ЛЕКЦИЯ 1. Кузова автомобилей

1. Кузова легковых автомобилей и их типы.

Кузов легкового автомобиля выполняет две функции: 1) образует замкнутое пространство для размещения водителя, пассажиров и багажа; 2) целиком или частично (при наличии рамы) служит не­сущей системой.

Рис. 19.3. Лонжеронные рамы:

в — с прямыми лонжеронами; б — с усилителями; в — с изогнутымилонжеронами;

г — переменной ширины; д — с крестообразной поперечиной

Кузов можно представить состоящим из двух частей: верхней, или собственно кузова, и нижней—основания, включающего в себя панель пола и образующего вместе с порогами, усилителями И рамой (при ее наличии) базу для крепления двигателя, транс­миссии и ходовой части.

По конструктивным особенностям кузова легковых автомоби­лей делят на каркасные и несущие. Каркасный кузов представляет собой пространственную стержневую систему, выполненную из замкнутых тонкостенных профилей, к которым прикреплены на­ружные и внутренние панели.

Каркас несущих кузовов жестко соединен с панеля­ми электродуговой сваркой в 6...10 тыс. точек. Такой кузов имеет неразъемный стальной корпу, к которому прикреплены капот двигателя, передние и задние двери и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, передний и задний бамперы, декоративные накладки и т. д.).

Корпус кузова представляет собой жесткую сварную конструк­цию. Она состоит из предварительно собранных узлов: основания, левой и правой боковин с задними крыльями, передних кры­льев, крыши и задней части корпуса. Основание кузова уси­лено продольными балками и поперечинами. С основанием со­единены передняя и задняя части кузова. Боковины и крыша цельноштампованные. Кузова в основном изготовляют из низко­углеродистой стали толщиной 0,6... 1,5 мм, имеющей хорошую штампованность и свариваемость. Для этой цели используют так­же алюминиевые сплавы и пластмассы.

Рис. 19.7 Кузов автомобиля ВАЗ-2121:

1 – корпус; 2- капот двигателя; 3 -задняя дверь; 4 -багажное отделение; 5 -передняя дверь, 6- переднее крыло; 7- боковина; 8 - крыша; 9- задняя часть корпуса; 10- основание

2. Кузова автобусов.

Кузов автобуса состоит из стержневого каркаса и листовой об­шивки. Элементы обшивки соединены с соответствующими эле­ментами каркаса, образуя плоские или изогнутые панели. Про­дольные элементы каркаса бортов кузова называют поясами. При этом выделяют подоконный, надоконный и нижний обвязочный пояса. Пояса продолжаются на передних и задних частях кузова. Вертикальные элементы каркаса бортов, передней и задней частей кузова называют стойками.

Кузова автобусов классифицируют по способу восприятия ста­тических (изгибных) нагрузок: рамный (статическая нагрузка и реакции подвески воспринимаются рамой, эластично-соединенной с кузовом); с несущим основанием (статическая нагрузка и реакции воспринимаются преимущественно основанием, жестко связан­ным с кузовом); несущий (статическая нагрузка полностью распре­деляется по всем его элементам).

Масса кузова с оборудованием составляет 47...53 % снаряжен­ной массы автобуса.

Преимущество рамной конструкции — возможность унифика­ции с грузовым автомобилем, недостаток — большая собственная масса. Переход от рамной конструкции к несущему кузову обеспе­чивает уменьшение массы автобуса на 1000...1400 кг.

При изготовлении кузовов автобусов часто используют “сэндвич”-панели. Они состоят из двух параллельных тонких пластин (из стали, алюминиевых сплавов или пластмассы) и расположен­ного между ними среднего слоя — наполнителя (из древесины, пропитанной и формованной бумаги, пенопласта). Все слои соединяют специальным клеем.

3. Кузова грузовых автомобилей

Кузов грузового автомобиля состоит из двух раздельных элемен­тов: кабины водителя и кузова для груза. Конструкция кабины каркасно-панельная. Фундаментом служит каркас основания (пола), выполненный из штампованных панелей толщиной до 1,5 мм. Дверной проем выполняют цельноштампованным из листа толщиной 1,2...1,5 мм.

К возможным неисправностям рамы относят искажение ее геометрической формы, появление трещин и погнутостей в про­дольных балках и поперечинах, ослабление заклепочных соеди­нений.

Если при осмотре обнаружена заметная деформация рамы, то проверяют степень искажения ее геометрической формы. После снятия кабины и платформы раму очищают от грязи и измеряют ее ширину спереди и сзади. Например, у грузовых автомобилей ГАЗ разница в значениях ширины рамы должна быть не более 4 мм. Погнутость рамы может быть установлена измерением диа­гоналей между поперечинами рамы на отдельных ее участках. Раз­ница в значениях длины диагоналей на отдельном участке рамы между поперечинами должна быть не более 5 мм. Расстояние, рав­ное длине базы автомобиля, должно быть одинаковым с правой и левой сторон рамы.

