Глава 11.
несущая система автомобиля: Рама, Кузов
Рама служит остовом, на котором закреплены двигатель, агрегаты трансмиссии, системы управления, ходовая часть и кузов автомобиля. Она должна обладать достаточной жесткостью, чтобы под действием инерционных и реактивных нагрузок относительное расположение укрепленных на ней механизмов оставалось неизменным, а деформации кузова были минимальными.
Назначение кузова — защита водителя, пассажиров и багажа или перевозимого груза от воздействия внешних факторов, обеспечение сохранности груза при его перевозке, комфортабельности для водителя и пассажиров, защита их при дорожно-транспортных происшествиях.
1. РАМЫ
Конструкция рам легковых автомобилей
В связи с тенденцией снижения высоты легковых автомобилей применяют преимущественно периферийные и Х-образные рамы, позволяющие опустить уровень пола ниже верхней плоскости рамы во всех необходимых местах. В случае использования лестничных рам для понижения уровня пола высоту сечения их лонжеронов в необходимых местах уменьшают за счет увеличения ширины.
Периферийная рама показана на рис.1-а. На виде сверху в средней части она расширена, а по концам сужена; расстояние спереди между лонжеронами определяется колеей и максимальным углом поворота передних колес, а сзади — колеей задних колес. Лонжероны соединены несколькими поперечинами. Передние «плечи» лонжеронов помещаются впереди наклонной части пола, в зоне перегородки моторного отсека, а задние — под подставкой заднего сиденья. «Плечи» могут быть выполнены как отдельные детали, соединенные сваркой с передними, средними и задними частями лонжеронов, или могут быть отштампованы вместе с лонжеронами.
На виде сбоку периферийная рама, как и другие типы рам легковых автомобилей, имеет выгибы в зонах передних и задних колес, чтобы обеспечить перемещение нижних рычагов передней и задней независимых подвесок или неразрезной балки заднего моста. При применении периферийной рамы ширина и высота туннеля для карданного вала и труб системы выпуска газов минимальные, однако, ширина порогов больше, чем при использовании рам других типов.
Х-образная рама (рис. 1-б) представляет собой короткую трубу, лежащую в плоскости симметрии автомобиля и переходящую спереди и сзади в вилки, служащие спереди для размещения силового агрегата, а сзади — заднего моста. Карданный вал проходит внутри трубчатой части рамы. Концы передней и задней вилок соединены несколькими поперечинами, используемыми для установки передней и задней подвесок. Трубчатая часть рамы расположена в зоне ног пассажиров, сидящих на заднем сиденье, и не препятствует понижению уровня пола по сторонам от нее. При Х-образной раме ширина и высота туннеля большие, а ширина выступающих порогов относительно небольшая, хотя по соображениям безопасности в случае дорожных происшествий требуется обеспечение определенных жесткости и прочности порогов.
Рис. 1. Рамы легковых автомобилей:
а — периферийная б — Х-образная; в — лестничная.
Лестничная рама (рис. 1-в) состоит из двух параллельных лонжеронов, соединенных между собой несколькими поперечинами. Для уменьшения высоты пола в необходимых местах высоту лонжеронов и поперечин уменьшают путем увеличения ширины. При лестничной раме высота уровня пола над поверхностью дороги не будет минимальной, туннель имеет очень небольшие высоту и ширину, а выступающие пороги могут отсутствовать.
Для сравнения на рис. 2 представлены сечения по основаниям кузовов для трех типов рассмотренных рам. В отношении собственной массы рамы всех трех типов примерно равноценны, если рассматривать их вместе с кронштейнами крепления кузова.
Независимо от типа рамы, по крайней мере, две поперечины: одну, расположенную примерно в плоскости оси передних колес, а другую — в плоскости оси задних колес — выполняют с большой крутильной жесткостью. Для получения необходимой крутильной жесткости основные несущие элементы рам — лонжероны, поперечины с большой крутильной жесткостью и «плечи» — имеют закрытые сечения и состоят из двух штамповок корытообразного профиля, вставленных одна в другую с разъемом в вертикальной плоскости и соединенных дуговой сваркой.
Рис. 2. Сечения основания кузова при рамах различного типа:
а — периферийной; б — Х-образной; в — лестничной; 1— туннель; 2 —пол; 3 — порог; 4 — лонжерон рамы.
Элементы рам, не предназначенные для передачи крутящего момента, — поперечина, служащая для крепления силового агрегата, концы лонжеронов за основными поперечинами и т. п. — представляют собой штамповки открытого корытообразного профиля.
При применении закрытых сечений несущие элементы соединяют дуговой сваркой.
Конструкция рам грузовых автомобилей
На грузовых автомобилях почти исключительно применяют рамы лестничного типа (рис.3), состоящие из параллельно расположенных штампованных лонжеронов открытого корытообразного профиля с обращенными внутрь полками и соединяющих их поперечин.
