такое, что устанавливается исключительно электромотор, питаемый от аккумуляторных батарей.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.4 Шасси

Это набор агрегатов, элементов и систем управления автомобилем. Он включает в себя ходовую часть (подвеску), трансмиссию, тормозную систему и рулевое управление.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.5 Понятие «платформа»

К сведению

То и дело от разных специализированных СМИ слышим: «Автомобиль построен на платформе такой-то…» или «В основе лежит такая-то платформа…». Понятие «платформа» довольно-таки широкое, в двух словах можно сказать, что это днище кузова, поперечина, отделяющая моторный отсек от салона, все силовые элементы и наплывы кузова под установку и крепление элементов подвески и силового агрегата (двигатель + коробка передач). В более широком смысле слова, платформа — это совокупность базовых элементов, комплектующих, конструктивных и технологических решений автомобиля.

Набор компонентов, которые включены в платформу, не стандартизирован, поэтому у разных производителей может отличаться (но базовый набор практически всегда остается неизменным – см. выше). В современном мире появились так называемые модульные платформы. Так, каждая платформа состоит из нескольких модулей, которые можно сочетать с иными модулями, при этом не тратя сотни миллионов для разработки чего-то нового.

Рисунок 3.2 Пример унифицированной платформы кузова, предназначенной для нескольких моделей.

Откуда взялась вообще эта «платформа»? Дело в том, что несущий кузов — это самый сложный и дорогостоящий в разработке элемент конструкции автомобиля. Это обусловлено тем, что кузов должен сочетать в себе несочетаемое, а именно: быть легким, чтобы мощности двигателя хватало для его транспортировки и довольно прочным, чтобы при аварии сохранить жизни пассажирам и водителю, кроме того, он должен быть определенной формы, содержания и назначения. Поэтому, чтобы хоть как-то удешевить себестоимость автомобиля, при его проектировании и изготовлении, фирмы-производители придумали нижнюю часть кузова — эту самую платформу — использовать в качестве «клонируемой» детали, то есть на одной платформе может быть создано несколько моделей.

Рисунок 3.3 Пример унифицированной платформы кузова с элементами шасси и двигателем.

Так, нынче одна платформа может лежать в основе двух и более автомобилей различных классов – от гольф-класса до кроссовера. Дожили до того, что некоторые фирмы заключают договоры и партнерские соглашения с тем, чтобы использовать уже готовые платформы для производства моделей под различными именами. С одной стороны кажется надувательством, но с другой стороны – это вполне оправданная попытка максимально унифицировать автомобили и, как следствие, удешевить их производство и последующее обслуживание. Однако, если говорят, что два автомобиля созданы на одной платформе, это еще не значит, что машины идентичны конструктивно – конструкция подвески и геометрические параметры могут отличаться в корне.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.6 Трансмиссия

Это набор элементов и механизмов, которые передают вращение от двигателя к колесам. Она включает в себя сцепление, коробку передач, приводные валы и главную передачу с дифференциалом.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.7 Ходовая часть

Это колеса, подвеска, с помощью которой эти колеса крепятся к кузову, состоящему из упругих элементов (например, пружин) и демпфирующих/гасящих элементов (амортизаторов), а также балки мостов (если они неразрезные*), рама или часть кузова.

* О том, что такое неразрезной мост, будет рассказано в разделе «Главная передача и дифференциал. Назначение, устройство и типы».

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.8 Рулевое управление и тормозная система

Это механизмы и системы, предназначенные для управления автомобилем – изменения направления и скорости движения. При выходе из строя какой-либо системы управления запрещается движение автомобиля, разве что на эвакуаторе.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.9 Элементы управления в салоне автомобиля

Садясь в салон любого автомобиля, вы попадаете в пространство, наполненное переключателями, индикаторами, рычагами и деталями, наличие которых характерно для всех легковых транспортных средств.

Рисунок 3.4 Элементы управления в салоне автомобиля.

В этой главе рассмотрим по порядку основные элементы управления, находящиеся в салоне, на примере приведенного рисунка 3.4.