При техническом обслуживании ходовой части проверяют со­стояние окраски рамы с целью предупреждения ее коррозии.

Ослабление заклепок выявляют легким постукиванием про­дольных балок. При этом ослабевшие заклепки издают характерный дребезжащий звук.

4. Конструктивные особенности кузовов легковых автомобилей

История зарубежного и отечествен­ного автомобилестроения свидетельст­вует об использовании на ранних ста­диях кузовов легковых автомобилей рамной конструкции. Рама предназна­чалась для крепления кузова и всех ме­ханизмов автомобиля, являлась само­стоятельным узлом, воспринимающим все нагрузки, возникающие при движе­нии. Автомобили с рамной несущей конструкцией кузова могут иметь раз­ные варианты формы, которая опреде­ляется функциональным назначением автомобиля и не ограничивается жест-костными требованиями к кузову.

Принципиальным поворотом в ис­тории создания и взглядах на назначе­ние кузова явился выпуск в 50-х годах безрамных автомобилей с несущими кузовами. Кузов стал основой автомо­биля, его главным элементом. Однако отсутствие рамы привело к возникно­вению более высоких напряжений и вибраций в кузове.

Безрамные кузова были оснащены крыльями, вмонтированными в кор­пус, а конструкции самих кузовов стали иметь большое количество по­лостей. Усиленный коробчатым про­филем пассажирский салон вместе с полом (днищем), а также моторным и багажным отсеками образуют в совре­менном легковом автомобиле стабиль­ный крутильно-жесткий кузов. Он до­полнительно усиливается элементами жесткости, профилями, желобками и приваренными панелями внешней об­лицовки, чтобы защитить сидящих внутри пассажиров от внешних воз­действий.

Для оценки жесткости отдельных частей кузова следует знать, в каких точках или на каких его участках про­исходит вход или передача статичес­ких или динамических нагрузок. При этом учитывают, прежде всего, жест­кость мест крепления двигателя, под­весок и осей, рессор и амортизаторов, рулевого и тормозного механизмов, сиденья водителя и точки установки домкрата. Эти места концентрации на­грузок дополнительно усилены соот­ветствующими профилями таким об­разом, чтобы происходила передача сил при всех эксплуатационных ситуа­циях. Несмотря на частичные разли­чия современных легковых автомоби­лей, конструктивная концепция несу­щих кузовов у них похожа.

При проектировании передней части автомобиля должны быть реше­ны две проблемы, которые, на первый взгляд, кажутся взаимоисключающи­ми. С одной стороны, здесь располо­жены передняя подвеска и, как прави­ло, двигатель с коробкой передач, от работы которых возникают значитель­ные эксплуатационные нагрузки. Это означает, что должна быть обеспечена абсолютная жесткость и стабильность этой части кузова при любых ситуаци­ях. С другой стороны, при столкнове­нии автомобиля максимальная сила удара должна быть принята и погаше­на за счет деформации именно этой части кузова. При незначительных аварийных повреждениях автомобиля жесткость элементов передка кузова должна быть такой, чтобы, по возможности, сила удара гасилась до мест крепления подвески и двигателя с ко­робкой передач. В случае возникнове­ния значительных аварийных нагру­зок конструкция этой части кузова должна обеспечивать восприятие этой силы за счет деформации нижней части кузова, обеспечивая при этом перемещение двигателя и коробки передач вниз, под безопасный пасса­жирский салон. Жесткость передних дверных стоек должна быть такой, чтобы исключить возможность само­произвольного открытия или заклини­вания дверей. Рама лобового стекла не должна смещаться вниз или как-то ме­нять своего положения, иначе стекло выпадет и станет дополнительным ис­точником травматизма.

Передние лонжероны некоторых конструкций кузовов проектируются в соответствии с их функциональным на­значением, т. е. для обеспечения надеж­ного и стабильного положения при­крепленных к ним передней подвески, двигателя и рулевого управления. Такие абсолютно жесткие передние лонжероны при сильных аварийных по­вреждениях неизбежно вызывают бес­контрольную деформацию всей кон­струкции кузова вплоть до пассажир­ского салона. По-другому обстоит дело с многократно изогнутыми несущими элементами передней части кузова, как, например, у автомобиля "Фольксваген-П". Энергия удара при столкнове­нии автомобиля гасится в многочислен­ных изгибах рамы, имеющей из-за этого малый момент продольного со­противления. Это означает, что даже при относительно небольшом столкно­вении возникают повреждения в этих изгибах рамы, препятствующие даль­нейшему распространению деформа­ции кузова. Кроме того, такая кон­струкция передних лонжеронов сущест­венно упрощает технологию ремонта аварийного кузова, так как имеется возможность замены поврежденных элементов в зависимости от степени де­формации.

