Что такое шасси в автомобиле: назначение, принцип работы

Функционально любой автомобиль можно рассматривать, как совокупность пассажирского и грузового отсеков, а также всех механизмов и конструкций, позволяющих транспортному средству передвигаться, то есть кузова и шасси.

Исторически сложилось выделение двигателя в самостоятельную единицу, к шасси не относящуюся, хотя структурно он тоже всегда упоминается в его составе.

Функции шасси в машине

Исходя из основного предназначения автомобиля, шасси должно выполнять следующие задачи:

• принимать крутящий момент от двигателя, преобразовывать его до нужной величины и передавать на ведущие колёса;
• обеспечивать максимальное гашение ударов и толчков от неровностей дороги, сохраняя от перегрузок пассажиров, груз и механизмы автомобиля;
• задавать направление движения, стабильность и безопасность на любых дорогах;
• выполнять служебное, экстренное и стояночное торможение;
• придавать дополнительную прочность и жёсткость кузову.

Некоторые элементы шасси могут монтироваться внутри кузова, сохраняя при этом свою функциональную автономность.

Устройство и конструкция

В соответствии с выполняемыми функциями шасси состоит из отдельных систем:

• Трансмиссия, куда относятся коробка передач, раздаточная коробка, система приводов и карданных валов, редукторы ведущих мостов, полуоси;
• Подвеска с упругими элементами, демпферами (амортизаторами), направляющим аппаратом;
• Колёса и ступичные узлы;
• Рулевое управление, куда входят руль, колонка, усилители, рулевой редуктор (рейка), рулевая трапеция и поворотные кулаки; , достаточно сложно устроенная по соображениям эффективности и безопасности.

Конструктивно узлы шасси могут быть скомпонованы вокруг рамы автомобиля или, при её отсутствии, вокруг нижних элементов силовой структуры несущего кузова.

Для повышения комфорта и улучшения управляемости часто на машины устанавливаются передний и задний подрамники. Это прочные пространственные конструкции, к которым крепятся детали подвесок и трансмиссии, а сами они монтируются на кузове.

Так кузов избавляется от многих нежелательных сил, которые прикладывались бы к нему со стороны дороги и силового агрегата.

Большое значение компоновка шасси имеет и для технологичности процессов сборки и ремонта автомобилей. Вместо того, чтобы производить все работы вокруг объёмного и тяжёлого кузова, производится предварительная сборка всех элементов на раме или подрамниках, после чего полученные крупные модули соединяются с кузовом.

Такой подход имеет и свои недостатки, поскольку детали подрамников начинают в свою очередь мешать при сборочно-разборочных операциях. Но преимуществ больше, поэтому подрамники присутствуют почти на всех современных автомобилях.

Трансмиссия

Через трансмиссию проходит путь крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колёсам. При этом он меняется в широком диапазоне, в зависимости от выбираемого водителем или автоматически суммарного передаточного числа трансмиссии.

Это число означает отношение оборотов двигателя к частоте вращения колёс. Ровно во столько же раз, во сколько скорость вращения вала двигателя больше, чем валов на выходе трансмиссии, возрастает крутящий момент.

Это очень важно для реализации всей мощности мотора, поскольку она зависит от частоты вращения вала, но при этом может потребоваться на любой скорости.

В состав классической механической трансмиссии могут входить:

• Сцепление , предназначенное для рассоединения двигателя, всех прочих узлов и плавного их подключения;
• Коробка передач , непосредственно меняющая общее передаточное число, а значит скорость и крутящий момент;
• Раздаточная коробка , используется на полноприводных автомобилях, с её помощью вращение распределяется по разным осям;
• Карданные валы и привода с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС), связывающие между собой узлы трансмиссии и ступицы колёс;
• Главные передачи , где крутящий момент дополнительно умножается, а вращение разворачивается от продольного направления на поперечное;
• Дифференциалы , позволяющие осям и колёсам на одной оси вращаться с разной скоростью.

Трансмиссия в авто с передним приводом.

Трансмиссия в авто с задним приводом.

Чаще всего используется механическая трансмиссия с ручной или автоматической коробкой, но возможно применение гидравлических и электрических трансмиссий, например на гибридных и особо большегрузных автомобилях.

