что такое узлы и агрегаты
Устройство, конструкция автомобиля
В фокусе внимания – конструкция автомобиля – системы и механизмы для работы транспорта, компоненты для размещения людей и грузов и устройство автомобиля (детали автомобиля). Остановимся на базовых терминах, основах автомобильных технологий.
Из наших статей вы получите информацию по следующим темам:
Материалы будут регулярно добавляться. Внимательно следите за нашим разделом «Статьи». Автомобильные технологии развиваются очень динамично. Если бы гению (первопроходцу серийных авто) в сфере автомобилестроения Генри Форду продемонстрировали современный транспорт, механизмы бы точно удивили его. Впрочем, не нужно даже быть Генри Фордом. Можно просто было родиться во второй половине прошлого века или в начале нынешнего, а теперь удивляться настоящим чудесам, которые –повсюду. Среди этих чудес:
Автомобильным инженерам, мехатроникам, механикам есть куда стремится при совершенствовании устройства автомобиля. Хорошо заработать в сфере транспортных технологий реально можно, но важно непрерывное желание для того, чтобы совершенствоваться (обучаться) и толковая начальная база. Да, любого мехатроника, электрика, механика оттачивает всегда практика, но формируют специалиста, прежде всего, именно уверенные знания автомобильных основ, конструкции, устройства автомобиля, его узлов и агрегатов.
Чтобы получить такие знания, главное иметь под рукой качественный источник для обучения. Представьте себе помещение в котором есть 4000 книг именно по транспортной тематике, при этом они обновляются почти каждый день и не надо рыскать в поисках нужного контента по просторам сети Интернет. И на практике такое «помещение» у вас легко может появится.
Это онлайн-платформа ELECTUDE. Причём это даже не просто комплексная база знаний по автомеханике, автоэлектрике, диагностике, но и площадка, с которой вы совершенно по-новому посмотрите на дистанционное обучение. Это не просто модный (а в этом году и вынужденный для многих) формат обучения. Это реальная возможность пошагово ликвидировать свои пробелы и отточить навыки посредством встроенного в систему виртуального тренажёра.
Конструкция автомобиля: от терминологии к отлаженной работе
Понятие «автомобиль» сочетает в себе два слова:
Сочетание, которое лучше всего отражает суть понятия. При этом «самостоятельность» и способность к «движению» требуют особенного контроля за безопасностью и надёжностью.
Для этого важно глубокое понимание всех взаимосвязей в работе автомобильных механизмов и систем. Задача производителей и специалистов в сфере ремонта – обеспечить узлам исправность, отлаженную работу. Это огромная ответственность, для которой нужны не только готовность к принятию решений, но и быстрое ориентирование в физических законах, особенностях техники.
Полезный совет
Нельзя выучиться автомобильной механике, электрике, мехатронике раз и навсегда. Учиться нужно каждый день. Единственное: у вас есть выбор – можно хаотично смотреть отдельные телевизионные программы, ролики в Интернете, читать новые учебники и публикации, а можно учиться пошагово (модульно), например, задействуя LMS ELECTUDE. Сначала вы, например, получаете максимальную «прокачку» по основам ДВС, затем «штудируете» бензиновые двигатели, потом проходите отдельные тренинги по оттачиванию конкретных навыков на встроенном тренажёре (он является важной составной частью платформы ELECTUDE).
Устройство автомобиля: агрегаты, узлы и детали
Любой автомеханик, электрик, мехатроник сталкивается с тремя понятиями «деталь», «узел» и «агрегат».
Системы автомобиля
Взаимодействие узлов, механизмов создают систему. Какие системы бывают и для чего они служат?
Специалистам СТО, напротив, часто приходится решать противоположную задачу: разбирать агрегат на узлы, узел на детали. Впрочем, обратная сборка деталей, узлов – это также типичная процедура технического обслуживания транспортного средства.
На рисунке ниже представлено устройство автомобиля:
Каждый будущий диагност должен уверенно знать названия и расположение узлов автомобиля. Более того, он должен соотносить их с основными «автономинаций»:
Устройство автомобиля
Основные узлы устройства автомобиля
Несмотря на огромное число моделей и брендов, при детальном рассмотрении оказывается, все легковые транспортные средства устроены одинаково.