По последним данным, кузов, сконструированный для надежной защиты пассажиров и одновременно учиты­вающий ремонтную технологичность, создан фирмой БМВ в модели Е32. Впервые удалось энергию удара отвес­ти в амортизатор, расположенный перед лонжеронами кузова. В результате этого происходят только частич­ные повреждения на концах лонжеро­нов, которые устраняются без снятия двигателя и подвески. Такая система гашения аварийной энергии обеспечи­вает надежную защиту пассажиров.

Задняя часть кузова автомобиля в современных моделях конструируется таким образом, чтобы места крепления задней оси находились в конце пасса­жирского салона. Это означает, что имеется возможность замены некото­рых поврежденных элементов при не­значительных аварийных деформациях кузова без нарушения мест крепления задней оси.

При проектировании задней части кузова легкового автомобиля должны соблюдаться два требования. Во-пер­вых, следует обеспечить безопасность пассажиров, находящихся в задней части пассажирского салона, и, во-вто­рых, — добиться увеличения объема багажного отделения. Рациональное решение этих требований состоит в со­здании жесткой и стабильной кон­струкции этой части кузова легкового автомобиля, включающей задние уси­лители крыши, арки задних колес и часть пола багажного отделения.

Согласно существующей мировой классификации Союза работников тех­нического надзора, все элементы кузо­ва подразделяются: на несущие пер­вичные и вторичные; детали облицов­ки. К первичным несущим элементам и узлам кузова относятся: главные лонжероны; основной поперечный лонжерон; стойки дверей; места креп­лений (двигателя и коробки передач;

передней и задней подвесок; амортиза-торных стоек и амортизаторов; рас­порки тяг; рулевого управления; глав­ного тормозного цилиндра и опоры Педали тормоза; дверных петель и замков; буксирного устройства). Вторичными несущими элементами и уз­лами кузова считаются: малые парал­лельные продольные и поперечные лонжероны; диагональные полые рас­порки; надколесные арки; пол кузова, включая полые профили; крылья, если они приварены к корпусу; наружные приваренные декоративные панели, если на них установлены приборы сиг­нализации и освещения. К деталям об­лицовки относятся: передняя и задняя панели; крылья, соединенные с кузо­вом при помощи резьбовых элементов;

капот; крышка багажника; пол багаж­ника, если он не является местом креп­ления буксирного устройства (фар-копа).

Массовый выпуск автомобилей вы­звал необходимость в уменьшении толщины листа металла, из которого изготавливали кузов. Автомобили с несущими кузовами стали более проч­ными вследствие большей жесткости кузова, технологичнее вследствие меньшего числа деталей и сборочных операций, а также экономичнее в ре­зультате снижения массы.

При эксплуатации автомобилей ис­правное состояние кузова нарушается, снижается работоспособность, и при определенных условиях наступает его предельное состояние. Под предель­ным состоянием несущей конструкции кузова понимают такое состояние, при котором его дальнейшее использова­ние по назначению недопустимо по ус­ловиям безопасности перевозки пасса­жиров, либо нецелесообразно по эко­номическим соображениям, либо восстановление его исправного состоя­ния технически невозможно или эко­номически неоправданно.

Долговечность кузова в зависимос­ти от условий эксплуатации и характе­ра использования автомобиля можно оценивать величиной пробега или ка­лендарной продолжительностью экс­плуатации. Так, например, у легковых автомобилей, эксплуатирующихся в такси, предельное состояние кузова наступает по пробегу автомобиля в те­чение 2—3 лет работы, в то время как автомобиль такой же модели может достичь такого же состояния через 8 лет и более, находясь в личном поль­зовании.

Рис. 1.1. Кузов легкового автомобиля несущей конструкции:

а — седан: б — универсал

Рис.1.2. Элементы несущей конструкции корпуса кузова

Рис. 1.3. Конфигурация основных коробчатых сечений кузовов автомобилей ВАЗ:

1 — стойка брызговика: 2, 3 — соответственно нижняя и верхняя поперечины передней панели; 4 — передний лонже­рон; 5 — передняя стойка с щитком передка и крылом; б — арка наружная с боковиной и задним крылом; 7 —ниж­няя часть двери: 8, 9 — соответственно внутренняя и наружная полости порога; 10 — передняя поперечина пола; 11 —передняя кромка капота;

12— нижняя поперечина задней панели; 13— задняя поперечина пола; 14— надстав­ка заднего пола

ЛЕКЦИЯ 2. Характеристика повреждений кузова легвого автомобиля

1. Безопасность кузова легкового автомобиля

Для повышения безопасности ис­пользования автомобиля предназначе­ны конструкции кузовов с зонами кон­тролируемой деформации, т. е. кузова заранее имеют запрограммированную деформацию элементов кузова в зави­симости от интенсивности аварийного столкновения.