Классификация

Шасси может быть рамного типа или собранным на основе несущего кузова. Рамы, в свою очередь, подразделяются на:

• Лестничного типа в виде двух лонжеронов, соединённых силовыми поперечинами;
• Объёмная, представляющая собой пространственную конструкцию, к которой крепятся навесные детали кузова;
• Хребтовая, когда все нагрузки принимает на себя мощная труба по центру автомобиля, на которую и навешиваются элементы трансмиссии и подвески, часто внутри неё проходят карданные валы;
• Интегрированная, то есть включённая в силовую структуру несущего кузова для принятия на себя основной доли всех нагрузок, но не отделяемая от деталей кузова;
• Распределённая, с отдельными передними и задними подрамниками, соединёнными несущим днищем автомобиля со встроенными лонжеронами и поперечинами.

Применение рам ограничено тяжёлыми автомобилями, грузовиками, а также полноприводными машинами высокой проходимости, где важна прочность и способность постоянно противостоять изгибающим нагрузкам.

Иногда от кузова наоборот требуется высокая жёсткость, тогда используется пространственная рама, например в автоспорте.

Во всех прочих случаях использование отдельной рамы нежелательно, поскольку это увеличивает массу и стоимость машины. Тогда в автомобилях применяется несущий кузов.

Силовая структура, часто из высокопрочных сортов стали, образует каркас кузова, выполняя требования по прочности и безопасности, но в условиях постоянных ударных и скручивающих нагрузок ослабевает из-за усталости металла. Но для дорожных автомобилей это не так важно, зато конструкция получается лёгкой и жёсткой.

Шасси грузовых автомобилей

Практически всегда грузовики строятся на шасси с рамой лестничного типа. Два массивных лонжерона вдоль автомобиля, обычно переменного сечения, обеспечивают независимое размещение кабины с двигателем и грузовой платформы или сцепного устройства для полуприцепа.

Для тяжёлого грузовика именно такой подход очень важен. В кузове, а здесь это означает именно грузовую платформу, размещается очень большая масса, погасить колебания которой с помощью только подвески невозможно.

Плоская рама же обеспечивает гибкость и податливость, груз обретает некоторую свободу и его перемещения в такт неровностям дороги не достигают разрушающих нагрузок. Сама же рама выполнена из упругой стали, восстанавливающей свою исходную форму после снятия напряжения.

Кроме того, рамная конструкция позволяет выполнить шасси грузовика функционально завершённой конструкцией. На нём располагаются двигатель, трансмиссия, подвески и тормоза.

Остаётся навесить на раму любой кузов из предусмотренной линейки, будь то бортовой грузовик, фургон, цистерна или седельный магистральный тягач.

Так же достаточно легко решаются вопросы с изменением количества мостов, размеров, типов кабин и дополнительного оборудования. Модульность конструкции позволяет снизить себестоимость автомобилей.

Вплоть до поставки голых шасси специализированным фирмам для постройки уникальных автомобилей в единичном производстве.

Достоинства и недостатки

Концепция разделения автомобильного конструктива на шасси и кузов имеет свои преимущества:

• возможность территориального разделения кузовных цехов и производителей шасси, с выделением сборочных производств;
• дешевизна расширения номенклатуры автомобилей на единой платформе, вплоть до построения разных марок машин на одном шасси;
• проведение рестайлинга моделей без дополнительных затрат на разработку нового шасси;
• минимальные затраты на проведение крупных ремонтов;
• вынесение мелкосерийного производства за рамки крупных предприятий.

Недостатками будут неизбежные затраты из-за невозможности дублирования функций кузова и шасси одними и теми же узлами:

• некоторое увеличение общей массы автомобиля;
• трудности с распределением массы по осям;
• повышение центра тяжести автомобиля и ухудшение управляемости;
• невозможность перекомпоновки узлов при создании модификаций.

По этим причинам чёткое разделение шасси и кузова не используется в дорогих спортивных и представительских автомобилях, где главными являются их потребительские характеристики, а не вопросы оптимизации производства.

