Конструкция кузова автомобиля

Изначально при конструировании автомобилей, в качестве несущей системы использовалась рама. Она представляла собой основу, на которую крепились узлы и агрегаты транспортного средства. Все вместе это называлось шасси. Кузов автомобиля крепился к шасси при помощи болтов и являлся съемным элементом автомобиля.

На сегодняшний день, далеко не все транспортные средства имеют рамную конструкцию. Как правило, это грузовые автомобили и некоторые внедорожники. Рама позволяет значительно увеличить нагрузку на транспортное средство в ходе его эксплуатации. Для легковых автомобилей рама не используется. Современные технологии сборки кузова обеспечивают ему необходимую жесткость и прочность. Кузова, не имеющие раму, называются несущими.

Конструкция несущего кузова

Несущий кузов автомобиля, представляет собой сложную конструкцию из отдельных панелей, соединенных друг с другом при помощи сварки. Они изготавливаются из листового железа, жесткость которым придают ребра и усилители. Данная конструкция получается достаточно прочной и легкой.

Несущий кузов автомобиля можно разделить на три основные части:

Передняя часть кузова

Основными элементами передней части несущего кузова являются передние лонжероны. Они представляют собой полые балки, которые привариваются к щитку моторного отсека и к нижней части передних брызговиков. Лонжероны являются самыми прочными элементами передней части. В них предусмотрены специальные зоны смятия, которые гасят фронтальный удар.

Брызговики представляют собой панель вокруг колеса, обеспечивающую защиту от попадания грязи в моторный отсек. Они имеют усиленные области, которые называются чашки. Чашки служат надежной опорой для передних стоек подвески. Брызговики частично приварены к лонжеронам и имеют верхний усилитель.

Еще одним элементом передней части, является суппорт радиатора. Он крепится к обоим лонжеронам, что придает дополнительную жесткость конструкции. Суппорт радиатора является основой для крепления радиатора охлаждения, радиатора кондиционера, вентиляторов и других элементов передней части автомобиля. Так же суппорт крепится к верхним усилителям брызговика.

Усилитель бампера предназначен для основного гашения фронтального удара. Он тоже крепится к лонжеронам. И придает дополнительную жесткость передней части кузова.

В качестве дополнительного усиления конструкции, может использоваться подрамник. Он располагается в передней нижней части между лонжеронами.

Необходимо заметить, что суппорт радиатора, подрамник и усилитель бампера являются съемными элементами и могут крепиться к кузову при помощи болтов. Несъемные элементы крепятся при помощи точечной сварки. Когда все элементы передней части в сборе, они составляют крепкую конструкцию, на которой размещаются детали двигателя и передней подвески.

Центральная часть кузова

Основным элементом жесткости центральной части автомобиля можно назвать днище. Чаще всего днище является одной штампованной деталью. Оно имеет ребра жесткости и усиление в местах крепления сидений.

Дополнительным усилением днища автомобиля являются пороги. Пороги расположены в нижней части дверных проемов. Они привариваются к днищу и служат опорой для средних стоек автомобиля.

По бокам, с обеих сторон, расположены стойки.

Стойки – это вертикальные элементы кузова. Они обеспечивают необходимую защиту центральной части в случае переворота транспортного средства, а так же при боковых ударах.

Крыша устанавливается на боковые стойки. Она тоже имеет ребра жесткости, которые придают конструкции дополнительную прочность.

Еще одним элементом центральной части, является задняя полка. Она представляет собой панель, расположенную под задним стеклом. Конструкция седанов предполагает наличие задней перегородки, которая отделяет центральную часть и багажное отделение.

К съемным элементам центральной части относятся двери. В закрытом состоянии они также придают дополнительную прочность кузову транспортного средства.

Задняя часть кузова

Особую прочность задней части придают задние лонжероны. Они крепятся к полу багажника и изготавливаются из высокопрочной стали.

Пол багажника является штампованным элементом. Он имеет ребра жесткости. В современных автомобилях форма пола багажника позволяет разместить запасное колесо. Пол крепится к задним лонжеронам, к задним брызговикам и к задней панели.

Задние брызговики имеют усиленные чашки, которые удерживают элементы подвески.

