Как устроен автомобиль: схема, принцип работы и особенности

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

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:

• ведущий мост;
• коробка передач (КПП);
• ШРУСЫ;
• сцепление.

Задачей трансмиссии является передача крутящего момента на колеса машины с вала двигателя.

Электрооборудование и система управления

• батарея (АКБ);
• электропроводка;
• генератор.

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.

• лонжероны;
• крыша транспортного средства;
• днище;
• моторный отсек;
• прочие навесные составляющие.

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

Связующее звено между двигателем и колёсами называется трансмиссией. Этот незаменимый проводник выполняет несколько функций в автомобиле:

• передаёт крутящий момент на ведущую ось;
• изменяет вращение и распределяет его по колёсам.

Современные трансмиссии бывают разного типа: классические, электрические, гидрообъёмные, гибридные. Конструкция включает ведущий и зависимый мосты. Различают передний, задний или полный привод на все четыре колеса.

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.

• электронная;
• контактная;
• бесконтактная.

Устройство системы зажигания

• Источник питания

Когда машину заводят, источником питания выступает аккумулятор, после, эта функция передается генератору (во время работы двигателя).

• Замок зажигания

Устройство, использующееся для передачи напряжения.

• Накопитель

Устройство необходимое для накопления необходимой энергии. Бывают индукционные (в виде катушки) и емкостные накопители.

• Распределитель энергии

Система представляет собой блок и коммутатор. Распределитель может быть электронным либо механическим. Отвечает за подачу энергии.

• Свеча

Фарфоровый изолятор с двумя электродами, расположенными близко друг с другом. Отвечает за создание искры для воспламенения.

Основные этапы работы зажигания:

• накопление и подача необходимого уровня заряда;
• высоковольтное преобразование;
• момент распределения;
• образование искры;
• воспламенение топлива.

Типы независимых подвесок

Модель подвески	Описание
McPherson	Самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Недорогая в производстве и ремонте, проста в конструкции, надежна. Из недостаков можно выделить среднюю управляемость.
Двухрычажная передняя подвеска	Более эффективная и сложная конструкция. Устанавливается спереди и сзади, Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.
Пневматическая подвеска	Используется на автомобилях класса люкс. Также возможно установить за доплату у дилера. Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом.
Гидравлическая подвеска	Даёт возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.
Винтовая подвеска, или койловеры	Амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.
Подвески типа push-rod и pull-rod	Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе — двухрычажная схема. Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Принцип действия двигателя

• система зажигания обеспечивает подачу тока на свечу для получения искры;
• система охлаждения отводит тепло от стенок цилиндра и головок, предотвращая перегрев двигателя;
• система питания отвечает за подготовку новой порции рабочей смеси (топливо + воздух);
• механизм газораспределения отвечает за своевременный впуск новой порции рабочей смеси, и выведение отработавших газов;
• кривошипно-шатунный механизм преобразует движение (возвратно-поступательное) поршней во вращательное движение коленчатого вала;
• система смазки отвечает за подачу масла к трущимся поверхностям.

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.

• впускается топливно-воздушная смесь (такт впуска);
• смесь сжимается и возгорается (такт сжатия);
• смесь сгорает и толкает поршень вниз (такт расширения);
• продукты горения выпускаются (такт выпуска).

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.

Автоматическая КПП

Новый вид трансмиссии, которая бывает нескольких типов:

• классическая;
• полумеханическая DSG;
• роботизированная;
• вариаторная CVT.

Автоматическая коробка позволяет максимально плавно переключать скорости, сохраняя целостность сцепления длительное время. За счёт этого АКПП может адаптироваться под разный стиль вождения. А варианты с возможностью ручного переключения дают машине отличную динамику.

Устройство автомата довольно сложное. Состоит он из гидроблока, планетарных механизмов, фрикционов и других, не менее важных элементов. Особые функции здесь выполняют разнообразные датчики.

