Как подразделяются автомобили по типу шасси
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:
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:
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:
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:
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:
Недостатками будут неизбежные затраты из-за невозможности дублирования функций кузова и шасси одними и теми же узлами:
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 наземной техники
Многие люди при упоминании слова шасси представляют себе колесо самолета или автомобиля. Однако это далеко не так. Колесо — это всего лишь движитель в общей конструкции шасси. Шасси же автомобильной техники — это скорее рама, на которую крепиться все узлы и оборудование.
История создания шасси
Шасси транспортного средства, передвигающегося по грунту или искусственному дорожному покрытию — это совокупность различных агрегатов и устройств составляющих ходовую часть, трансмиссию и элементы управления, которые собраны в единую конструкцию. В классическом понимании — это механическое устройство имеющее колеса или гусеницы без кабины, ДВС и кузова.
Точкой отсчета в истории создания шасси наземного транспортного средства можно считать изобретение колеса со ступицей. Такие колеса насаживались на неподвижную ось и вращались независимо друг от друга. На повозку обычно устанавливали одну, две оси. С развитием гужевого транспорта появилась рессорная подвеска, которая вошла в конструкцию этого простейшего шасси.
первое простейшее шасси транспортного средства
С возникновением самодвижущихся повозок в конструкции шасси появляются новые элементы, такие как управляемые передние колеса и трансмиссия, которая приводила во вращательное движение ведущие колеса автомобиля. В середине восьмидесятых годов XIX века была изобретена пневматическая шина и шасси приобретает вид близкий к современному.
Шасси автомобиля Татра Т11
По мере развития техники шасси различной конструкции появляется в авиации, железнодорожном и водном транспорте.
Характеристики шасси
Назначение шасси наземного ТС
Виды шасси
рамное автомобильное шасси
шасси для мотоцикла
Другое значение термина
В настоящее время автомобильные заводы выпускают базовые грузовые автомобили под маркировкой «шасси», которые не попадают под классическое определение этой конструкции.
Отличие заключается в том, что на полнокомплектную рамную конструкцию шасси устанавливается двигатель с выхлопной системой, кабина со всеми приборами, прокладывается электрооборудование и устанавливается весь комплект светотехники.
Такие модели автомобилей с маркировкой «шасси» предназначены для последующей доукомплектации различными видами кузовов, или установки на них разнообразного специального оборудования, типа кранов, манипуляторов, гидроподъемников, буровых установок и цистерн разного назначения.
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.
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.
Коротенькое видео, как работает дифференциал.
Ходовая часть
К ходовому блоку ТС относятся оси (передние и задние), на грузовых машинах и внедорожниках мосты (передний и задний), подвеска (передняя и задняя), ступицы и колеса, на ж/д составах тележки. Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль. Железнодорожный транспорт опирается на специальную ходовую часть, представленную в виде тележек. Тележки в свою очередь состоят из 2 или 3 колесных пар с буксами, рессорного подвешивания, тормозного оборудования.
Подвеска автомобильного транспорта.
Это устройство непосредственно соединяет колеса, оси и неразъемные мосты с несущей конструкцией, рамой или кузовом. Вместе с колесами оно снижает вибрации и гасит колебания, передаваемые от дорожного покрытия на несущую конструкцию, а также обеспечивает нужное положение колес относительно рамы.
В состав подвески входят следующие элементы:
По типу подвески подразделяются на:
Независимые, называются так, потому что между колесами нет связей. Это такие конструкции как:
Зависимые, это когда противоположные колеса жестко соединены между собой балкой. Они могут быть:
Колесо с подвеской соединяется ступицей. Основным ее элементом является подшипниковый узел.
Система управления
Данная система нужна по двум причинам — изменение направления движения и изменения скорости движения. А также удержания направления и скорости движения.
Она включает в себя рулевое управление, управляющий механизм (руль и педали), усилитель РУ и тормозную систему с гидро или пневмоприводом.
Спецификация
Особенности конструкции шасси для ТС перемещающихся в водной среде и в авиации
Для транспортных средств, основной средой рабочего применения которых является вода, шасси, подобного классическим конструкциям для наземного транспорта, не существует.
Тем не менее, используя определение одного из назначений этой конструкции, как движущего устройства, преобразующего крутящий момент двигателя в поступательное движение ТС, можно предположить, что движущие механизмы старых колесных пароходов являются таким шасси для водного транспорта.
В современных условиях на лодках малого водоизмещения активно используются транцевые колеса. Их устройство является достаточно простым. Это колесо с пневмошиной, имеющее подшипник вращения, который одевается на поворотный рычаг. Этот рычаг является жесткой стойкой. При фиксации в нижнем положении эти транцевые колеса обеспечивают перемещение лодки по прибрежной поверхности. После захода в воду колеса на рычагах поворачиваются в верхнее положение и не мешают дальнейшему передвижению по воде.