Так же поступают и при конструировании самых дешёвых бюджетных автомобилей, где модели быстро обновляются, а номенклатура модификаций минимальна, гораздо важнее малая масса, то есть общее количество затраченных материалов и деталей.

Шасси автомобиля и все,что нужно об этом знать.

Любое транспортное средство, независимо от его типа и назначения, состоит из трех основных частей: двигателя, кузова и шасси. Шасси автомобиля — это система, состоящая из собранных воедино узлов ходовой части, трансмиссии и механизма управления. Она является одной из самых важных частей транспортного средства, так как позволяет обеспечить восприятие и передачу всех сил, которые действуют на него во время движения.

Функции шасси

Элементы подвески ходовой части снижают нагрузки и компенсируют колебания при движении по ухабистой дороге и бездорожью. Подрамник позволяет установить на шасси кузов, двигатель и другие агрегаты. Передний и задний мосты посредством колес передают вращательное движение и таким образом обеспечивают движение автомобиля.

Первые автомобили, выпускаемые в прошлом столетии, имели некоторое отличие от тех, которые сегодня ездят по дорогам. Все автомобили — и легковые, и грузовые — раньше имели раму, на которую устанавливались все агрегаты и узлы (кузов, трансмиссия, двигатель и т. д.). С течением времени рамное шасси автомобиля осталось только у грузовиков и автобусов. В легковых же автомобилях функции рамы начал выполнять кузов.

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ШАССИ

Таким макаром, можно выделить две разные схемы шасси тс.

• Рамное шасси, которое в общем случае представляет собой несколько крепких балок, на которые инсталлируются все узлы автомобиля. Такая конструкция позволяет автомобилям перевозить огромные грузы и просто управляться с разными динамическими нагрузками.

• Несущий кузов. В погоне за уменьшением веса легковых автомобилей все функции рамы были переопределены на кузов. Такая рама не позволяет перемещать огромные грузы, но в то же время обеспечивает больший комфорт и скорость движения.

Зависимо от предназначения автомобиля, могут употребляться последующие виды конструкций:

• лонжеронные;
• хребтовые;
• периферийные;
• вильчато-хребтовые;
• решетчатые.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ШАССИ?

Благодаря шасси и элементам подвески, которые входят в состав ходовой части, происходит понижение нагрузок и компенсация колебаний во время движения транспортного средства по неровной дороге и бездорожью. Благодаря подрамнику, который входит в состав шасси, инженеры получили возможность устанавливать на шасси кузов, силовой агрегат, трансмиссию и прочие агрегаты. За счет фронтального и заднего мостов посредством передачи крутящего момента на колеса происходит движение авто.

Когда-то все автомобили (и легковые и грузовые) имели раму, чего не скажешь о нынешних авто. На раму устанавливался кузов, двигатель, трансмиссия, а также навесное оборудование ходовой части. Со временем производители авто поняли то, что в раме для легковушек нет необходимости, и все функции рамы стал выполнять модифицированный кузов. А рама стала уделом тяжелых внедорожников (рамников) и грузовых авто.

Составные элементы шасси

Классический комплект автомобильного или колесного тракторного шасси состоит из следующих агрегатов.

Трансмиссия

Она включает в себя сцепление, КПП, карданную передачу, полуоси, главную передачу, дифференциал. Для машин с полным приводом в трансмиссию включается раздаточная коробка.

Сцепление. В схеме трансмиссии ТС находится непосредственно в контакте с маховиком двигателя и в нужное время отключает соединение с коленвалом, прекращая передачу крутящего момента на шестеренки коробки передач.

Конструктивно сцепление бывает «сухим» (на автомобилях и тракторах фрикционные диски работают в воздушной среде) и «мокрым» (работающее в масляной ванне, такой тип стоит на мотоциклетных движках с поперечным расположением). Также оно бывает однодисковым — на легковых автомобилях и малых грузовиках, или двухдисковым — на тяжелых грузовиках и тракторах.

Коробка переключения передач. КПП бывают механические, полуавтоматические и автоматические. Коробка передач служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя на средних оборотах коленчатого вала, при разных скоростях движения транспорта и при разных условиях движения (дорога, бездорожье). Обеспечивается это путем изменения угловой скорости и как следствия, крутящего момента, на выходном валу КПП, по отношению к входному валу. Достигается это за счет использования шестерней с различными передаточными числами.