Управление автоматической коробкой осуществляется посредством селектора. Рабочие режимы зависят от выбранного положения: P, N, R, D. На внедорожниках с большим числом диапазонов работы используются дополнительные режимы: S, L, OFF и т. д. Также имеются отдельные кнопки типа Snow, Shift, Sport. Они характеризуют работу автомата в зависимости от внешних условий.

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:

• нажимной диск или «корзина»;
• вилка привода выжимного подшипника;
• выжимной подшипник;
• ведомый диск;
• система привода;
• педаль выключения 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:

• на вилку сцепления передается давление через систему привода сцепления;
• вилка, в свою очередь, двигает муфту выжимного подшипника вместе с ним к пружинам корзины;
• подшипник оказывает давление на лапки корзины;
• лапки на время отсоединяют диск от маховика.

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.

• механическое;
• гидравлическое (самый распространенный вариант);
• электрическое;
• одно — и многодисковое.

Механическая КПП

Механизм для ступенчатого изменения передаточного числа. Выбор скорости на МКПП осуществляется вручную, водителем автомобиля. Основная функциональная составляющая такой коробки реализуется за счёт механических устройств, поэтому она так и названа.

Различают двухвальные и трёхвальные коробки. Здесь есть главный, второстепенный и промежуточный валы. Для безударного и комфортного переключения скоростей предусмотрены синхронизаторы. Образец двухвальной КПП установлен на Ваз 2104, 2105, 2109.

Наклонная плоскость.

Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжелых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, а также конвейеры (с роликами для уменьшения трения).

Идеальный выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью (рис. 5), равен отношению расстояния, на которое перемещается нагрузка, к расстоянию, проходимому точкой приложения усилия. Первое есть длина наклонной плоскости, а второе – высота, на которую поднимается груз. Поскольку гипотенуза больше катета, наклонная плоскость всегда дает выигрыш в силе. Выигрыш тем больше, чем меньше наклон плоскости. Этим объясняется то, что горные автомобильные и железные дороги имеют вид серпантина: чем меньше крутизна дороги, тем легче по ней подниматься.

Это, в сущности, сдвоенная наклонная плоскость (рис. 6). Главное его отличие от наклонной плоскости в том, что она обычно неподвижна, и груз под действием усилия движется по ней, а клин вгоняют под нагрузку или в нагрузку. Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, зубило, нож, гвоздь, швейная игла.

Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина, в отличие от других простейших механизмов, трудно определить. Сопротивление, встречаемое им, непредсказуемо меняется для разных участков его «щек». Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения.

Рычаг.

Это жесткий стержень, который может свободно поворачиваться относительно неподвижной точки, называемой точкой опоры. Примером рычага могут служить лом, молоток с расщепом, тачка, метла.

Рычаги бывают трех родов, различающихся взаимным расположением точек приложения нагрузки и усилия и точки опоры (рис. 1). Идеальный выигрыш в силе рычага равен отношению расстояния DE

от точки приложения усилия до точки опоры к расстоянию
DL
от точки приложения нагрузки до точки опоры. Для рычага I рода расстояние
DE
обычно больше
DL
, а поэтому идеальный выигрыш в силе больше 1. Для рычага II рода идеальный выигрыш в силе тоже больше единицы. Что же касается рычага III рода, то величина
DE
для него меньше
DL
, а стало быть, больше единицы выигрыш в скорости.

Ходовая часть

ХЧ – это, собственно говоря, колеса автомобиля, элементы подвески колес и рулевое управление.

Дорога никогда не бывает абсолютно ровной. Поэтому колеса крепятся к кузову с помощью упругих элементов – рессор или пружин, которые смягчают удары на кузов при неровностях на дороге.

Колебания, возникающие в этих элементах, гасят амортизаторы. Устойчивость колес относительно кузова обеспечивает специальная система рычагов-стабилизаторов. Задачей рулевого управления в автомобиле становится изменение траектории движения авто на дороге. Состоит из рулевого колеса, рулевой колонки и системы рулевых тяг. Тяги и поворачиваю управляемые колеса при вращении рулевого колеса.

