147220 (Общее устройство автомобиля и двигателя)

РЕФЕРАТ

На тему: Общее устройство автомобиля. Общее устройство двигателя

Общее устройство автомобиля

Классификация автомобилей

Автомобиль как самоходный экипаж для безрельсовых дорог имеет ог-ромное значение в жизни страны. Автомобильный транспорт в возрастающей степени переключает на себя многообразные перевозки с железнодорожного транспорта.

Современному автомобилю предшествует длительный путь зарождения и развития. Идея самодвижущегося экипажа появилась не одно столетие тому назад и развитие этого устройства шло в направлении совершенствования его. Первоначальным этапом в зарождении современного автомобиля является разработка различных самоходных устройств, двигавшихся при помощи мус-кульной силы. Затем стали появляться тепловые двигатели (паровые, внут-реннего сгорания), заменившие мускульную силу. Более подходящим оказал-ся двигатель внутреннего сгорания, давший толчок для создания остальных частей автомобиля.

Вместе с совершенствованием автомобиля развивалось и его производ-ство. Строились автомобильные и агрегатные заводы.

Развитие отечественной автомобильной техники подчинено решению задачи полного удовлетворения потребностей в различных автомобильных перевозках.

Особенностью отечественного автомобилестроения является построение различных модификаций на базе основных моделей, что облегчает эксплуата-цию и ремонт автомобилей.

В табл. 1 приведены основные характеристики современных отечест-венных автомобилей.

Все автомобили разделяются на транспортные и специальные. Группа транспортных автомобилей составляется из грузовых и пассажирских, к спе-циальным относятся автокраны, автопогрузчики, пожарные, уборочные, подъемники, буровые и др.

Грузовые автомобили разделяются на бортовые и специализированные; первые имеют платформу с бортами, а вторые вместо платформы оборудованы специальным кузовом для перевозки промышленных товаров, строительных материалов, продуктов питания, жидкости и др.

Грузовые автомобили различаются по грузоподъемности (тоннажу) на: легкие — Ючен (1000 кГ), малые — 10—24 кн (1000—2400 кГ), средние — 25—50 кн (2500—5000 кГ), тяжелые — 60—120 кн (6000— 12000 к Г) и сверхтяжелые более 150 кн (15000 кГ).

Пассажирские автомобили разделяются на две основные разновидно-сти: автобусы и легковые.

Признаками различия автобусов являются назначение и емкость. По назначению автобусы делятся на городские, междугородные и туристские; по емкости городские бывают малые—для перевозки до 25 пассажиров, средние — до 60 пассажиров (около половины мест для сидения) и большие — до 100 пассажиров и более (около Ч3 мест для сидения); для туристов используют средние и малые городские автобусы; междугородные автобусы имеют сред-нюю вместимость. Междугородные и туристские автобусы отличаются повы-шенной комфортабельностью.

Легковые автомобили различаются по рабочему объему двигателя (литражу): микролитражные —до 0,8; малолитражные — среднелит-ражные (среднего класса) — и большого литража (высшего класса) —

Разновидностями легковых автомобилей являются санитарные, скорой медицинской помощи, с грузовыми отделениями и др., отличающиеся кузо-вами определенного назначения.

Современный автомобиль относится к сложным машинам. Количество деталей автомобиля измеряется тысячами. Тем не менее у большинства ав-томобилей принципы устройства и действия их элементов, а также общая схема одинаковы. Поэтому для облегчения изучения устройства автомобиля можно воспользоваться некоторым условным упрощением как в соответст-вующих схемах всего автомобиля, так и его элементов.

При очень большом типаже подвижного состава автомобильного транс-порта основные массовые перевозки являются грузовыми и пассажирскими; первые выполняются преимущественно бортовыми моделями, а вторые — ав-тобусами городского типа.