Основные части любого автомобиля:
Все перечисленные элементы крепятся к несущей конструкции – кузову автомобиля. Последний состоит из днища, передних и задних лонжеронов (силовые детали каркаса, делающие его прочным и устойчивым), моторного отсека, крыши и навесных элементов (двери, капот, крышка багажника, бампер, крылья).
Данный перечень — лишь «верхушка айсберга», но ее вполне достаточно, чтобы начать понимать базовый принцип устройства автомобиля.
Если вы ищете учебник или пособие, в котором легко и доступно, «для чайников», расписано устройство автомобиля, рекомендуем обратить внимание на книгу Бескаравайного М.И. «Устройство автомобиля просто и понятно для всех». Пособие легко скачать в Интернете из любой онлайн-библиотеки.
Краткий обзор важных систем и агрегатов устройства авто
Итак, согласно схеме общего устройства машины, она работает следующим образом.
Благодаря кузову все узлы устройства собраны вместе. Системы работают синхронно и слаженно. За запуск двигателя отвечает аккумулятор. Последний выдает искру, из-за которой воспламеняется бензин в камере сгорания. Детонация запускает движение поршней в моторе. Двигатель, с помощью трансмиссии (если максимально просто, это сила, которая крутит колеса) передает энергию на колеса. За плавность и исправность хода отвечает ходовка. Машина едет или останавливается. Эти процессы контролируются педалями «газ» и «тормоз». В автомобилях с механической коробкой передач есть еще педаль «сцепление» (об этом чуть ниже). Чтобы работали все лампочки и датчики, а также исправно функционировал бортовой компьютер, генератор вырабатывает ток.
Водитель, сидя за рулем в комфортабельном салоне, не видит и не ощущает всю сложность технического устройства автомобиля. Он лишь поворачивает ключ в замке, переключает рычаг коробки, давит педали, крутит руль, да жмет кнопочки на панели. Ну, и контролирует уровень топлива в баке. Сказка, да и только!
Однако, все же, если он хочет понимать устройство автомобиля, хотя бы на уровне «для начинающих», должен разбираться еще в некоторых механизмах.
Что такое сцепление? Как работает данный элемент устройства? Вы когда-нибудь задумывались, почему, когда мы заводим тачку, она сразу не едет. Почему при заведенном двигателе она стоит на месте, пока мы не переключим скорость и не нажмем на педаль газа (тормоза и сцепления, потом газа при МКПП)? Сейчас попробуем объяснить:
Ну что же, мы разобрали базовые элементы конструкции и устройства современного автомобиля, постарались объяснить все максимально доступно и просто. Теперь вы понимаете, каким образом тачка едет, почему работает двигатель, за что отвечает тот или иной агрегат.
Мало кто поспорит, управлять современной машиной, да еще с АКПП – одно удовольствие. Но это – только если соблюдать рекомендации по уходу, относиться к авто бережно, вовремя проходить ТО и реагировать на малейшие неисправности.
Электрооборудование и системы помощи водителю
Многое в машине контролируется электрикой. Она довольно сложная, но значительно облегчает процесс вождения и делает пребывание в салоне максимально комфортным. Именно она запускает двигатель, поддерживая его в рабочем состоянии. Блок управления, аккумулятор, генератор, распределитель, искрообразующие свечи, — всё это отдельные части автомобиля, без которых невозможно представить его нормальное функционирование.
Второстепенными элементами автоэлектрики являются источники освещения: фонари, габаритные огни, поворотники, подсветка салона и т. д. Сюда же относится звуковой сигнал, всевозможные датчики и регуляторы.
К электрооборудованию можно причислять и системы, призванные улучшать курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.
Тормозная система
Позволяет замедлять движение машины, вплоть до её полной остановки. Незаменима система во время экстренных ситуаций, а также когда автомобиль надо удерживать от самопроизвольного движения вниз. Автомобильные тормоза включают несколько подсистем: ручную, запасную, вспомогательную, антиблокировочную. Их совокупность называется тормозным управлением.