Задние крылья тоже являются элементами несущего кузова автомобиля. Они также усиливают конструкцию придавая ей жесткость и прочность.

Заключение

При изготовлении элементов несущего кузова автомобиля используют различные типы стали. В местах, где необходимо обеспечить дополнительную прочность применяют высокопрочный и ультра высокопрочный вид стали.

Зная конструкционную особенность автомобиля, можно значительно упростить и ускорить некоторые кузовные работы.

Типы, конструктивные элементы автомобильного кузова и названия деталей

Любой легковой автомобиль построен на базе кузова, и это самая большая деталь автомобиля, которая выполняет много функций. Особая конструкция кузова позволяет автомобилю выдерживать нагрузки при движении и поглощать энергию удара в случае аварии. Также эта часть машины служит основанием, на котором крепятся все функциональные детали и узлы. Производители легковых машин выпускают самые различные варианты кузовов, что делает каждую модель уникальной по внешним признакам. Однако те же производители придерживаются основных параметров при изготовлении, которые характеризуют тип кузова и вариант его исполнения.

Основные типы

Прежде чем разобрать, из чего состоит кузов легкового автомобиля, нужно выделить основные типы его исполнения. Легковые машины серийного производства выпускаются в таких основных типах:

Есть и другие типы, но эти три являются основными и наиболее распространенными.

Кузов типа седан являются самыми популярным. Серийный седан имеет четыре двери для пассажиров, моторный отсек и багажный. Такой тип кузова является наиболее оптимальным для перевозки пассажиров и небольшого багажа.

Хетчбэк представляет собой машину с двумя дверями для пассажиров, моторный отсек и багажное отделение, не разделенное с салоном. Такой тип имеет ограничения по перевозимому грузу, а также не очень удобен для перевозки пассажиров. Однако такое исполнение имеет свои преимущества. Автомобили в таком типе кузова имеют более низкий вес и размеры, что положительно сказывается на его экономичности относительно расхода топлива.

Легковые машины в кузове универсал рассчитаны на усиленные нагрузки. Багажное отделение таких машин отличается увеличенным объемом, что не мешает оставаться салону в полноценном размере. Устройство универсала дает возможность еще больше расширить багажное отделение за счет складывания задних пассажирских сидений.

Материал и технология изготовления

Кузов современного легкового автомобиля изготавливается из высокопрочной стали, которая проходит несколько этапов обработки. Небольшая толщина используемого металла позволяет намного уменьшить общий вес машины, что положительно сказывается на его динамике и экономичности. Несмотря на маленькую толщину стали, конструкция кузова рассчитана таким образом, что он является одновременно и легким, и прочным.

На большинстве современных авто кузовные детали скрепляются между собой точечной сваркой. Это позволяет обеспечить надежность соединения элементов и уменьшить количество кромок и острых углов, которые наиболее уязвимы по отношению к коррозии. В перспективе автомобильная промышленность будет применять лазерное сваривание деталей. Такой подход сводит к минимуму наличие выпуклостей и впадин на швах, а конструкция кузова станет более простой и надежной.

Общее устройство кузова

Чтобы разобраться, из чего состоит кузов легкового автомобиля, следует рассмотреть основные детали, которые входят в его устройство. Для более простого понимания, устройство кузова автомобиля можно условно разделить на три отсека. Из чего же состоит кузов? Общая схема расположения частей следующая:

• моторная зона – предназначена для расположения силового агрегата и дополнительно выполняет функцию пассивной безопасности автомобиля;
• пассажирская часть – нужна для размещения пассажиров и органов управления автомобилем;
• багажный отсек – используется для багажа;

Рассмотрим, из чего состоит каждый из этих элементов более подробно.

Моторная часть состоит из следующих основных деталей:

• передние верхняя и нижняя поперечины;
• фронтальные лонжероны;
• нижняя поперечина для расположения двигателя.

Схема моторного отсека устроена таким образом, что при столкновениях энергию удара принимают на себя лонжероны и передняя балка. Деформируясь, они уменьшают нагрузку на пассажирский отсек. Такая конструкция повышает шансы водителя и пассажиров уберечься от травм в ДТП.

Схема расположения деталей пассажирского отсека легкового авто следующая:

• нижняя передняя балка под лобовым окном;
• передняя и задняя поперечины крыши;
• боковой лонжерон крыши;
• передние, боковые и задние стойки;
• пороги;
• днище;
• усиливающие конструкции днища.