Сечение лонжерона имеет наибольшие высотой ширину полок в средней части рамы, которые уменьшаются в переднем и заднем концах рамы в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. При этом верхняя полка лонжерона на виде сбоку обычно выполняется ровной по всей его длине, иногда с местными понижениями в необходимых местах. Ширину рамы по возможности делают постоянной по всей длине. Согласно установившейся практике она принимается равной 865+18 мм.
Унификация рам по ширине позволяет обеспечить взаимозаменяемость передних и задних мостов, поперечин, кабин и т. д. Кроме того, при постоянной ширине рамы упрощается штамповка лонжеронов и в лонжеронах не возникает дополнительных крутящих моментов. В особых случаях, чтобы не выйти за пределы установленной для автомобилей габаритной ширины (2,5 м), ширину рамы в передней или задней ее части иногда приходится делать меньше указанной выше величины.
Рис. 3. Лестничная рама грузового автомобиля.
Наряду со штампованными из листа лонжеронами на грузовых автомобилях особо большой грузоподъемности в качестве лонжеронов по технологическим и экономическим соображениям применяют прокатные профили — швеллеры. Масса таких лонжеронов больше, чем у лонжеронов, штампованных из листового материала, но механические качества материала катаного профиля несколько выше, чем листового.
Положение поперечин по длине рамы зависит от размещения агрегатов шасси, кабины, платформы и т. д. Преимущественно применяются податливые на кручение поперечины открытого профиля, изготовленные методом штамповки из листового материала. В некоторых случаях для обеспечения минимально необходимой жесткости рамы на кручение применяют поперечины закрытого профиля, обычно из круглых труб. Сечение поперечин определяется как воспринимаемыми ими нагрузками, так и удобством крепления поддерживаемых ими агрегатов.
Для повышения жесткости рамы против диагональных деформаций в горизонтальной плоскости места присоединения поперечин к лонжеронам усиливаются косынками или раскосами.
В рамах грузовых автомобилей поперечины обычно присоединяют к лонжеронам с помощью заклепок. Заклепочные соединения достаточно податливы и способствуют выравниванию напряжений, что имеет большое значение для податливых на кручение несущих систем.
Материалы, применяемые для рам
Материал для рам легковых и грузовых автомобилей должен обладать следующими свойствами: достаточно высокими пределами текучести и выносливости, низкой чувствительностью к концентраторам напряжения, хорошей штампуемостью в холодном состоянии, свариваемостью (для клепаных рам это имеет значение при выполнении ремонтных операций) и невысоким содержанием дефицитных легирующих материалов. Таким требованиям удовлетворяют мало - и среднеуглеродистые низколегированные стали.
Для рам легковых автомобилей применяют углеродистую конструкционную сталь 20, кроме наиболее сложных поперечин и кронштейнов, для которых используют сталь 08 для глубокой вытяжки. Лонжероны и поперечины изготовляют из листового материала толщиной 3,0—4,0 мм.
Для рам грузовых автомобилей применяют мало - и среднеуглеродистые и низколегированные стали 25, 30Т, 15ГЮТ и т. д., при необходимости со специальной термообработкой, что позволяет использовать более высокие напряжения в элементах рамы и тем самым уменьшить ее массу. Например, применительно к стали 30Т нормализация повышает временное сопротивление разрыву от 450 МПа в состоянии поставки до 480—620 МПа, т. е. на 6,5—38 %. Лонжероны изготовляют из листового материала толщиной 5…9 мм в зависимости от грузоподъемности автомобиля.
2. КУЗОВА
Назначение и типы кузовов
Кузов автомобиля предназначен для размещения водителя, пассажиров и различных грузов, а также для защиты их от внешних воздействий. Кроме того, несущий кузов служит для крепления всех агрегатов и механизмов автомобиля, он воспринимает нагрузки и усилия, которые действуют на автомобиль при движении. Это важнейшая конструктивная, наиболее ответственная, материалоемкая и дорогостоящая часть автомобиля. На него приходится около половины массы и стоимости автомобиля.
Кузов обеспечивает безопасность, обтекаемость, комфортабельность и внешний вид автомобиля. Конструкция кузова и его размеры оказывают существенное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля (тягово-скоростные, топливная экономичность, маневренность, устойчивость, плавность хода, проходимость, приспособленность к погрузке и выгрузке).
Кузов можно представить состоящим из двух частей: верхней (собственно кузова), образующей полезно используемое пространство, и нижней — основания. Основание включает в себя панель пола и образующего вместе с порогами, усилителями и рамой (при ее наличии) базу для крепления силового агрегата и ходовой части. Соединение верхней и нижней частей кузова может быть неразборным (сваркой или с помощью заклепок) или разборным посредством болтов.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