Задача основной тормозной системы — регулировать скорость движения машины, останавливать транспортное средство в случае необходимости. Состоит она из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). На современных легковых авто чаще используется гидропривод, реже — электрический, пневмо или комбинированный варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения применяются вакуумный усилитель и регулятор.
При отказе или неисправности главного тормоза (разгерметизация одного из контуров и понижение уровня жидкости до критического) задействуется резервная тормозная система. Работает она как самостоятельный узел или вкупе с ручником.
Ручной или стояночный тормоз, оснащённый механическим приводом, предназначен для:
Коэффициенты эффективности замедления автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч при усилии на педаль до 50 кг основной системы и подсистем:
Принцип функционирования тормозов прост. После нажатия на педаль тормозное усилие передаётся на колёсные механизмы. Последние прижимают к дискам колодки, тем самым останавливая вращение.
Устройство шасси автомобиля
Шасси автомобиля состоит из множества механизмов, передающих крутящийся момент от двигателя к колесам, передвигающих автомобиль и управляющих им: трансмиссии, механизма управления автомобилем и ходовой части.
Сцепление автомобиля
Сцепление служит для того, чтобы передавать крутящий момент двигателя к коробке передач и плавно соединять или разъединять двигатель с механизмами трансмиссии. От педали сцепления идет трос, приводящий в действие механизм сцепления. Сцепление служит для предохранения деталей двигателя и трансмиссии от перегрузки и повреждения при резком включении передачи или торможении.
Из чего состоит автомобиль: основные части, узлы и агрегаты
Общее устройство автомобиля
Конструкция автомобиля не так уж и сложна, как может показаться на первый взгляд. Совершенно любое транспортное средство состоит из пяти основных частей – мотор, ходовая часть, трансмиссия, кузов, электрооборудование и система управления.
Мотор
Двигатель – сердце автомобиля, задачей которого является преобразование тепловой энергии (сгоревшего топлива) в энергию механическую. После чего она передается через трансмиссию на колеса.
Ходовая часть
Множественные узлы и агрегаты, заставляющие автомобиль двигаться, относят к ходовой части – мосты, колеса и подвеска (задняя и передняя).
Трансмиссия
Основные составляющие трансмиссии:
Задачей трансмиссии является передача крутящего момента на колеса машины с вала двигателя.
Электрооборудование и система управления
Механизм управления автотранспортным средством представлен рулем, связанным с передними колесами. С помощью руля определяется угол поворота и направление движения автомобиля. Тормоза – еще одна важная составляющая системы управления ТС, отвечающая за снижение его скорости и полной остановки.
Кузов
Практически все агрегаты и узлы крепятся к несущей части автомобиля – кузову.
Это разделение весьма условно, поскольку все детали в автомобиле, так или иначе, взаимосвязаны.
Конструкция ТС постоянно совершенствуется, все больше начиняется электроникой, автоматикой. Производители работают над повышением безопасности эксплуатации ТС, топливной экономичности, снижением уровня шума и токсичности выхлопных газов.
Трансмиссия
— это совокупность механизмов и агрегатов для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Из составляющих трансмиссии можно выделить три основных узла:
Для того чтобы обеспечить плавную передачу крутящего момента на автомобиле установлено сцепление, благодаря которому происходит соединение вала двигателя с валом коробки передач. Сама коробка переключения передача нужна для того чтобы изменять передаточное число, а также уменьшать нагрузку на сам двигатель. Карданная передача необходима чтобы соединять коробку переключения передач непосредственно с колёсами или с ведущим мостом. А сам ведущий мост монтируется в корпусе коробки передач, если у машины передний привод. Если у автомобиля задний привод то ведущий мост служит задней балкой.
Принцип действия зажигания
Совокупность приборов, отвечающая за появление искры в необходимый момент, именуется системой зажигания и является частью электрооборудования. Нормальная работа бензинового двигателя невозможна без системы зажигания. Выделяют три основных вида систем зажигания, схожих по принципу действия, но различающихся по конструкции.