В других источниках названия деталей кузова могут незначительно отличаться, однако сути дела это не меняет. Приведенная схема позволяет в общих чертах разобраться, из чего состоит кузов и каково его устройство.

Все части пассажирского отсека легкового авто имеют необходимую жесткость, которая обеспечивает надежное крепление облицовочных и функциональных деталей. Помимо этого устройство пассажирской части делается таким образом, чтобы обеспечить максимальную пассивную защиту в случае боковых столкновений.

Багажный отсек легкового авто состоит из задней панели и крыльев. Схема этого отделения разработана таким образом, что его устройство позволяет выдерживать нагрузки от полезного багажа, а также обеспечить пассивную безопасность в случае ударов в заднюю часть автомобиля.

Устройство кузова легковых машин зависит от модели, производителя и других деталей. Однако в большинстве серийно выпускаемых машин схема расположения кузовных деталей примерно одинакова. Резкое отличие имеют только спортивные автомобили и прототипы концептуально новых моделей, произведенных в количестве нескольких единиц. Кузов таких машин может иметь иную конструкцию.

Что такое и из чего состоит кузов легкового автомобиля

Автомобиль состоит из множества элементов, которые слаженно работают вместе. Основными из них принято считать двигатель, ходовую часть и трансмиссию. Однако, все они закреплены на несущей системе, которая и обеспечивает их взаимодействие. Несущая система может быть представлена разными вариантами, но наиболее популярным является кузов автомобиля. Это важный конструктивный элемент, который обеспечивает крепление составных частей транспортного средства, размещение пассажиров и грузов в салоне, а также воспринимает все нагрузки во время движения.

Назначение и требования

Если двигатель называют сердцем автомобиля, то кузов – это его оболочка или тело. Как бы то ни было, именно кузов является самым дорогим элементом машины. Основное его назначение – это защита пассажиров и внутренних компонентов от воздействия окружающей среды, размещение посадочных мест и прочих элементов.

Кузов автомобиля

Как к важному конструктивному элементу к кузову предъявляются определенные требования, среди которых:

• стойкость к коррозии и долговечность;
• сравнительно небольшая масса;
• необходимая жесткость;
• оптимальная форма, чтобы обеспечить ремонт и обслуживание всех агрегатов автомобиля, удобство погрузки багажа;
• обеспечение необходимого уровня комфорта для пассажиров и водителя;
• обеспечение определенного уровня пассивной безопасности при столкновении;
• соответствие современным стандартам и тенденциям в дизайне.

Компоновка кузовов

Несущая часть автомобиля может состоять из рамы и кузова, только кузова или быть комбинированной. Кузов, который выполняет функции несущей части, так и называется несущим. Именно такой тип наиболее распространен на современных автомобилях.

Также кузов может быть выполнен в трех объемах:

Однообъемный выполняется как цельный корпус, который объединяет отделение для двигателя, пассажирский салон и багажный отсек. Такая компоновка соответствует пассажирским (автобусы, микроавтобусы) и грузопассажирским автомобилям.

Двухобъемный имеет две зоны пространства. Пассажирский салон, объединенный с багажником, и моторный отсек. К такой компоновке относятся хэтчбек, универсал и кроссовер.

Трехобъемный состоит из трех отсеков: пассажирского, отсека для двигателя и багажного отделения. Это классическая компоновка, которой соответствуют седаны.

Разные компоновки можно рассмотреть на рисунке ниже, а более подробно почитать в нашей статье о типах кузовов.

Компоновка кузовов

Устройство

Несмотря на разнообразие компоновок, кузов легкового автомобиля имеет общие элементы. Они показаны на рисунке ниже и включают в себя:

1. Передние и задние лонжероны. Представляют собой прямоугольные балки, которые обеспечивают жесткость конструкции и гашение колебаний.
2. Передний щит. Отделяет моторный отсек от пассажирского.
3. Передние стойки. Также обеспечивают жесткость и крепят крышу.
4. Крыша.
5. Задняя стойка.
6. Заднее крыло.
7. Багажная панель.
8. Средняя стойка. Обеспечивает жесткость кузова, изготавливается из прочной листовой стали.
9. Пороги.
10. Центральный тоннель, где располагаются различные элементы (выхлопная труба, карданный вал и т.д.). Также увеличивает жесткость.
11. Основание или днище.
12. Надколесная ниша.

