Какой стали делают кузова автомобилей. Из какого материала делают кузова автомобилей. Материалы, из которых производят кузов современного автомобиля

Разрабатывая новую модель автомобиля, каждый производитель стремится повысить динамику своей продукции, но вместе с тем не лишить автомобиль безопасности. Хотя динамические характеристики во многом зависят от типа двигателя, немалое значение играет кузов авто. Чем тяжелее он будет, тем больше усилий будет прилагать ДВС для того, чтобы разогнать транспорт. Но если машина будет слишком легкой, это часто отрицательно сказывается на прижимной силе.

Облегчая свою продукцию, производители стремятся улучшить аэродинамические свойства кузова (о том, что такое аэродинамика, рассказывается в другом обзоре). Уменьшение веса транспортного средства осуществляется не только за счет установки агрегатов из легкосплавных материалов, но и благодаря облегченным кузовным деталям. Разберемся с тем, какие материалы используются для изготовления кузовов автомобилей, а также в чем плюсы и минусы каждого из них.

Предыстория автомобильных кузовов

Кузову современного автомобиля уделяется не меньше внимания, чем его механизмам. Вот каким параметрам он должен соответствовать:

1. Прочный. При столкновении он не должен травмировать людей, находящихся в салоне. Жесткость на кручение должна обеспечивать сохранение формы авто при передвижении по неровной местности. Чем меньшим будет этот параметр, тем больше вероятность, что каркас авто деформируется, и транспорт будет непригодным к дальнейшей эксплуатации. Особенное внимание уделяется прочности фронтальной части крыши. Так называемый «лосиный» тест помогает автопроизводителю определить, насколько безопасным будет машина при столкновении с высоким животным, например оленем или лосем (вся масса туши приходится на лобовое стекло и верхнюю перемычку крыши над ним).
2. Современный дизайн. В первую очередь искушенные автомобилисты обращают внимание именно на форму кузова, а не только на техническую часть машины.
3. Безопасность. Все, кто находится в салоне автомобиля, должны быть защищены от внешнего воздействия, в том числе при боковом столкновении.
4. Универсальность. Материал, из которого изготавливается кузов авто, должен выдерживать разные погодные условия. Вдобавок к эстетичности лакокрасочное покрытие используется для защиты материалов, которые боятся агрессивного воздействия влаги.
5. Долговечность. Нередки случаи, когда создатель экономит на материале кузова, из-за чего автомобиль приходит в негодность спустя всего несколько лет эксплуатации.
6. Ремонтопригодность. Чтобы после небольшого ДТП не пришлось выбрасывать автомобиль, изготовление современных типов кузова подразумевает модульную сборку. Это означает, что поврежденную деталь можно заменить на аналогичную новую.
7. Доступная цена. Если кузов автомобиля будет изготовлен из дорогостоящих материалов, на площадках автопроизводителей будет скапливаться огромное количество невостребованных моделей. Такое часто происходит не по причине плохого качества, а из-за дороговизны транспортных средств.

Чтобы модель кузова соответствовала всем этим параметрам, производителям приходится учитывать особенности материалов, из которых изготавливается каркас и наружные панели кузова.

Чтобы производство автомобиля не требовало много ресурсов, инженеры компаний разрабатывают такие модели кузовов, которые позволяют совместить их основную функцию с дополнительными. Например, к конструкции авто крепятся основные агрегаты и детали салона.

Изначально конструкция автомобилей в основе имела раму, к которой крепились остальные узлы машины. Такой тип до сих пор присутствует в некоторых моделях авто. Примером тому служат полноценные внедорожники (у большинства джипов просто усиленная конструкция кузова, но нет рамы, такой тип внедорожников называется кроссовером) и грузовики. На первых автомобилях каждая панель, закрепленная на рамной конструкции, могла изготавливаться не только из металла, но также из дерева.

Первая модель с несущей конструкцией без рамы была Lancia Lambda, сошедшая с конвейера в 1921 году. Цельную стальную конструкцию кузова получила европейская модель Citroen B10, поступившая в продажу в 1924-м г.

Lancia Lambda

Citroen B10

Эта разработка оказалась настолько популярной, что большинство производителей тех времен редко когда отходили от концепции цельностального несущего кузова. Такие машины были безопасными. От стали некоторые фирмы отказывались по двум причинам. Во-первых, этот материал не во всех странах был доступным, особенно в военные годы. Во-вторых, стальной кузов очень тяжелый, поэтому некоторые ради установки ДВС с меньшей мощностью шли на компромисс в материалах кузова.

В период Второй мировой войны во всем мире сталь была дефицитом, так как этот металл полностью шел на военные нужды. Из желания продержаться на плаву, некоторые компании решали производить кузова своих моделей из альтернативных материалов. Так, в те годы впервые появились машины, кузов которых был алюминиевый. Пример таких моделей – Land Rover 1-Series (кузов состоял из алюминиевых панелей).

Другая альтернатива – деревянный каркас. Пример таких автомобилей – Willys Jeep Stations Wagon модификация Woodie.

Так как деревянный кузов не долговечный и нуждался в серьезном уходе, вскоре от этой идеи отказались, а вот что касается алюминиевых конструкций, производители всерьез задумались над внедрением данной технологии в современное производство. Хотя основная кажущаяся причина – нехватка стали, на самом деле не это было побуждающим фактором, из-за которого автопроизводители стали искать альтернативные варианты.