Устройство системы зажигания
Когда машину заводят, источником питания выступает аккумулятор, после, эта функция передается генератору (во время работы двигателя).
Устройство, использующееся для передачи напряжения.
Устройство необходимое для накопления необходимой энергии. Бывают индукционные (в виде катушки) и емкостные накопители.
Система представляет собой блок и коммутатор. Распределитель может быть электронным либо механическим. Отвечает за подачу энергии.
Фарфоровый изолятор с двумя электродами, расположенными близко друг с другом. Отвечает за создание искры для воспламенения.
Основные этапы работы зажигания:
Краткий обзор видов КПП
КПП или коробка передач – это одна из основных частей трансмиссии автомобиля. В основном КПП принято делить на три типа, а именно:
• Механическая коробка передач. Принцип ее работы заключается в том, что водитель с помощью рычага переключает передачи, при этом постоянно следит за нагрузкой двигателя и скоростью автомобиля;
• Автоматическая коробка передач исключает необходимость постоянно следить за скоростью и нагрузкой, так же не нужно постоянно пользоваться рычагом;
• Роботизированная коробка передач – это полуавтоматический вид коробки передач, которая комбинирует свойства механической и автоматической коробки передач.
На самом деле видов и подвидов КПП гораздо больше. Так, различают Tiptronic
(основа – автоматическая КПП с ручным переключателем скоростей),
DSG
( оборудована 2 сцеплениями, имеет автоматический привод переключения и представляет собой 6ти ступенчатую КПП) и
вариатор
( бесступенчатая трансмиссия).
Принцип действия двигателя
Сейчас в большинстве автомобилей используется четырехтактная система сгорания для преобразования топлива в энергию. Для правильно работы двигателя компрессия в цилиндрах должна соответствовать значениям от 11 до 15.
Внутри цилиндра двигателя расположена камера, в которую вводится смесь с воздухом (либо по отдельности), где и происходит сгорание топлива. При сгорании тепловая энергия преобразуется в механическую энергию. После, продукты сгорания выводятся из цилиндра, а на их место поступает новая порция топлива. Совокупность этих процессов является циклом работы двигателя.
Тормозная система
Позволяет замедлять движение машины, вплоть до её полной остановки. Незаменима система во время экстренных ситуаций, а также когда автомобиль надо удерживать от самопроизвольного движения вниз. Автомобильные тормоза включают несколько подсистем: ручную, запасную, вспомогательную, антиблокировочную. Их совокупность называется тормозным управлением.
Задача основной тормозной системы — регулировать скорость движения машины, останавливать транспортное средство в случае необходимости. Состоит она из привода и исполнительных механизмов (барабан, диск). На современных легковых авто чаще используется гидропривод, реже — электрический, пневмо или комбинированный варианты. В некоторых случаях для повышения давления жидкости и эффективности торможения применяются вакуумный усилитель и регулятор.
При отказе или неисправности главного тормоза (разгерметизация одного из контуров и понижение уровня жидкости до критического) задействуется резервная тормозная система. Работает она как самостоятельный узел или вкупе с ручником.
Ручной или стояночный тормоз, оснащённый механическим приводом, предназначен для:
Коэффициенты эффективности замедления автомобиля, движущегося со скоростью 80 км/ч при усилии на педаль до 50 кг основной системы и подсистем:
Принцип функционирования тормозов прост. После нажатия на педаль тормозное усилие передаётся на колёсные механизмы. Последние прижимают к дискам колодки, тем самым останавливая вращение.
Принцип действия сцепления
Связующее звено между КПП и двигателем, подключающее и отключающее первичный вал коробки от маховика коленчатого вала называется сцеплением. На механике передачи переключаются только, когда сцепление выжато.
Конструкция узла сцепления:
По количеству ведомых дисков сцепление делится на однодисковые и многодисковые.