Энтузиасты конструируют небольшие ТС типа «Сармат», которые благодаря пневматическим колесам особо большого размера держатся на плаву и способны передвигаться в водной среде.
Характерными представителями класса «амфибия», то есть машин способных передвигаться как по суше, так и по воде являются серийно выпускаемые плавающие вездеходы и болотоходы. Они могут быть колесными, как например плавающее колесное шасси БАЗ 5937 или ЗИС-485(БАВ), или гусеничными, как например ТМ-140 или МЛТБ.
Отличительными особенностями устройства шасси для этих машин является наличие специальных поплавков и полная герметизация кузова и агрегатов машин. Кроме того они оборудуются дополнительным водометным двигателем, для более энергичного передвижения по воде.
Конструкция шасси современных самолетов предназначена для обеспечения передвижения авиационного аппарата по аэродрому и максимального смягчения энергии удара при касании колесами самолета при посадке.
Для этих целей передняя стойка является поворотной, а на основных колесах оборудованы тормоза, имеющие возможность несинхронного растормаживания, с целью обеспечения эффективного разворота.
Стойки выполняют роль несущих конструкций и одновременно являются амортизирующими устройствами. Для прочности конструкции имеется система рычагов и опор. Кроме колес, самолеты могут комплектоваться лыжами для посадки на снег и поплавками для посадки на воду.
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.
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.
Что такое шасси автомобиля? 2 современных типа конструкции
Чтобы понять, что такое шасси современного автомобиля и как оно видоизменилось со времени производства первых машин, нужно сначала разобраться с конструкцией самого транспортного средства, в которой этот ходовой элемент играет важную роль. Кроме него имеются еще две базовые части любой машины: двигатель и кузов.
Само шасси является сложной системой, в которой собраны вместе узлы ходовой части транспортного средства, система управления движением и трансмиссии. Оно отвечает за его ходовые характеристики транспортного средства, обеспечивая восприятие и последующую передачу сил, действующих на автомобиль во время его движения.
Конструктивные особенности
У первых автомобилей шасси было выполнено в виде рамы из двух продольно расположенных балок, соединённых идущими крест-накрест поперечинами, на которые устанавливались колеса. Это была рамная конструкция, на которой располагались места для:
Кузовная часть обычно имела большие размеры и выполняла дополнительную функцию для размещения водительских и пассажирских мест и защиты их от осадков и ветра во время поездки. Сегодня такую конструкцию имеют стандарты для шасси магистральных грузовиков. Сегодня на легковых авто, в том числе и на внедорожниках, шасси имеют иной тип схемы. От рамы отказались в 1920 годах после создания машин с кузовной частью несущего типа. К 1950 годах полностью была разработана общая концепция такой конструкции для легковых и грузовых авто различных классов и автобусов:
Элементы конструкции
Современное автомобильное шасси имеет прочные и долговечные элементы и системы, которые располагаются между кузовной конструкцией, двигателем и дорожным полотном. Именно эти детали и узлы шасси обеспечивают движение транспортного средства, возможность управлять им и отвечают за комфорт пассажиров во время поездки. Современная конструкция шасси включает в себя такие важные детали, обеспечивающие нижеперечисленные возможности:
Несущим элементом в грузовиках выступает рама, выполняющая функции остова такого транспортного средства.
Функциональность
Шасси в легковых моделях сегодня решает три основные задачи:
Использующееся для тракторов и спецтехники самоходное шасси до сих пор выполняет функции несущей конструкции, на которой, как и прежде, устанавливаются все важные элементы такого транспортного средства.
В современных легковых авто мотор и иные важные элементы вместе с водителем и пассажирами располагаются внутри кузовной конструкции. При этом во время движения машины находящиеся внутри такой коробки люди не испытывают никакого дискомфорта. Колесная база в такой конструкции может осуществлять движение по дорожному покрытию любого качества.
В современном автомобиле систему из узлов и механизмов, обеспечивающих комфортное движение АТС по поверхности любого типа называют ходовой частью машины, состоящей из:
Эти элементы обеспечивают плавность движения автомобиля по дороге любого типа. На подрамник шасси устанавливается кузов, мотор и другие важные узлы современного автомобиля. С переднего и заднего моста вращательное движение передаётся на колёса, обеспечивая таким образом движение машины.
При оптимальном расчёте структурной эффективности удаётся передавать нагрузки с подвески на кузовную часть в специальных точках крепления, что позволяет существенно уменьшить вес кузова машины. При распределении нагрузок в стороне от таких точек крепления приводит к увеличению веса кузовной части легкового автомобиля.