1. С момента всемирного топливного кризиса большинству автобрендов пришлось пересмотреть технологию своего производства. В первую очередь, аудитория, требующая мощных и объемных моторов, резко сократилась по причине дороговизны топлива. Автомобилисты стали искать менее прожорливые машины. А чтобы транспорт при менее объемном двигателе был достаточно динамичным, требовался легкий, но при этом достаточно прочный материал.
2. Во всем мире со временем стали сильнее ужесточаться экологические нормы по выхлопу автотранспорта. По этой причине начала внедряться технология по снижению потребления топлива, повышению качества сгорания воздушно-топливной смеси и увеличению КПД силового агрегата. Для этого нужно уменьшить вес всего авто.

Со временем появились разработки из композитных материалов, которые позволили еще больше снизить вес транспорта. Рассмотрим, в чем особенность каждого материала, который используется для изготовления кузовов автомобилей.

Двигатель внутреннего сгорания

Многим интересно было бы узнать, как устроен автомобиль (для «чайников» эта тема тем более увлекательна). Конструкция его не сложная, а принцип работы простой и понятный. Хоть современные моторы и усложнились, но общее устройство не изменилось. Существуют бензиновые, дизельные двигатели, электрические моторы.

Как устроен двигатель автомобиля? Он представляет собой блок, в котором есть цилиндр, поршень, впускной и выпускной клапаны, шатун, коленчатый и распределительный валы. На автомобили устанавливаются чаще всего четырехтактные четырехцилиндровые моторы. Но есть 6-, и даже 8-цилиндровые агрегаты.

В каждом моторе есть цилиндр и подвижный поршень. Внутри цилиндра тепловая энергия преобразуется в механическую. При открытии впускного клапана, в цилиндр поступает горючая смесь. Посредством искры, созданной системой зажигания, смесь поджигается и сгорает. Энергия горения заставляет поршень двигаться вниз. Когда он двигается, посредством шатуна вращается и коленчатый вал. Далее открывается выпускной клапан. Отработанные газы попадают в выпускную систему и выводятся наружу.

Современный мотор гораздо сложнее, чем 50 лет назад, и состоит он не только из базовых деталей. Сейчас почти все производители начали использовать турбины. Причем не только на дизельных, но и на бензиновых двигателях. Но мы продолжим дальше узнавать, как устроен автомобиль – будет интересно.

Стальной кузов: преимущества и недостатки

Большинство элементов кузова современного авто изготавливаются из стального проката. Толщина металла в некоторых отделах достигает 2.5 миллиметра. Причем преимущественно в несущей части используется низкоуглеродистый листовой материал. Благодаря этому автомобиль достаточно легкий и одновременно прочный.

На сегодняшний день сталь не в дефиците. Этот металл обладает высокой прочностью, из него можно штамповать элементы разной формы, а детали легко скрепить между собой при помощи точечной сварки. При изготовлении автомобиля инженеры уделяют внимание пассивной безопасности, а технологи – простоте обработки материала, чтобы себестоимость транспорта, насколько это возможно, была невысокой.

А для металлургии самая сложная задача состоит в том, чтобы угодить и инженерам, и технологам. Учитывая желаемые свойства, был разработан специальный сорт стали, который обладает идеальным сочетанием способности к вытяжке и достаточной прочности готового изделия. Это упрощает производство кузовных панелей и повышает надежность каркаса авто.

Вот еще некоторые плюсы стального кузова:

• Ремонт стальных изделий самый легкий – достаточно купить новый элемент, например, крыло, и заменить его;
• Его легко утилизировать – сталь отлично поддается вторичной переработке, благодаря чему у производителя всегда есть возможность получить дешевое сырье;
• Технология изготовления стального проката проще, чем обработка легкосплавных аналогов, поэтому сырье стоит дешевле.

Несмотря на эти преимущества, у стальных изделий есть несколько существенных недостатков:

1. Готовые изделия самые тяжелые;
2. На незащищенных деталях быстро появляется ржавчина. Если элемент не защитить лакокрасочным покрытием, повреждение быстро приведет кузов в негодность;
3. Чтобы листовая сталь имела увеличенную жесткость, деталь нужно много раз штамповать;
4. Ресурс у стальных изделий самый маленький по сравнению с цветными металлами.

На сегодняшний день свойство стали повышается за счет добавления в состав некоторых химических элементов, повышающих ее прочность, устойчивость к окислению и характеристик пластичности (сталь марки TWIP способна растягиваться до 70%, а максимальный показатель ее прочности составляет 1300МПа).

Пластмассы

В последнее время повышенный интерес вызывает возможность применения пластмасс в кузовостроении, хотя цельные пластмассовые кузова или даже пластмассовые несущие узлы — дело далекого будущего. Однако известно много предложений по данной теме. с 1953 г. изготовливала в довольно большом количестве автомобиль «Шевроле-корвет» с кузовом, штампуемым из полиэфирного материала, армированного стекловолокном. Кузов имел несущий каркас из стальных труб. Определенный интерес представляет пол многослойной конструкции, экспериментально изготовленный для открытого пластмассового кузова, армированного стекловолокном. В будущем в небольшом количестве можно будет изготовлять легкие открытые кузова из термопласта для специальных автомобилей.

Преимуществами пластмасс являются малый вес, высокая прочность и жесткость, хорошие шумопоглощающие свойства, обусловливаемые высоким внутренним демпфированием, легкая сборка узлов, достигаемая благодаря возможности изготовления крупных деталей, высокая коррозионная стойкость.

Этим несомненным преимуществам пластмасс противостоят существенные недостатки, в частности, высокая стоимость материалов и их изготовления, большая длительность технологического цикла, затрудненные монтаж и ремонт, малое поглощение энергии.