В однодисковом варианте корзина находится в связке с маховиком и вращается с ним. Все вращение передается на коробку передач, поскольку в ведомом диске находится шлицевая муфта, в которую входит вал КПП. Для переключения передачи водитель жмет на педаль, чем запускает следующие процессы:
Когда водитель отпускает педаль, подшипник отделяется от пружин и корзина сцепляется с маховиком.
В двухдисковых вариантах используется корзина, имеющая две рабочие поверхности и два диска сцепления. Ограничительные втулки и система регулировки синхронного нажатия расположены между рабочими поверхностями ведущего диска. Процесс отсоединения маховика происходит, как и в однодисковом сцеплении.
Из чего состоит автомобиль
Любые легковые машины имеют в своем составе следующие компоненты:
Именно в таком порядке всегда рассматривается автомобиль в любом учебнике по автомеханике, и этому есть причина: эти узлы расположены в порядке значимости.
Двигатель
Двигатель легкового автомобиля – главная его часть. Он приводит в движение само транспортное средство и попутно снабжает энергией обслуживающие агрегаты. Располагается двигатель почти всегда спереди, но иногда встречается и заднее его расположение (в основном на спортивных машинах). Самым распространенным на сегодня является двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – в нем сгорает топливо, преобразуя тепловую энергию в кинетическую (вращение). Двигатели бывают бензиновыми, дизельными и газовыми. В этих трех случаях разница заключается только в типе используемого топлива и особенностях рабочего цикла мотора. Кстати, можно дизельный двигатель и на Ниву поставить. Есть еще автомобильные электрические двигатели, но их меньшинство, несмотря на несомненные плюсы.
Крутящий момент двигателя должен быть реализован максимально эффективно, ведь при медленной езде двигатель не может работать медленно, а при быстром движении – быстро. Трансмиссия преобразует скорость вращения двигателя, замедляя или ускоряя его. Трансмиссия – это сцепление, коробка передач и главная передача с дифференциалом.
Сцепление служит для того, чтобы механически разъединить колеса и двигатель, когда движение машины не требуется. Коробка передач позволяет ехать с разной скоростью при одних и тех же оборотах мотора. Она бывает механической (ручной) и автоматической. В первом случае передачи включаются самим водителем при помощи специального рычага, во втором передачи выбираются автоматически в зависимости от скорости езды и нагрузки на автомобиль. Второй вариант позволяет сделать управление проще, однако само устройство такого агрегата намного сложнее. Главная передача направляет крутящий момент непосредственно к колесам, а дифференциал позволяет им вращаться с разной скоростью (это нужно в основном в поворотах).
Также состав трансмиссии может меняться в зависимости от типа привода. Двигатель может вращать только передние, только задние или все колеса вместе. В первом случае вращение от главной передачи идет через полуоси сразу к передним колесам. Во втором случае (если двигатель спереди) в состав трансмиссии добавляется специальный карданный вал, ведущий к задним колесам через всю машину. На полноприводных автомобилях (джипах и кроссоверах) после коробки передач устанавливается еще одна, раздаточная коробка, которая распределяет вращение между передними и задними колесами.
Ходовая часть
В ее состав входят узлы, непосредственно связанные с движением – подвеска, колеса, тормозные механизмы. Подвеска автомобиля служит для сглаживания реактивных моментов, возникающих при проезде неровностей, иначе говоря, она делает езду мягче и плавнее. Кроме того, подвеска устраняет и уменьшает крены и наклон кузова при проезде поворотов, удерживая автомобиль в заданном горизонтальном положении. В состав подвески входят амортизаторы и пружины, а также различные рычаги и шарниры. От характеристик подвески зависит плавность хода и общее поведение на дороге. Тормозные механизмы служат для замедления движения и остановки автомобиля в различных ситуациях. Они расположены непосредственно рядом с колесами.
Электрооборудование
Электрооборудование является очень важной системой оснащения. В наше время, когда электронных помощников все больше и больше, роль электрооборудования становится все выше. В самом общем варианте оно состоит из аккумулятора, генератора, систем зажигания, освещения, контрольных приборов. Так как различные системы потребляют очень много электричества, двигатель при своей работе вращает генератор, обеспечивающий всех потребителей, а также заряжает аккумулятор, который служит для запуска мотора.