Проблема безопасности автомоби­ля охватывает три области: активную безопасность, пассивную и безопас­ность при несчастном случае.

К области активной безопасности относится все, что снижает вероят­ность возникновения ДТП. Требова­ния к автомобилю в части его актив­ной безопасности приводят к измене­нию конструкции кузова.

Развитие конструкций несущих ку­зовов легковых автомобилей привело к увеличению поверхности остекления и улучшению функциональности пас­сажирского салона. В этом отношении многое определено такими понятиями, как комфортабельность езды, легкость управления автомобилем и т. п. Поло­жения таких элементов активной без­опасности, по отношению к сиденью водителя, как указатели, переключате­ли, рычаги, зеркала и даже пепельни­ца и прикуриватель должны отвечать требованиям эргономики. Кроме того, хорошо спроектированное сиденье обеспечивает вентиляцию, надлежащее положение тела, правильное кровооб­ращение и свободу движения рук, уменьшает усталость водителя. Эффек­тивность светотехнических устройств, стеклоочистителей и системы обдува стекол, зеркал, противосолнечных ко­зырьков и других элементов, улучша­ющих обзорность, также ведет к сни­жению появления аварийной ситуа­ции.

В части активной безопасности одним из факторов, возможно наиваж­нейшим, на который кузов может ока­зывать влияние, является психика че­ловека. Установлено, что в плохом и грязном кузове водитель имеет значи­тельно большую тенденцию к плохому поведению на дороге, чем водитель, работающий в хороших условиях.

Пассивная безопасность основана на уменьшении для водителя и пасса­жиров тяжести последствий при ДТП. К элементам конструкции кузова, обеспечивающим пассивную безопас­ность кузова легкового автомобиля, относятся: переменная жесткость кор­пуса кузова; элементы интерьера кузо­ва; конструктивное исполнение бампе­ров и буферов.

Требования пассивной безопаснос­ти кузова предусматривают наличие жесткого пассажирского салона, а его передняя и задняя части должны быть при определенных нагрузках сминае­мыми.

Задачей деформируемых зон кузова является поглощение кинетической энергии удара, причем такое, чтобы энергия была погашена раньше, чем деформация дойдет до салона. Сминание передка и задка должно быть мак­симальным, чтобы обеспечить по возможности меньшее замедление и, сле­довательно, меньшую нагрузку на на­ходящихся в автомобиле пассажиров. Для этого передок кузова может иметь специальные участки деформа­ции (рис. 1.4). При наезде на препят­ствие эти участки складываются, по­глощая основную часть кинетической энергии удара.

Среднюю часть кузова, наоборот, усиливают для получения максималь­ной жесткости. Создание безопасного кузова требует усиления практически всех элементов корпуса в этой зоне. Стойки, пороги и усилители крыши имеют повышенную толщину метал­ла, что значительно увеличивает жест­кость наружных панелей кузова. Места же соединения элементов кор­пуса средней части кузова для по­вышения прочности, как правило, проваривают при его изготовлении сплошным швом.

Заднюю часть кузова проектируют аналогично передку, однако сминае-мость ее предусматривается на боль­шую величину.

Неравномерная жесткость корпуса кузова, при которой пассажирский отсек является по возможности наибо­лее жестким, а передняя и задняя части кузова по отношению к нему более эластичными, т. е. выполняющи­ми роль амортизаторов, предохраняет пассажиров от раздавливания в случае столкновения автомобиля.

Рис. 1.4. Аварийные повреждения кузовов лег­ковых автомобилей:

а — деление кузова по зонам повреждений (/— VIII);

б — диаграммы распределения числа повреждений (%) кузовов по зонам

Важную роль в конструкции безопасного кузова играют бамперы и буферы. Форма, способ их крепления к кузову и материалы, из которых они выполнены, должны обеспечивать наибольшее поглощение энергии удара. При установке жесткого бам­пера на кузов требуется, чтобы креп­ление его было упругим. Для этого бамперы имеют специальную энерго­поглощающую конструкцию крепления — пружинного, гидравлического или газового типа. Энергия удара в этом случае расходуется на преодо­ление сопротивления пружины или движению поршня амортизатора, за­полненного жидкостью или газом. Эф­фективность амортизирующих бампе­ров проверяют испытанием автомоби­ля на столкновение с неподвижным препятствием при скорости 30 км/ч, при этом деформации кузова бытьнедолжно.

Дата добавления: 2015-09-04