Электрическое оборудование

Чтобы двигатель работал исправно, требуется электричество. Для этого в конструкции имеется аккумулятор. Но он не может долго выдавать нужный ток для всех потребителей. В паре с аккумулятором работает генератор. Давайте узнаем, как устроен генератор автомобиля.

Итак, что это такое? Генератор – это источник электрической энергии для всех потребителей. Работает после запуска двигателя, а также заряжает аккумулятор. Любые генераторы представляют собой статор и обмотку, первый зажат между двумя крышками. На последней имеет щеточный узел. Крышки стягиваются винтами. Также имеется и ротор, который вращается внутри статора. При вращении генерируется электрический переменный ток. Он выпрямляется посредством специального блока. Имеется регулятор напряжения – он стабилизирует перепады тока при работе генератора.

Система охлаждения

Двигатель разогревается до высоких температур, а перегрев для мотора очень страшен. Для этого существует система охлаждения, один из элементов которой – радиатор. Что он собой являет? Давайте рассмотрим, как устроен радиатор охлаждения автомобиля. Зачастую, он имеет несколько секций, сердцевину, а также детали крепления. Жидкость, которая поступает из рубашек охлаждения двигателя, должна охлаждаться в радиаторе. Сердцевина – это тонкие пластины, через которые идут плоские вертикальные трубы. Они припаяны к пластинам. Жидкость проходящая через сердцевину и трубки, интенсивно охлаждается.

Холодный поток поступает обратно в рубашку двигателя, забирая лишнее тепло. При помощи вентилятора, радиатор может охлаждаться принудительно. Данный элемент может быть электрическим, либо иметь привод от вискомуфты. В первом случае работают датчики, во втором частота вращения лопастей корректируется самой механической муфтой.

Тормозная система

Рассмотрим, как устроена тормозная система автомобиля. Она представляет собой комплекс из колодок, барабанов, а также дисков и гидравлических цилиндров. Существует два типа тормозных систем – рабочая, которая предназначенная для полной остановки, и стояночная. Последняя необходима для удерживания машины на сложных участках.

В современных автомобилях тормоза представляют собой механизм с гидравлическим приводом. За счет избыточного давления при нажатии на педаль срабатывает тормозной механизм – колодки с большим усилием трутся об диск и машина останавливается.

Зубчатые колеса.

Система двух находящихся в зацеплении зубчатых колес, сидящих на валах одинакового диаметра (рис. 4), в какой-то мере аналогична дифференциальному вороту (см. также

ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА). Скорость вращения колес обратно пропорциональна их диаметру. Если малая ведущая шестерня
A
(к которой приложено усилие) по диаметру вдвое меньше большого зубчатого колеса
B
, то она должна вращаться вдвое быстрее. Таким образом, выигрыш в силе такой зубчатой передачи равен 2. Но если точки приложения усилия и нагрузки поменять местами, так что колесо
B
станет ведущим, то выигрыш в силе будет равен 1/2, а выигрыш в скорости – 2.

Автомобильный кузов

Основа конструкции любого авто, что определяет его форму, размер, потенциальные скоростные характеристики – кузов. Он нумеруется на заводе при изготовлении, этот номер в определенном месте наносится на кузов методом теснения. Номер кузова, как и заводской номер автомобиля, являются основными в сопроводительных документах на автомобиль, а так же вносятся в регистрационный документ при регистрации в органах ГАИ.

Кузов изготавливается из специальных сортов листовой стали. Он должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы не потерять форму при воздействии довольно значительных механических воздействий. В необходимых местах кузов имеет элементы усиления конструкции из более толстого металла.

Кроме того, металл кузова должен быть достаточно устойчивым против коррозии. На заводе кузов проходит специальную химическую обработку против следов коррозии. После этого он грунтуется специальной грунтовкой и красится высокопрочной автоэмалью. От качества выполнения этих работ, а также надлежащего ухода зависит срок службы кузова, а, следовательно, и всего автомобиля. К элементам кузова относятся двери, крышка моторного отделения и крышка багажника, а еще – остекление автомобиля.

Источник https://avto-layn.ru/obuchenie/mashina-stroenie.html

Источник

Источник

Источник