Вследствие обладания этими недостатками пластмассы не подходят для кузовов массового выпуска. Тем не менее высокая технологичность пластмасс, возможность изготовления деталей методом литья или с помощью вакуумной вытяжки позволяют широко использовать пластмассы как для мелких, так и для больших штампованных деталей. При выборе пластмассы в основном руководствуются механическими и термическими свойствами материалов. В кузовостроении применяются следующие важнейшие виды пластмасс:

1. Термореактивные пластмассы (так называемые реактопласты) по стандартам DIN 7708, DIN 16911, DIN 16912 используются для сильно нагруженных деталей (рычаги, ручки); если пластмасса армирована стекловолокном, то ее используют и для больших деталей специальных (спортивных) автомобилей под названием стеклопластик, например, для капотов, крышек багажников, декоративных решеток, крыльев, боковин и т. д.
2. Различные термопласты (ниже приведены только некоторые из возможных материалов, которые предлагаются под различными фирменными наименованиями). Например, акрилонитрил-бутадиенстирол используется для деталей, получаемых вакуумной вытяжкой, таких как облицовки радиатора, панели приборов; акрило-стекло — для прозрачных деталей, окон, рассеивателей, фонарей; полиамид — для быстроизнашивающихся деталей таких, как подвижные элементы замков, корпуса воздуховодов и др.; поливинилхлорид — для эластичных и мягких деталей, искусственной кожи, пленочных покрытий, шлангов, уплотнителей, изоляции; полиуретан— для высокопрочных деталей; пенистый полиуретан — для накладок, изоляционных материалов; полиуретан с твердой поверхностной зоной — для ручек, подлокотников, облицовок, панели приборов, деформируемой облицовки передней части и др.
3. Эластомеры (этилен-пропилеп-резина) с монолитной оболочкой используются, например, для уплотнителей, устойчивых к погодным условиям и старению (двери, окна).

Алюминиевый кузов: преимущества и недостатки

Раньше алюминий использовался только для изготовления панелей, которые закреплялись на стальной конструкции. Современные разработки производства алюминия позволяют использовать материал также и для создания элементов каркаса.

Хотя этот металл по сравнению со сталью менее подвержен воздействию влаги, он обладает меньшей прочностью и механической эластичностью. По этой причине для снижения массы авто данный металл используется при создании дверей, ляд багажников, капотов. Чтобы использовать алюминий в каркасе, производителю приходится увеличивать толщину изделий, что часто работает против облегчения транспорта.

Плотность алюминиевых сплавов намного меньше, чем у стали, поэтому в машине с таким кузовом гораздо хуже шумоизоляция. Чтобы в салон такого автомобиля поступало минимум наружных шумов, производитель использует особенные технологии шумоподавления, из-за чего автомобиль будет стоить дороже по сравнению с аналогичным вариантом, имеющим стальной кузов.

Изготовление алюминиевого кузова на первых этапах схоже с процессом создания стальных конструкций. Сырье разбивается в листы, затем они штампуются в соответствии с нужным дизайном. Детали собираются в общую конструкцию. Только для этого используется аргоновая сварка. В более дорогих моделях используется лазерная точечная сварка, особенный клей или заклепки.

Аргументы в пользу алюминиевого кузова:

• Листовой материал легче штампуется, поэтому в процессе изготовления панелей требуется не такое мощное оборудование, как для штамповок из стали;
• По сравнению со стальными кузовами идентичная форма, выполненная из алюминия, будет легче, а прочность в то же время остается на одинаковом уровне;
• Детали легко обрабатываются и поддаются вторичной переработке;
• Материал более долговечный по сравнению со сталью – он не боится воздействия влаги;
• Стоимость технологического процесса изготовления меньше по сравнению с предыдущим вариантом.

Не все автомобилисты соглашаются на покупку авто с алюминиевым кузовом. Причина в том, что даже при незначительном ДТП ремонт машины будет дорогостоящим. Само сырье стоит больше, чем сталь, а если деталь нужно менять, автовладельцу придется искать специалиста, у которого есть специальное оборудование для качественного соединения элементов.

Как устроен автомобиль: схема, принцип работы и особенности

Изобретение двигателя внутреннего сгорания и автомобиля в корне перевернуло жизнь человечества. Благодаря машинам существенно экономилось время, которое тратилось на передвижение. Также за счет автомобилей появилась возможность осуществлять крупные грузоперевозки. Сегодня водительское удостоверение есть у каждого второго, но далеко не все водители знают, как устроен автомобиль. А ведь эти знания очень полезны – они помогут увереннее чувствовать себя на дороге и не теряться в трудных ситуациях. Машины иногда ломаются, а зная схему устройства и принцип работы, можно устранить неполадку своими силами или хотя бы рассказать автослесарю, что сломалось.
Как устроен автомобиль? Более подробно об устройстве расскажем в нашей статье.

Пластиковый кузов: преимущества и недостатки

Вторая половина ХХ-го века ознаменовалась появлением пластика. Популярность такого материала объясняется тем, что из него можно изготовить любую конструкцию, которая будет намного легче даже алюминия.

Пластик не нуждается в лакокрасочном покрытии. Достаточно добавить в сырье нужные красители, и изделие приобретает нужный оттенок. К тому же оно не выцветает и его не нужно перекрашивать, когда на нем появляются царапины. По сравнению с металлом пластик более долговечный, он вообще не вступает в реакцию с водой, поэтому он не ржавеет.

Модель Хади имеет пластиковый кузов

Стоимость изготовления пластиковых панелей намного ниже, так как для тиснения не нужны мощные прессы. Разогретое сырье текучее, благодаря чему форма кузовных деталей может быть абсолютно любой, чего сложно достичь при использовании металла.