Детальное устройство кузова автомобиля

Конструкция может быть иной в зависимости от типа кузова (седан, универсал, микроавтобус и т.д.). Особое внимание в конструкции уделяется несущим элементам, таким как лонжероны и стойки.

Жесткость

Жесткость – это свойство кузова автомобиля сопротивляться динамическим и статистическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Она напрямую влияет на управляемость.

Чем выше жесткость, тем лучше управляемость автомобиля.

Жесткость зависит от типа кузова, общей геометрии, количества дверей, размера машины и окон. Большую роль также играет крепление и положение лобового и заднего стекол. Они могут увеличить жесткость на 20-40%. Для большего увеличения жесткости устанавливаются различные распорки-усилители.

Наиболее устойчивыми считаются хэтчбеки, купе и седаны. Как правило, это трехобъемная компоновка, которая имеет дополнительные перегородки между багажным отделением и двигателем. Недостаточную жесткость показывают кузова типа универсал, пассажирский, микроавтобус.

Есть два параметра жесткости – на изгиб и на кручение. На кручение проверяют сопротивление при давлении в противоположных точках относительно его продольной оси, например, при диагональном вывешивании. Как уже было сказано, современные автомобили имеют цельный несущий кузов. В таких конструкциях жесткость обеспечивается главным образом за счет лонжеронов, поперечных и продольных балок.

Материалы для изготовления и их толщина

Прочность и жесткость конструкции можно увеличить за счет толщины стали, но это скажется на массе. Кузов должен быть легким и одновременно прочным. Это обеспечивается за счет применения низкоуглеродистой листовой стали. Отдельные детали изготавливаются путем штамповки. Затем части прочно соединяются друг с другом точечной сваркой.

Основная толщина стали составляет 0,8-2 мм. Для рамы применяется сталь толщиной 2-4 мм. Наиболее важные детали, такие как лонжероны и стойки, изготавливаются из стали, чаще всего легированной, толщиной 4-8 мм, большегрузные автомобили – 5-12 мм.

Плюс низкоуглеродистой стали в том, что она хорошо подвергается формовке. Можно сделать деталь любой формы и геометрии. Минус в низкой устойчивости к коррозии. Для повышения стойкости к коррозии листы стали подвергаются оцинковке или добавляется медь. Лакокрасочное покрытие также защищает от коррозии.

Наименее важные детали, которые не несут основной нагрузки, изготавливаются из пластмасс или сплавов алюминия. Это снижает вес и стоимость конструкции. На рисунке показаны материалы и их прочность в зависимости от назначения.

Материалы для изготовления кузова

Алюминиевый кузов

Современные конструкторы постоянно ищут способы снижения массы без потери жесткости и прочности. Одним из перспективных материалов является алюминий. Масса алюминиевых деталей в 2005 году в европейских автомобилях составила 130 кг.

Сейчас активно применяется материал пеноалюминий. Это очень легкий и одновременно жесткий материал, который хорошо поглощает удар при столкновении. Пенистая структура обеспечивает высокую термостойкость и шумоизоляцию. Минусом данного материала является его высокая стоимость, примерно на 20% дороже традиционных аналогов. Широко применяют алюминиевые сплавы концерны «Ауди» и «Мерседес». Например, за счет таких сплавов удалось значительно снизить массу кузова Ауди А8. Она составляет всего 810 кг.

Алюминиевый кузов Audi A8

Кроме алюминия рассматриваются пластиковые материалы. Например, инновационный сплав «Fibropur», который по жесткости практически не уступает стальным листам.

Кузов является одним из важнейших конструктивных компонентов любого автомобиля. От него во многом зависит масса, управляемость и безопасность транспортного средства. Качество и толщина материалов сказывается на долговечности и устойчивости к коррозии. Современные автопроизводители все чаще применяют углепластик или алюминий, чтобы снизить массу конструкции. Главное, чтобы кузов смог обеспечить максимально возможную безопасность для пассажиров и водителя в случае столкновения.