Подвеска
К основному узлу ходовой части автомобиля любой модели относится и подвеска, от которой зависят устойчивость машины на дороге во время движения, безопасность и комфорт процесса вождения. С момента появления первого в мире авто инженерами было придумано большое количество видов подвесок, но наибольшее распространение получили конструкции зависимого и независимого типа. Они отличаются способом соединения колёс, расположенных на одной оси.
Зависимая подвеска
В этой конструкции колёса жёстко связаны осью между собой. У неё есть свои преимущества и недостатки. Достоинством её является создание максимального сцепления поверхности колеса с дорожным полотном, когда машина совершает поворот по гладкой дороге. В этот момент оба колеса не меняют своего положения на вертикальной оси за счет создания жёсткой фиксации.
Недостатки проявляются при поездке по неровной поверхности дороги, когда при наезде одного колеса на препятствие происходит наклон оси и на другом. В результате снижается комфортность передвижения и уменьшается равномерное сцепление поверхности колёс с дорожным покрытием. Сегодня зависимую конструкцию не устанавливают на передней оси легковых авто, его заменили на МакФерсон.
Устанавливают зависимую схему только на заднюю колёсную ось в виде конструкций для ведущей и ведомой задней оси. В первом случае ставят мост, подвешенный на продольных рессорах или продольных направляющих рычагов на некоторых внедорожниках и пикапах.
Для ведомой задней оси применяется задняя балка или торсионы, работающие на скручивание. Этот тип применяется обычно на бюджетных моделях с передним приводом.
Независимая подвеска
В этой схеме колеса одной оси не связываются жёстко друг с другом, поэтому изменения положения одного колеса не влияет на другое. При независимости работы на разных концах оси обеспечивается равномерное сцепление поверхности колёс с дорожным полотном при прохождении неровностей на дороге и более комфортный режим езды для водителя и пассажиров. В такой схеме неподрессорные массы имеют меньший объем, и у разработчиков новых конструкций автомобильных шасси есть возможность за счёт замены конфигурации и материалов и дальше уменьшать их объём и вес, делая автомобиль более скоростным и комфортным. Недостатком является изменение параметров положения развала-схождения и ширины колеи во время работы.
Классификация шасси
На современных транспортных средства используются два типа шасси:
Современные авто оборудуют ходовыми конструкциями различного типа:
От конструкционных особенностей схемы зависят ходовые и эксплуатационные характеристики той или иной модели авто.
Шасси грузовых автомобилей
Грузовики обычно оборудуют лонжеронными рамами, соединёнными друг с другом балками трубчатой, Х- или К-образной формы. В месте, на которое оказывается повышенная нагрузка, используется швеллер с большим диаметром, что позволяет добиваться нужной грузоподъёмности.
Чаще всего грузовые машины имеют параллельную рамную конструкцию, в которой на всём её протяжении балки находятся на одном и том же расстоянии друг от друга. На внедорожниках лонжероны могут иметь расхождение осей по вертикали и горизонтали.
На конструкции хребтового типа имеется только одна балка, установленная продольно и скреплённая поперечинами. За счёт наличия в ней полости большого диаметра можно разместить в ней детали трансмиссии. В отличие от лонжеронов она обладает повышенной устойчивостью к кручению и позволяет использовать независимую подвеску для переднего и заднего привода.
Рама вильчато-хребтового типа отличается характерными разветвлениями в виде вилки на обоих её концах. Она позволила совместить характеристики балки хребтового типа и обычной рамной конструкции.
Кроме вышеперечисленных схем, используемых обычно на грузовом автотранспорте и машинах с повышенной проходимостью, имеется так называемое самоходное шасси, которое ставят на трактора, спецтехнику различного типа.
Кроме этого имеются ещё авиационные типы конструкций, позволяющие небольшим самолётам плавно перемещаться по поверхности во время взлёта и посадки. В отличие от автомобильных аналогов они могут иметь не только колёса, но также поплавки или и лыжи, в зависимости от условий использования самолётной техники.
Часто неопытные владельцы машин путают шасси с автомобильным приводом, забывая о том, что последний вместе с колёсами является составным элементом системы, передающей усилие мотора на движитель и колёсную базу.
Заключение
Автомобильное шасси является важным конструктивным элементом в в любом автомобильном виде транспорта, в котором находятся все основные детали и механизмы, обеспечивающие восприятие и передачу сил для последующего движения машины. Разнообразие современных конструкций позволяет создавать различные модели авто с разнообразными ходовыми характеристиками и кузовной частью. При выборе подходящей модели современного автомобиля всегда следует обращать внимание на тип установленного в нём шасси.