Несмотря на эти явные преимущества, у пластика есть очень большой недостаток – его прочность напрямую связана с условиями эксплуатации. Так, если температура воздуха на улице опускается ниже нуля, детали становятся хрупкими. Даже небольшая нагрузка может привести к тому, что материал лопнет или разлетится на куски. С другой стороны, с повышением температуры увеличивается его эластичность. Некоторые типы пластмасс деформируются при нагреве на солнце.

Вот по каким еще причинам пластиковые кузова менее практичны:

• Поврежденные детали поддаются вторичной переработке, однако для этого процесса нужно специальное дорогостоящее оборудование. То же касается производства пластмассы.
• Во время изготовления пластмассовых изделий в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ;
• Из пластмассы нельзя изготавливать несущие части кузова, так как даже крупный кусок материала не такой прочный, как тонкий металл;
• Если повреждается пластиковая панель, ее можно легко и быстро заменить на новую, однако это намного дороже, чем приварить металлическую заплатку к металлу.

Хотя в наши дни существуют разные разработки, которые устраняют большинство из перечисленных проблем, довести технологию до идеала все равно пока не удалось. По этой причине из пластика в основном делаются бамперы, декоративные вставки, молдинги, и лишь в некоторых моделях машин – крылья.

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.

Кузов из композитных материалов: преимущества и недостатки

Под понятием композитный подразумевается материал, в состав которого входит более двух составляющих. В процессе создания материала композит приобретает однородную структуру, благодаря чему конечное изделие будет обладать свойствами двух (или более) веществ, из которых состоит сырье.

Нередко композит будет получаться при склеивании или спекании слоев из разных материалов. Нередко для повышения прочности детали каждый отдельный слой армируется, чтобы в процессе эксплуатации материал не отслоился.

Кузов монокок

Самый распространенный композит, применяемый в автомобилестроении это стеклопластик. Материал получается путем добавления полимерного наполнителя в стекловолокно. Из такого материала делаются наружные элементы кузова, например, бамперы, радиаторные решетки, иногда головная оптика (чаще она изготавливается из стекла, а облегченные варианты – из полипропилена). Установка таких деталей позволяет производителю в конструкции несущих частей кузова использовать сталь, но при этом сохранить модель достаточно легкой.

Помимо перечисленных выше достоинств, полимерный материал занимает достойное место в автомобилестроении по следующим причинам:

• Минимальный вес деталей, но в то же время они обладают достойной прочностью;
• Готовое изделие не боится агрессивного воздействия влаги и солнца;
• Благодаря эластичности на стадии сырья производитель может создавать абсолютно разные формы деталей, в том числе самые сложные;
• Готовые изделия выглядят эстетично;
• Можно создавать огромные кузовные детали, а в некоторых случаях даже полностью весь кузов, как в случае с кит-карами (подробней о таких автомобилях читайте в отдельном обзоре).

Однако инновационная технология не может быть полной альтернативой металлу. Вот несколько причин тому:

1. Стоимость полимерных наполнителей очень высокая;
2. Форма для изготовления детали должна быть идеальной. В противном случае элемент получится некрасивым;
3. В процессе изготовления крайне важно соблюдать чистоту рабочего места;
4. Создание прочных панелей требует много времени, так как композит долго высыхает, а некоторые детали кузова многослойные. Часто именно из этого материала изготавливаются сплошные кузова. Для их обозначения используется крылатый термин «монокок». Технология создания монококовых типов кузовов следующая. Слой углеволокна проклеивается полимером. Поверх него укладывается другой слой материала, только так, чтобы волокна располагались в другом направлении, чаще всего под прямым углом. После того, как изделие готово, его ставят в специальную печку и выдерживают определенное время под высокой температурой, чтобы материал запекся и приобрел монолитную форму;
5. Когда ломается деталь из композитного материала, ее крайне сложно отремонтировать (пример того, как ремонтируются автомобильные бамперы, рассказывается здесь);
6. Детали из композитов не перерабатываются, а только уничтожаются.

Ввиду дороговизны и сложности изготовления, обычные дорожные автомобили имеют минимальное количество деталей из стеклопластика или других композитных аналогов. Чаще всего такие элементы устанавливают на суперкар. Пример такого автомобиля – Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Правда, некоторые эксклюзивные модели гражданской серии получают габаритные детали из композита. Примером тому служит BMW М3. У этого автомобиля крыша изготовлена из углеволокна. Материал обладает нужной прочностью, но при этом позволяет переместить центр тяжести ближе к земле, что увеличивает прижимную силу при вхождении в повороты.

Еще одно оригинальное решение в применении легких материалов в кузове авто демонстрирует производитель знаменитого суперкара Corvette. Почти полвека компания использует в модели пространственную металлическую раму, на которую крепятся панели из композитов.

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.

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.

Устройство автомобиля

Тема устройства автомобиля обязательно входит в учебную программу автошкол. На теоретических занятиях ученикам все показывается и объясняется по картинкам, а на практических занятиях открывается капот автомобиля, и инструктор уже наглядно показывает детали и механизмы.

Если вы не собираетесь становиться автомехаником, то знать подробно устройство автомобиля вам ни к чему, однако, зная основные моменты, вы быстрее поймете принципы работы автомобиля и управления им. В этой статье мы поговорим о том, как устроен автомобиль.

Любому человеку известно, что автомобиль – это кузов на колесах. Однако, что заставляет его двигаться?

И так, автомобиль состоит из:

Рассмотрим каждую составляющую более подробно.

Двигатель автомобиля

Двигатель является сердцем автомобиля, источником механической энергии, заставляющей автомобиль двигаться. Самым распространенным является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который состоит из цилиндра и поршня. Тепловая энергия образуется внутри цилиндра, и при сжигании топлива преобразуется в механическую энергию, приводящую в движение автомобиль. Данный процесс происходит с частотой в несколько сотен раз в минуту, что заставляет коленчатый вал двигателя непрерывно вращаться. Подробнее с работой двигателя вас познакомит наше видео.