Так как из перечисленного выше подвижного состава основными яв-ляются грузовые автомобили Г'АЗ-53, ЗИЛ-130, МАЗ-500 и легковой ГАЗ-24, автобус ЛиАЗ-677, то на их базе целесообразно строить изучение устройства автомобиля.

За основу изучения устройства автомобиля принимается наиболее рас-пространенный тип транспортного автомобиля — двухосный, с задними ве-дущими колесами и передним расположением двигателя.

При всем разнообразии автомобилей и составляющих их элементов каждый автомобиль можно условно разделить на три основные части: двига-тель, шасси, кузов с кабиной.

Двигатель преобразует тепловую энергию, выделяющуюся в процессе сгорания топлива, в механическую, затрачиваемую на передвижение автомо-биля.

Шасси обеспечивает передачу мощности двигателя ведущим колесам, преобразовывает вращательное движение, получаемое от двигателя, в посту-пательное движение всего автомобиля, осуществляет взаимодействие с доро-гой и обеспечивает управление автомобилем.

В кузове располагаются пассажиры или грузы.

В свою очередь основные части автомобиля также состоят из отдельных элементов.

На рис. 1 изображена упрощенная схема автомобиля в плане. Двигатель 1 представляет собой компактный агрегат по сравнению с шасси и кузовом, состоящий из цилиндров с кривошипно-шатунными механизмами, распределительных механизмов, систем питания, зажигания, охлаждения, смазки.

Шасси, являясь основой построения автомобиля, состоит из агрегатов, расположенных в различных местах автомобиля и разделяющихся на три группы: силовую передачу, ходовую часть и органы управления.

При помощи силовой передачи мощность двигателя подводится к ведущим колесам; она состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи, дифференциала и полуосей.

Сцепление 6 предназначено для временного отсоединения коробки передач 7 от двигателя на момент переключения передач ( с последующим плавным соединением с двигателем). Коробка передач в основном служит для увеличения крутящего момента, получаемого от двигателя путем включения одной из комбинаций имеющихся в ней шестерен; при этом соответственно изменяется скорость движения•. Вместе с тем коробка передач служит и для осуществления заднего хода. Двигатель, сцепление и коробка передач выполняются в одном блоке, называемом силовым блоком.

Расположенное за коробкой передач карданное устройство (шарниры 8 и вал 10) служит для передачи усилия от коробки передач, закрепленной с двигателем на раме, к главной передаче 13, находящейся в заднем мосту, который может перемещаться относительно рамы при деформации упругого звена между мостом и рамой. Карданная передача передает крутящий момент от коробки передач заднему мосту под переменным углом и при изменяющемся расстоянии между ними.

В главной передаче происходит дальнейшее после коробки передач увеличение крутящего момента и передача движения под прямым углом от карданного вала к приводным валам (полуосям) 12 колес. Вместе с главной передачей расположен дифференциал, позволяющий получать в случае необходимости (обычно на поворотах) разную скорость колес. Полуоси находятся в картере 14 ведущего (заднего) моста, и наружные концы их соединены в ведущими колесами 11.

Ходовая часть автомобиля состоит из элементов, непосредственно опирающихся на дорогу, задних и передних колес 5 с шинами, а также картера заднего моста, передней оси 2, подвески (на схеме — рессоры 3), обеспечивающей упругое соединение заднего моста и передней оси с рамой 9; рама является основой для соединения частей автомобиля в одно целое и относится к ходовой части. Упругая подвеска и шины позволяют смягчать толчки и удары, воспринимаемые колесами от неровностей дороги.

К органам управления относятся тормозная и рулевая системы. Тормоз-ная система состоит из тормозов 4, расположенных на колесах, и привода к ним; она служит для снижения скорости, остановки π удержания автомобиля на месте.

Общее устройство двигателя

Карбюраторный четырехтактный двигатель

Автомобильный двигатель относится к тепловым машинам, в которых тепловая энергия сжигаемого топлива превращается в механическую работу; топливо (обычно жидкое) вводится непосредственно в рабочие цилиндры и там сжигается. Выделяющееся тепло преобразуется в механическую работу; такие двигатели называются двигателями внутреннего сгорания. Механиче-ская работа, отдаваемая двигателем, расходуется на преодоление сопротивле-ний движению автомобиля.