Комментарии пользователей (2)

Задать вопрос преподавателю (в обсуждении 2 комментариев)

3.1.9.a Щиток приборов

На щитке приборов отображается информация о состоянии всех систем автомобиля: с какой скоростью движется машина, на каких оборотах работает двигатель, какая передача включена, какова температура охлаждающей жидкости двигателя, уровень топлива в топливном баке и т. д. Если автомобиль оборудован бортовым компьютером, то возможен вывод информации о мгновенном расходе топлива, суточном пробеге, о приблизительном пробеге до следующей заправки, подсказки о техническом обслуживании автомобиля и еще многих полезных данных.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3. 1.9.b Рулевое колесо

Вращение рулевого колеса передается на рулевой механизм, а тот в свою очередь поворачивает в соответствующую сторону управляемые колеса. На современных автомобилях на рулевое колесо устанавливаются кнопки дистанционного управления дополнительными системами автомобиля, как то: мультимедиа (аудиосистема/радио), круиз-контроль, управление бортовым компьютером и т. д., в зависимости от желания покупателя и фантазии автопроизводителя.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.9.c Замок зажигания

Ключ в замке может быть установлен в несколько положений, каждое из которых имеет определенное назначение. В одном положении включается питание всех вспомогательных электросистем, то есть ко всем потребителям подводится электричество – от аудиосистемы до освещения салона и стеклоподъемников (обычно данное положение называется АСС), а также происходит разблокировка рулевого колеса. Если повернуть ключ далее – в положение ON – включится система зажигания двигателя и начнется самодиагностика всех систем автомобиля (это обычно занимает 2-4 секунды).

В отличие от замка, кнопка не имеет фиксированных положений. Зачастую, чтобы включить зажигание, необходимо нажать на кнопку и отпустить в течение 1-2 секунд, а чтобы запустить двигатель надо будет нажать второй раз и удерживать эту же кнопку, пока двигатель не заведется. На автомобилях премиум-сегмента кнопку для пуска двигателя удерживать необязательно, на нее достаточно кратковременно нажать после включения зажигания.

Некоторые производители, отдавая дань спорту, устанавливают отдельно замок зажигания и отдельно кнопку пуска двигателя («привет» от Porsche).

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.9.d Универсальные подрулевые переключатели

Эти переключатели наделены полномочиями по управлению системой внешнего освещения, указателями поворотов, очистителями и омывателями стекол. Иногда на рычагах переключателя появляются и дополнительные функции – все зависит от философии разработчика.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.9.e Педальный узел

Если коробка передач автоматическая (далее — АКП), то педали две: педаль тормоза (слева) и педаль акселератора (справа). Если коробка передач механическая (далее — МКП), то слева от педали тормоза можно обнаружить еще и педаль сцепления.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.9.f Центральная консоль

На ней обычно установлена панель облицовки рычага переключения передач (на автомобилях с МКП) или селектора выбора режима работы (на автомобилях с АКП). Центральная консоль также является поверхностью для размещения различных вспомогательных переключателей, дополнительных емкостей, пепельниц, подлокотника и прочего дополнительного оборудования. Иногда на автомобилях с АКП селектор как таковой отсутствует, вместо него на центральной консоли, на самом почетном месте, установлена шайба переключения режимов работы АКП.

Также на консоли может быть установлен рычаг стояночного тормоза (в разговорной речи — «ручник») или кнопка включения тормоза (если стояночный тормоз электромеханический).

Для заметки

Рычаг переключения передач/селектор режимов, в зависимости от конструкции, может располагаться по-разному: на центральной консоли, на центральной панели управления и на приборной панели под рулевым колесом.

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

3.1.9.g Центральная панель управления (на сленге – «борода»)

Обычно на данной панели расположены переключатели и регуляторы системы вентиляции, отопления и кондиционирования (если таковой предусмотрен комплектацией). Также, как под копирку, автопроизводители размещают на этой панели головное устройство аудиосистемы (сленговое название — «голова»), со всеми регуляторами и переключателями. Здесь же монтируют экран мультимедийной системы, который по совместительству может выводить информацию системы навигации (в зависимости от комплектации автомобиля).

Комментарии пользователей (0)

Задать вопрос преподавателю

Обзор машин Рона Куртуса

SfC Home > Physical Science > Machines >

Рона Куртуса (пересмотрено 27 июня 2016 г.)

внешний ввод в больший вывод . Он также может просто изменить направление вывода. Входными и выходными данными могут быть силы, расстояния или скорости.