Кузов автомобиля

Кузов автомобиля может быть с рамной и безрамной конструкцией, однако в современных автомобилях используется безрамная, в которой агрегаты и узлы крепятся к кузову. Данный кузов зовется несущим. В зависимости от типа кузова автомобили подразделяются на классы.

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.

Трансмиссия автомобиля

Трансмиссия автомобиля передает крутящий момент от двигателя к колесам, позволяет его изменять по величине и направлению. На двухосных авто трансмиссия состоит из коробки передач, сцепления, карданной передачи, главной передачи, дифференциала и полуоси.

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.

Коробка передач

Коробка передач является механизмом, преобразующим крутящийся момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам. Благодаря коробке передач автомобиль может ехать вперед и назад, а двигатель может отключаться от ведущих колес.

Коробки передач бывают механическими, автоматическими, роботизированными и бесступенчатыми.

Механическая коробка передач имеет высокий коэффициент полезного действия и меньший вес. Автомобиль с механической коробкой передач отличается динамичным разгоном и экономичным расходом топлива.

Автоматическая коробка передач проста в использовании, однако дольше «думает», переключая передачи, и расходует больше топлива.

Роботизированная коробка передач является симбиозом автоматической и механической коробок, имеет электронное управление сцеплением. Данный вид коробки менее четкий, нежели автоматическая коробка передач.

В бесступенчатых коробках передач отсутствуют сами передачи, то есть ступени, а передаточное число изменяется плавно. Данная коробка передач широко не применяется, поскольку ремень передачи крутящего момента не выносит высокой мощности современных двигателей.

Ходовая часть автомобиля

Ходовая часть автомобиля – это несущий кузов, задний и передний мост, подвеска, колеса и шины.

Подвески бывают различных типов: адаптивными, многорычажными, двухрычажными, для внедорожников, пикапов, грузовиков, полузависимыми задними, зависимыми задними, подвески «Me Pherson» и типа «Де Дион».

Механизм управления автомобиля

Механизм управления автомобиля – это руль и тормоза (дисковые и барабанные). Руль позволяет вам менять направление движения автомобиля, а тормоза регулируют его скорость, останавливают автомобиль и удерживают его на месте.

Электрооборудование автомобиля

Электрооборудование автомобиля позволяет запустить двигатель, прогреть и осветить салон авто, осветить путь в темное время суток, обеспечивает работу противоугонной системы и обладает другими полезными функциями, например, обеспечивает работу автомобильных аудиосистем, что позволяет слушать музыку.

Зная устройство автомобиля, ученику автошколы нужно лишь научиться им управлять. Подробнее с устройством автомобиля вас познакомит видео к статье.

Автор: Виктория Голдина. Дата обновления: 18.10.2016 Перепечатка запрещена. Авторские права охраняются законом.

Из какой стали делают машины. Из какого материала делают кузова автомобилей. левой и правой боковин

Разрабатывая новую модель автомобиля, каждый производитель стремится повысить динамику своей продукции, но вместе с тем не лишить автомобиль безопасности. Хотя динамические характеристики во многом зависят от типа двигателя, немалое значение играет кузов авто. Чем тяжелее он будет, тем больше усилий будет прилагать ДВС для того, чтобы разогнать транспорт. Но если машина будет слишком легкой, это часто отрицательно сказывается на прижимной силе.

Облегчая свою продукцию, производители стремятся улучшить аэродинамические свойства кузова (о том, что такое аэродинамика, рассказывается в другом обзоре). Уменьшение веса транспортного средства осуществляется не только за счет установки агрегатов из легкосплавных материалов, но и благодаря облегченным кузовным деталям. Разберемся с тем, какие материалы используются для изготовления кузовов автомобилей, а также в чем плюсы и минусы каждого из них.

Предыстория автомобильных кузовов

Кузову современного автомобиля уделяется не меньше внимания, чем его механизмам. Вот каким параметрам он должен соответствовать:

1. Прочный. При столкновении он не должен травмировать людей, находящихся в салоне. Жесткость на кручение должна обеспечивать сохранение формы авто при передвижении по неровной местности. Чем меньшим будет этот параметр, тем больше вероятность, что каркас авто деформируется, и транспорт будет непригодным к дальнейшей эксплуатации. Особенное внимание уделяется прочности фронтальной части крыши. Так называемый «лосиный» тест помогает автопроизводителю определить, насколько безопасным будет машина при столкновении с высоким животным, например оленем или лосем (вся масса туши приходится на лобовое стекло и верхнюю перемычку крыши над ним).
2. Современный дизайн. В первую очередь искушенные автомобилисты обращают внимание именно на форму кузова, а не только на техническую часть машины.
3. Безопасность. Все, кто находится в салоне автомобиля, должны быть защищены от внешнего воздействия, в том числе при боковом столкновении.
4. Универсальность. Материал, из которого изготавливается кузов авто, должен выдерживать разные погодные условия. Вдобавок к эстетичности лакокрасочное покрытие используется для защиты материалов, которые боятся агрессивного воздействия влаги.
5. Долговечность. Нередки случаи, когда создатель экономит на материале кузова, из-за чего автомобиль приходит в негодность спустя всего несколько лет эксплуатации.
6. Ремонтопригодность. Чтобы после небольшого ДТП не пришлось выбрасывать автомобиль, изготовление современных типов кузова подразумевает модульную сборку. Это означает, что поврежденную деталь можно заменить на аналогичную новую.
7. Доступная цена. Если кузов автомобиля будет изготовлен из дорогостоящих материалов, на площадках автопроизводителей будет скапливаться огромное количество невостребованных моделей. Такое часто происходит не по причине плохого качества, а из-за дороговизны транспортных средств.