Автомобильные двигатели разделяются на две группы в зависимости от способа воспламенения топлива; в более распространенных карбюраторны двигателях воспламенение сжатой смеси осуществляется электрической искрой, а в дизельных двигателях топливо воспламеняется в среде сжатого воздуха, имеющего высокую температуру.

Каждая группа двигателей в свою очередь делится на два вида но
типу рабочего процесса: двухтактные и четырехтактные; широко при
меняются последние.

На рис. 3 показана простейшая схема карбюраторного четырехтактного двигателя и основные его положения. В вертикально расположенном цилиндре 1 двигается вниз и вверх поршень 5, шарнирно соединенный при помощи пальца 6 с верхней головкой шатуна 7. Нижняя головка последнего охватывает шейку 8 коленчатого вала 10, опорами которого являются подшипники 11, закрепленные в картере 12. Шейки вала, лежащие в опорах, называют коренными шейками коленчатого вала; щеку 9 колена вала с шатунной и коренной шейками называют кривошипом. Для управления впуском смеси топлива с воздухом и выпуском отрабатывающих газов служат клапаны впускной 2 и выпускной 4.

Для воспламенения смеси топлива с воздухом в цилиндре карбюраторного двигателя используется электрическая свеча 3, ввернутая в головку цилиндра; между электродами свечи в необходимый момент проскакивает искра.

Сочетание деталей «цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал» обеспечивает преобразование прямолинейного, возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала (поршень действует на шатун, а шатун — на коленчатый вал). Поршень движется в пределах от крайнего верхнего положения (верхняя мертвая точка — в. м. т.) до крайнего нижнего положения (нижняя мертвая точка — н. м. т.); в этих положениях шатун и кривошип располагаются на одной вертикали, и поршень на момент останавливается, меняя направление своего движения. Расстояние между крайними положениями поршня называется ходом поршня; по величине он равен двум радиусам кривошипа. Каждому ходу поршня соответствует половина оборота кривошипа.

В процессе движения поршня объем цилиндра над поршнем непрерывно изменяется в пределах от минимального (при верхнем положении поршня — объем камеры сжатия V_c) до максимального (при нижнем положении поршня — полный объем . Разница между этими объемами, равная объему описываемому поршнем за один ход,

называется рабочим объемом, а отношение объема над поршнем при его нижнем положении к объему над поршнем в его верхнем положении называется степенью сжатия:

На рис. 4 и 5 изображены схемы одноцилиндрового карбюраторного четырехтактного двигателя в разрезе с нижними и верхними клапанами.

Рабочий процесс карбюраторного четырехтактного двигателя

Основной задачей рабочего процесса двигателя является наиболее эффективное сжигание вводимого в цилиндр топлива, которым обычно служит бензин. Смесь паров бензина с необходимым для сгорания количеством воздуха называется горючей смесью, она приготовляется В специальном устройстве, называемом карбюратором.

В начале первого хода поршня открывается впускной клапан (точка на графике, изображенном на рис. 6, а) и за счет разрежения над опускающимся поршнем в цилиндр засасывается из карбюратора свежая горючая смесь. Цилиндр наполняется смесью до момента прихода поршня в нижнее положение, после чего впускной клапан закрывается (точка а). Таким образом, поршень совершает свой первый ход, называемый тактом всасывания (впуска); при этом кривошип делает первую половину оборота, повернувшись на угол 3,14 рад (180°). В процессе всасывания выпускной клапан закрыт. Такт впуска протекает при давлении в цилиндре (прямая fa на графике работы) около 0,08 Мн/м² (0,8 кГ/см²). К концу впуска смесь нагревается на С от горячих стенок цилиндра и оставшихся газов. За-