Машины обычно состоят из взаимосвязанных частей, которые объединяются для выполнения какой-либо работы, преобразуя входную энергию в полезную работу. Входная энергия может быть от людей, животных, двигателей или других источников.

Простые машины используют очень простую конфигурацию для работы. Примером простого механизма является рычаг. Более сложной машиной является автомобиль.

Машины используются для создания механического преимущества выходной силы над входной силой. Поскольку при любом движении есть потери, КПД машины равен выходной работе над входной энергией.

У вас могут возникнуть следующие вопросы:

• Что делает машина?
• Что такое механическое преимущество?
• Какова эффективность машины?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения

Что делает машина

Машины могут использоваться для увеличения выходной силы, выходного расстояния или выходной скорости по сравнению с входной.

Увеличение силы

Бывают ситуации, когда вы хотите переместить объект, но сопротивление этому движению превышает доступную вам силу. В такой ситуации вы могли бы использовать машину для преобразования этой силы в силу, достаточную для преодоления сопротивления.

Простым примером машины является использование рычага для подъема веса и преодоления силы тяжести. В зависимости от расположения точки опоры рычага входное усилие или усилие будет меньше, чем требуется для поддержания нагрузки.

Увеличение расстояния

Иногда вам может понадобиться переместить объект на большее расстояние, чем введенное вами расстояние. Другая конфигурация рычага может увеличить расстояние, на которое перемещается груз, по сравнению с входным расстоянием.

Конфигурация рычага приводит к тому, что нагрузка перемещается дальше, чем усилия, прилагаемые

Увеличение скорости

Ветряные турбины, используемые для выработки электроэнергии, имеют огромные размеры, но они вращаются со скоростью, которая намного медленнее, чем требуется для работы электрического генератора. Механизмы, состоящие из валов и зубчатых передач, преобразуют входную скорость вращения в более высокую скорость, необходимую для генератора.

Механическое преимущество машины

Механическое преимущество машины связано с увеличением выпуска по сравнению с вводом.

Как правило, механическое преимущество связано с увеличением силы за счет конфигурации машины. В таком случае

MA _F = F _O /F _I

, где

• MA _F — силовое механическое преимущество
• F _O выходная сила
• F _I входная сила

Примечание : MA не равно M, умноженному на A. Скорее, это аббревиатура для обозначения механического преимущества.

В некоторых ситуациях может потребоваться увеличить расстояние или скорость перемещения объекта. В таких случаях механическое преимущество расстояния составляет:

MA _D = D _O /D _I

и механическое преимущество скорости:

МА _С = С _О /С _Я

Катапульта — хороший пример машины, которая увеличивает выходную скорость по сравнению с входной скоростью силы, которую вы прикладываете.

(См. Механические преимущества в машинах.)

Эффективность машины

Эффективность машины показывает, сколько энергии теряется на трение и тепло во время ее работы. Поскольку работа представляет собой изменение кинетической энергии, КПД машины можно определить как процент выходной работы, деленный на входную работу.

Eff = W _O /W _I

где

• Eff — десятичная дробь эффективности
• W _O выходная работа
• W _I входная работа

Умножьте Eff на 100%, чтобы получить процент эффективности.

Кроме того, работа на выходе равна работе на входе за вычетом потерь на тепло и трение:

Вт _О = Вт _I − Вт _Потеря

Так

Eff = 1 _{− Вт Потери /Вт I}

(См. Эффективность машин.)

Резюме

Машина — это устройство, которое облегчает перемещение объекта с некоторым сопротивлением. Он делает это, изменяя величину или направление входной силы. Большинство машин сложны, хотя есть машины, состоящие из очень простой конфигурации для выполнения работы.

Машины создают механическое преимущество выходной силы над входной силой. Поскольку при любом движении есть потери, КПД машины равен выходной работе над входной энергией.