Чтобы модель кузова соответствовала всем этим параметрам, производителям приходится учитывать особенности материалов, из которых изготавливается каркас и наружные панели кузова.

Чтобы производство автомобиля не требовало много ресурсов, инженеры компаний разрабатывают такие модели кузовов, которые позволяют совместить их основную функцию с дополнительными. Например, к конструкции авто крепятся основные агрегаты и детали салона.

Изначально конструкция автомобилей в основе имела раму, к которой крепились остальные узлы машины. Такой тип до сих пор присутствует в некоторых моделях авто. Примером тому служат полноценные внедорожники (у большинства джипов просто усиленная конструкция кузова, но нет рамы, такой тип внедорожников называется кроссовером) и грузовики. На первых автомобилях каждая панель, закрепленная на рамной конструкции, могла изготавливаться не только из металла, но также из дерева.

Первая модель с несущей конструкцией без рамы была Lancia Lambda, сошедшая с конвейера в 1921 году. Цельную стальную конструкцию кузова получила европейская модель Citroen B10, поступившая в продажу в 1924-м г.

Lancia Lambda

Citroen B10

Эта разработка оказалась настолько популярной, что большинство производителей тех времен редко когда отходили от концепции цельностального несущего кузова. Такие машины были безопасными. От стали некоторые фирмы отказывались по двум причинам. Во-первых, этот материал не во всех странах был доступным, особенно в военные годы. Во-вторых, стальной кузов очень тяжелый, поэтому некоторые ради установки ДВС с меньшей мощностью шли на компромисс в материалах кузова.

В период Второй мировой войны во всем мире сталь была дефицитом, так как этот металл полностью шел на военные нужды. Из желания продержаться на плаву, некоторые компании решали производить кузова своих моделей из альтернативных материалов. Так, в те годы впервые появились машины, кузов которых был алюминиевый. Пример таких моделей – Land Rover 1-Series (кузов состоял из алюминиевых панелей).

Другая альтернатива – деревянный каркас. Пример таких автомобилей – Willys Jeep Stations Wagon модификация Woodie.

Так как деревянный кузов не долговечный и нуждался в серьезном уходе, вскоре от этой идеи отказались, а вот что касается алюминиевых конструкций, производители всерьез задумались над внедрением данной технологии в современное производство. Хотя основная кажущаяся причина – нехватка стали, на самом деле не это было побуждающим фактором, из-за которого автопроизводители стали искать альтернативные варианты.

1. С момента всемирного топливного кризиса большинству автобрендов пришлось пересмотреть технологию своего производства. В первую очередь, аудитория, требующая мощных и объемных моторов, резко сократилась по причине дороговизны топлива. Автомобилисты стали искать менее прожорливые машины. А чтобы транспорт при менее объемном двигателе был достаточно динамичным, требовался легкий, но при этом достаточно прочный материал.
2. Во всем мире со временем стали сильнее ужесточаться экологические нормы по выхлопу автотранспорта. По этой причине начала внедряться технология по снижению потребления топлива, повышению качества сгорания воздушно-топливной смеси и увеличению КПД силового агрегата. Для этого нужно уменьшить вес всего авто.

Со временем появились разработки из композитных материалов, которые позволили еще больше снизить вес транспорта. Рассмотрим, в чем особенность каждого материала, который используется для изготовления кузовов автомобилей.

Стальной кузов: преимущества и недостатки

Большинство элементов кузова современного авто изготавливаются из стального проката. Толщина металла в некоторых отделах достигает 2.5 миллиметра. Причем преимущественно в несущей части используется низкоуглеродистый листовой материал. Благодаря этому автомобиль достаточно легкий и одновременно прочный.

На сегодняшний день сталь не в дефиците. Этот металл обладает высокой прочностью, из него можно штамповать элементы разной формы, а детали легко скрепить между собой при помощи точечной сварки. При изготовлении автомобиля инженеры уделяют внимание пассивной безопасности, а технологи – простоте обработки материала, чтобы себестоимость транспорта, насколько это возможно, была невысокой.

А для металлургии самая сложная задача состоит в том, чтобы угодить и инженерам, и технологам. Учитывая желаемые свойства, был разработан специальный сорт стали, который обладает идеальным сочетанием способности к вытяжке и достаточной прочности готового изделия. Это упрощает производство кузовных панелей и повышает надежность каркаса авто.

Вот еще некоторые плюсы стального кузова:

• Ремонт стальных изделий самый легкий – достаточно купить новый элемент, например, крыло, и заменить его;
• Его легко утилизировать – сталь отлично поддается вторичной переработке, благодаря чему у производителя всегда есть возможность получить дешевое сырье;
• Технология изготовления стального проката проще, чем обработка легкосплавных аналогов, поэтому сырье стоит дешевле.

Несмотря на эти преимущества, у стальных изделий есть несколько существенных недостатков:

1. Готовые изделия самые тяжелые;
2. На незащищенных деталях быстро появляется ржавчина. Если элемент не защитить лакокрасочным покрытием, повреждение быстро приведет кузов в негодность;
3. Чтобы листовая сталь имела увеличенную жесткость, деталь нужно много раз штамповать;
4. Ресурс у стальных изделий самый маленький по сравнению с цветными металлами.

На сегодняшний день свойство стали повышается за счет добавления в состав некоторых химических элементов, повышающих ее прочность, устойчивость к окислению и характеристик пластичности (сталь марки TWIP способна растягиваться до 70%, а максимальный показатель ее прочности составляет 1300МПа).