Рекомендуем: Принцип работы впускного коллектора
Кузов
Кузов – это, грубо говоря, металлическая коробка, в которую установлены все вышеперечисленные агрегаты. Кузов вместе с навесными деталями (двери, капот, крылья) формируют внешний облик автомобиля и защищают водителя, пассажиров и все узлы от атмосферных воздействий. Практически все современные легковые автомобили оснащаются несущими кузовами, т.е. на него установлены все составляющие, в отличие от грузовиков, например, где используется рама – специальный элемент, к которому крепится двигатель, кабина, кузов, подвеска и т.д. Использование несущего кузова позволяет значительно, на 10-20%!уменьшить общий вес.
Конечно, более полное представление об устройстве машины могут дать многочисленные картинки и книги, однако общих теоретических знаний в большинстве случаев вполне достаточно, чтобы понять, к примеру, что проблемы с электрооборудованием могут быть причиной того, что «троит двигатель», а стуки и грохот при проезде неровностей указывают на неисправности в подвеске. Поэтому устройство автомобиля для «чайников», несмотря на сложность систем и обилие автосервисов, в сложной ситуации всегда сможет помочь.
Автомобиль в двадцать первом веке уже вовсе не является роскошью. Скорее всего, это актуальная необходимость. Однако у большинства владельцев транспортных средств просто не хватает времени на скрупулёзное изучение его составных частей. Поэтому устройство автомобиля для «чайников» позволяет в кратчайшие сроки ознакомиться с принципиально важными моментами.
Наиболее просто схема устройства автомобиля выглядит так:
Передаточные числа КПП
Чтобы лучше узнать, как устроен автомобиль, с помощью простого примера разберем работу КПП. Имеется, к примеру, две шестерни с разным числом зубьев – на первой 20, на второй – 40. Если первая сделает два оборота, вторая провернется только один раз.
А далее простая математика. Первичный вал КПП и первая шестерня вращается с частотой 2000 об/мин. Вторая шестеренка будет вращаться в два раза медленнее – с частотой 1000 об/мин. Пусть у первой шестерни 20 зубьев, у второй – 40, у третьей – 20, четвертой — 40. Вторая и третья находятся на одном валу. А значит, третья шестерня тоже будет вращаться с частотой 1000 об/мин. А вот четвертая уже медленнее. Ее частота составит 500 об/мин. При этом на промежуточном валу будет 1000 об/мин.
Разные шестерни имеют разные передаточные числа. А значит, скорость вращения будет отличаться. Первая и вторая передача в автомобиле имеет самую большую мощность. Двигатель очень легко вращает колеса и двигает тяжелый автомобиль. Машина при этом едет с низкой скоростью. Более высокие передачи используются, когда машина уже едет по инерции и мотору не тяжело раскручивать колеса. Высшие передачи имеют более низкую мощность. Но они более быстрые – на них развиваются высокие скорости – от 80 и выше километров в час.
Ну, а мы продолжим дальше узнавать, как устроен автомобиль.
Кузов
Это основная и самая важная часть любого авто. На многих автомобилях кузов – это несущая конструкция. К этой основе крепятся все остальные узлы. Кузов – это комплекс из штампованного днища, задних и передних лонжеронов, крыши, двигательного отсека и прочих навесных комплектующих.
Современные кузовы изготавливаются из сотен отдельных деталей, которые затем соединяются в цельную конструкцию. Основные элементы для производства кузовов делают из стальных сплавов, алюминия, пластика, полимеров, а также из стекла. При этом автопроизводители предпочитают применять сталь с низким содержанием углерода. Толщина листов составляет от 0,65 до 2 миллиметров. За счет применения такой стали удается снизить вес автомобиля не в ущерб характеристикам жесткости.
Производство кузовов представляет собой несколько этапов. Так, вначале из стального листа разной толщины посредством штамповки производят отдельные элементы. Затем они соединяются в узлы посредством сварки и собираются в единое целое. Современные кузовы производятся на роботизированных линиях, без участия человека.