Используйте науку, чтобы сделать вещи более эффективными

Ресурсы и ссылки

Учетные данные Рона Куртуса

Веб-сайты

Машина — Википедия

Ресурсы машин

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные за покупку книг)

Книги с самым высоким рейтингом по простым машинам

Книги с самым высоким рейтингом по машинам

Студенты и исследователи 90 035

Веб-адрес эта страница:
www. school-for-champions.com/machines/
обзор.htm

Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Copyright © Ограничения

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Машины

Обзор машин

Простая машина | Определение, типы, примеры, список и факты

простые машины

Просмотреть все средства массовой информации

Категория:

Наука и техника

Похожие темы:

винт
колесо и ось
рычаг
шкив
наклонная плоскость

См. весь соответствующий контент →

простая машина , любое из нескольких устройств с небольшим количеством движущихся частей или без них, которые используются для изменения движения и величины силы для выполнения работы. Это самые простые известные механизмы, которые могут использовать рычаг (или механическое преимущество) для увеличения силы. К простым машинам относятся наклонная плоскость, рычаг, клин, колесо и ось, шкив и винт.

Наклонная плоскость состоит из наклонной поверхности; он используется для подъема тяжелых тел. Самолет предлагает механическое преимущество в том, что сила, необходимая для перемещения объекта вверх по склону, меньше, чем поднимаемый вес (без учета трения). Чем круче уклон или наклон, тем ближе требуемая сила приближается к фактическому весу. Выражаясь математически, сила F , необходимая для перемещения бруска D вверх по наклонной плоскости без трения, равна его весу Вт В раз больше синуса угла наклонной плоскости с горизонтом (θ). Уравнение: F = Вт sin θ.

Принцип наклонной плоскости широко используется, например, в пандусах и обратных дорогах, где небольшая сила, действующая на расстоянии вдоль склона, может выполнять большую работу.

Рычаг представляет собой брусок или доску, опирающуюся на опору, называемую точкой опоры. Направленная вниз сила, действующая на один конец рычага, может быть передана и увеличена в направлении вверх на другом конце, позволяя небольшой силе поднять тяжелый вес.

Викторина «Британника»

Машиностроение и производство

Все ранние люди использовали рычаг в той или иной форме, например, для перемещения тяжелых камней или в качестве палки-копалки для обработки земли. Принцип рычага использовался в свапе, или шадуфе, длинном рычаге, поворачивающемся на одном конце, с платформой или емкостью для воды, свисающими с короткого плеча, и противовесами, прикрепленными к длинному плечу. Человек мог поднять вес, в несколько раз превышающий его собственный, потянув за длинную руку. Говорят, что это устройство использовалось в Египте и Индии для подъема воды и подъема солдат через зубчатые стены еще в 1500 году до нашей эры.

Клин — это предмет, сужающийся к тонкому краю. Толкание клина в одном направлении создает силу в боковом направлении. Обычно он сделан из металла или дерева и используется для раскалывания, подъема или затягивания, например, для закрепления головки молотка на рукоятке.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подписаться

В доисторические времена клин использовался для раскалывания бревен и камней; топор тоже клин, как зубья на пиле. С точки зрения его механической функции винт можно рассматривать как клин, обернутый вокруг цилиндра.

Колесо и ось состоят из круглой рамы (колеса), которая вращается на валу или стержне (ось). В своей самой ранней форме он, вероятно, использовался для подъема тяжестей или ведер с водой из колодцев.

Принцип действия лучше всего поясняется на примере устройства с большой и малой шестернями, прикрепленными к одному и тому же валу. Тенденция силы F , приложенной на радиусе R к большой шестерне, чтобы повернуть вал, достаточна для преодоления большей силы W на радиусе r на малой шестерне. Увеличение силы, или механическое преимущество, равно отношению двух сил ( W : F ), а также равно отношению радиусов двух шестерен ( R : r ).

Если большие и малые шестерни заменить барабанами большого и малого диаметра, обмотанными веревками, колесо и ось смогут поднимать вес. Поднимаемый груз прикрепляется к веревке на маленьком барабане, а оператор тянет веревку на большом барабане. В этом устройстве механическое преимущество равно радиусу большого барабана, деленному на радиус малого барабана. Увеличение механического преимущества может быть получено за счет использования небольшого барабана с двумя радиусами, r ₁ и r ₂ и шкив. Когда к большому барабану прикладывается сила, канат на маленьком барабане наматывается на D и сходит с d.

Мерой усиления силы, доступной в системе «блок-и-канат», является отношение скорости или отношение скорости, с которой сила приложена к канату ( V _F ), к скорости при котором поднимается вес ( V _W ).