Раздаточная коробка. Служит для распределения крутящего момента между ведущими осями автомобиля и для повышения крутящего момента.

Дифференциал. Механическое устройство, которое распределяет крутящий момент от входного вала (карданного вала), на приводные валы колес (полуоси). Бывает блокируемый и не блокируемый.

Шасси грузовых автомобилей

Наиболее распространенными считаются лонжеронные рамы. Они представляют собой две продольные балки, соединенные поперечинами. Форма таких балок может быть совершенно разной: трубчатой, Х- или К-образной. В наиболее нагруженной части рама имеет увеличенное сечение швеллера. Параллельная схема лонжеронов (балки располагаются на равном расстоянии на всем протяжении шасси) применяется на грузовых автомобилях.

В легковых автомобилях повышенной проходимости могут применятся лонжероны, которые имеют некоторое расхождение осей как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Хребтовая рама представляет собой одну несущую продольную балку, на которую крепятся поперечины. Зачастую эта балка имеет круглое сечение, благодаря чему в ней могут размещаться элементы трансмиссии. Такая рама обеспечивает большую стойкость к кручению, чем лонжероны. Также использование шасси хребтового типа предполагает использование независимой подвески всех колес. Вильчато-хребтовая рама имеет разветвление продольной балки в задней или передней части. То есть она совмещает в себе лонжероны и хребтовую балку. Остальные типы рамы шасси не используются для грузовых автомобилей.

Достоинства и недостатки шасси наземного ТС

Современные ТС, будь то автомобиль, трактор или специальное самоходное устройство оснащается шасси, которое укомплектовано по последнему слову конструкторской мысли.

Положительным качеством шасси современных автомобилей является их высокая надежность и ресурс агрегатов, который позволяет без замены им работать не один десяток тысяч километров. А использование в виде опоры землю, дает ТС на базе данного шасси перемещать огромные грузы, на большие расстояния с малой затратой топлива и оптимальной скоростью.

Основным недостатком шасси наземных ТС является отсутствие универсальности при переходе работы из одной среды в другую.

Факторы, влияющие на изменения в конструкции шасси ТС

Шасси наземных транспортных средств изменялись с самого момента их изобретения и установки на повозки. Вначале это касалось облегчения конструкции колеса. В деревянном круге делались пропилы для облегчения конструкции. С появлением металлических спиц их стали устанавливать в колеса. С изобретением подшипников они стали устанавливаться на оси для облегчения вращения колеса и увеличения срока службы колесной оси.

Кузов на каретных повозках вначале подвешивали на ремнях или на цепях. Затем на них принялись устанавливать подрессоренную подвеску в виде пружин, которые стали устанавливать и на другие повозки, если такое желание высказывал хозяин. В начале XIX века была изобретена рессора. Их сразу же стали устанавливать на кареты и другие повозки. В период безраздельного господствования гужевого транспорта многие части шасси ТС изготавливались из дерева.

Такая тенденция сохранялась и при производстве первых самоходных колясок. Однако с развитием автомобильного транспорта изменялся подход к обеспечению безопасности водителя во время езды. Деревянные детали менялись на металлические. Мягкость хода на первых моделях автомашин обеспечивалась за счет рессор и пружин. С появлением амортизаторов их стали устанавливать в подвеску машин.

На современных автомобилях все силовые элементы конструкции шасси ТС изготавливаются из качественной стали. В элементах крепления рессор и в пружинах устанавливают резиновые или пластиковые отбойники, а некоторые элементы подвески, типа шаровых опор, закрывают резиновыми пыльниками.

Дальнейшее развитие элементов шасси приведет к использованию в конструкции новых конструктивных материалов, такие как композитные материалы и нано-материалы, которые будут способны восстанавливать свою структуру. А в системе подвески претерпит изменение связи, т.е. переход от механической связи подвески к магнитной и электромагнитной подвески.

Источник http://https://autovogdenie.ru/chto-takoe-shassi-v-avtomobile.html
Источник http://https://seite1.ru/zapchasti/shassi-avtomobilya-i-vsechto-nuzhno-ob-etom-znat/.html