Из чего делают кузова автомобилей?

Ни в одном другом элементе автомобиля не использовано так много разнообразных материалов, как в кузове. В данной статье мы поговорим из чего делают кузова автомобилей? Какие технологии появились?

Для изготовления кузова необходимо сотни отдельных частей, которые затем нужно соединить в одну конструкцию, соединяющую в себе все части современного автомобиля. Для легкости, прочности, безопасности и минимальной стоимости кузова конструкторам необходимо все время идти на компромиссы, искать новые технологии, новые материалы.

Рассмотрим недостатки и преимущества основных материалов, используемых при изготовлении кузовов авто.

Сталь для кузова автомобиля

Основные детали кузова изготовляют из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс и стекла

. Причем
предпочтение отдается низкоуглеродистой листовой стали толщиной 0,6…2,5 мм
.

Это вызвано ее высокой механической прочностью, недефицитностью, способностью к глубокой вытяжке (можно получать детали сложной формы), технологичностью соединения деталей сваркой. Недостатками этого материала являются высокая плотность (кузова получаются тяжелыми) и низкая коррозионная стойкость, требующая сложных и дорогостоящих мероприятий по защите от коррозии

Сталь имеет хорошие свойства, позволяющие изготавливать детали различной формы, и с помощью различных способов сварки соединять необходимые детали в целую конструкцию. Разработан новый сорт стали, позволяющий упростить производство и в дальнейшем получить заданные свойства кузова.

Изготавливается кузов в несколько этапов.

С самого начала изготовления из стальных листов, имеющих разную толщину, штампуются отдельные детали. После эти детали свариваются в крупные узлы и с помощью сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут роботы, но и ручные виды сварки также применяются.

Преимущества стали:

• низкая стоимость,
• высокая ремонтопригодность кузова,
• отработанная технология производства и утилизации.

Недостатки стали:

Кузов Mercedes-Benz CL является примером гибридной конструкции, т.к. при изготовлении применялись – алюминий, сталь, пластик и магний

. Из стали изготовлены днище багажного отделения и каркас моторного отсека, и некоторые отдельные элементы каркаса. Из алюминия изготовлен ряд наружных панелей и деталей каркаса. Из магния изготовлены каркасы дверей. Из пластика изготавливают крышку багажника и передние крылья.

Алюминий для кузова автомобиля

Алюминиевые сплавы для изготовления автомобильных кузовов начали использовать относительно недавно. Используют алюминий при изготовлении всего кузова или его отдельных деталей

– капот, двери, крышка багажника.

Алюминиевые сплавы применяются в ограниченном количестве. Поскольку прочность и жесткость этих сплавов ниже, чем у стали, поэтому толщину деталей приходится увеличивать и существенного снижения массы кузова получить не удается. Кроме того, шумоизолирующая способность алюминиевых деталей ниже, чем стальных, и требуются более сложные мероприятия для достижения акустической характеристики кузова.

Алюминиевый кузов: преимущества и недостатки

Раньше алюминий использовался только для изготовления панелей, которые закреплялись на стальной конструкции. Современные разработки производства алюминия позволяют использовать материал также и для создания элементов каркаса.

Хотя этот металл по сравнению со сталью менее подвержен воздействию влаги, он обладает меньшей прочностью и механической эластичностью. По этой причине для снижения массы авто данный металл используется при создании дверей, ляд багажников, капотов. Чтобы использовать алюминий в каркасе, производителю приходится увеличивать толщину изделий, что часто работает против облегчения транспорта.

Плотность алюминиевых сплавов намного меньше, чем у стали, поэтому в машине с таким кузовом гораздо хуже шумоизоляция. Чтобы в салон такого автомобиля поступало минимум наружных шумов, производитель использует особенные технологии шумоподавления, из-за чего автомобиль будет стоить дороже по сравнению с аналогичным вариантом, имеющим стальной кузов.

Изготовление алюминиевого кузова на первых этапах схоже с процессом создания стальных конструкций. Сырье разбивается в листы, затем они штампуются в соответствии с нужным дизайном. Детали собираются в общую конструкцию. Только для этого используется аргоновая сварка. В более дорогих моделях используется лазерная точечная сварка, особенный клей или заклепки.

Аргументы в пользу алюминиевого кузова:

• Листовой материал легче штампуется, поэтому в процессе изготовления панелей требуется не такое мощное оборудование, как для штамповок из стали;
• По сравнению со стальными кузовами идентичная форма, выполненная из алюминия, будет легче, а прочность в то же время остается на одинаковом уровне;
• Детали легко обрабатываются и поддаются вторичной переработке;
• Материал более долговечный по сравнению со сталью – он не боится воздействия влаги;
• Стоимость технологического процесса изготовления меньше по сравнению с предыдущим вариантом.

Не все автомобилисты соглашаются на покупку авто с алюминиевым кузовом. Причина в том, что даже при незначительном ДТП ремонт машины будет дорогостоящим. Само сырье стоит больше, чем сталь, а если деталь нужно менять, автовладельцу придется искать специалиста, у которого есть специальное оборудование для качественного соединения элементов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

Пластиковый кузов: преимущества и недостатки

Вторая половина ХХ-го века ознаменовалась появлением пластика. Популярность такого материала объясняется тем, что из него можно изготовить любую конструкцию, которая будет намного легче даже алюминия.

Пластик не нуждается в лакокрасочном покрытии. Достаточно добавить в сырье нужные красители, и изделие приобретает нужный оттенок. К тому же оно не выцветает и его не нужно перекрашивать, когда на нем появляются царапины. По сравнению с металлом пластик более долговечный, он вообще не вступает в реакцию с водой, поэтому он не ржавеет.

Модель Хади имеет пластиковый кузов

Стоимость изготовления пластиковых панелей намного ниже, так как для тиснения не нужны мощные прессы. Разогретое сырье текучее, благодаря чему форма кузовных деталей может быть абсолютно любой, чего сложно достичь при использовании металла.

Несмотря на эти явные преимущества, у пластика есть очень большой недостаток – его прочность напрямую связана с условиями эксплуатации. Так, если температура воздуха на улице опускается ниже нуля, детали становятся хрупкими. Даже небольшая нагрузка может привести к тому, что материал лопнет или разлетится на куски. С другой стороны, с повышением температуры увеличивается его эластичность. Некоторые типы пластмасс деформируются при нагреве на солнце.

Вот по каким еще причинам пластиковые кузова менее практичны:

• Поврежденные детали поддаются вторичной переработке, однако для этого процесса нужно специальное дорогостоящее оборудование. То же касается производства пластмассы.
• Во время изготовления пластмассовых изделий в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ;
• Из пластмассы нельзя изготавливать несущие части кузова, так как даже крупный кусок материала не такой прочный, как тонкий металл;
• Если повреждается пластиковая панель, ее можно легко и быстро заменить на новую, однако это намного дороже, чем приварить металлическую заплатку к металлу.

Хотя в наши дни существуют разные разработки, которые устраняют большинство из перечисленных проблем, довести технологию до идеала все равно пока не удалось. По этой причине из пластика в основном делаются бамперы, декоративные вставки, молдинги, и лишь в некоторых моделях машин – крылья.

Кузов из композитных материалов: преимущества и недостатки

Под понятием композитный подразумевается материал, в состав которого входит более двух составляющих. В процессе создания материала композит приобретает однородную структуру, благодаря чему конечное изделие будет обладать свойствами двух (или более) веществ, из которых состоит сырье.

Нередко композит будет получаться при склеивании или спекании слоев из разных материалов. Нередко для повышения прочности детали каждый отдельный слой армируется, чтобы в процессе эксплуатации материал не отслоился.

Кузов монокок

Самый распространенный композит, применяемый в автомобилестроении это стеклопластик. Материал получается путем добавления полимерного наполнителя в стекловолокно. Из такого материала делаются наружные элементы кузова, например, бамперы, радиаторные решетки, иногда головная оптика (чаще она изготавливается из стекла, а облегченные варианты – из полипропилена). Установка таких деталей позволяет производителю в конструкции несущих частей кузова использовать сталь, но при этом сохранить модель достаточно легкой.

Помимо перечисленных выше достоинств, полимерный материал занимает достойное место в автомобилестроении по следующим причинам:

• Минимальный вес деталей, но в то же время они обладают достойной прочностью;
• Готовое изделие не боится агрессивного воздействия влаги и солнца;
• Благодаря эластичности на стадии сырья производитель может создавать абсолютно разные формы деталей, в том числе самые сложные;
• Готовые изделия выглядят эстетично;
• Можно создавать огромные кузовные детали, а в некоторых случаях даже полностью весь кузов, как в случае с кит-карами (подробней о таких автомобилях читайте в отдельном обзоре).

Однако инновационная технология не может быть полной альтернативой металлу. Вот несколько причин тому:

1. Стоимость полимерных наполнителей очень высокая;
2. Форма для изготовления детали должна быть идеальной. В противном случае элемент получится некрасивым;
3. В процессе изготовления крайне важно соблюдать чистоту рабочего места;
4. Создание прочных панелей требует много времени, так как композит долго высыхает, а некоторые детали кузова многослойные. Часто именно из этого материала изготавливаются сплошные кузова. Для их обозначения используется крылатый термин «монокок». Технология создания монококовых типов кузовов следующая. Слой углеволокна проклеивается полимером. Поверх него укладывается другой слой материала, только так, чтобы волокна располагались в другом направлении, чаще всего под прямым углом. После того, как изделие готово, его ставят в специальную печку и выдерживают определенное время под высокой температурой, чтобы материал запекся и приобрел монолитную форму;
5. Когда ломается деталь из композитного материала, ее крайне сложно отремонтировать (пример того, как ремонтируются автомобильные бамперы, рассказывается здесь);
6. Детали из композитов не перерабатываются, а только уничтожаются.

Ввиду дороговизны и сложности изготовления, обычные дорожные автомобили имеют минимальное количество деталей из стеклопластика или других композитных аналогов. Чаще всего такие элементы устанавливают на суперкар. Пример такого автомобиля – Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Правда, некоторые эксклюзивные модели гражданской серии получают габаритные детали из композита. Примером тому служит BMW М3. У этого автомобиля крыша изготовлена из углеволокна. Материал обладает нужной прочностью, но при этом позволяет переместить центр тяжести ближе к земле, что увеличивает прижимную силу при вхождении в повороты.

Еще одно оригинальное решение в применении легких материалов в кузове авто демонстрирует производитель знаменитого суперкара Corvette. Почти полвека компания использует в модели пространственную металлическую раму, на которую крепятся панели из композитов.

Легкие металлы

До сегодняшнего дня продолжаются дискуссии о целесообразности применения легких металлов в кузовостроении, так как используя их, можно существенно уменьшить вес конструкции. Как ни интересны алюминиевые кузова специальных (гоночных и спортивных) автомобилей и автобусов, тем не менее вероятность применения алюминиевого листа для массового производства легковых автомобилей мала по следующим причинам:

Источник http://https://ilifia-club.ru/tehobsluzhivanie/iz-chego-delayut-mashiny.html
Источник http://https://drajver.ru/tehobsluzhivanie/iz-chego-delayut-korpus-avtomobilya.html