Что такое шасси в автомобиле: назначение, принцип работы. Шасси это у машины.

Содержание

По этим причинам четкое разделение шасси и кузова не применяется к спортивным и бизнес автомобилям высокого класса, где основное внимание уделяется производительности для потребителя, а не оптимизации производства.

Шасси наземной техники

Многие люди при слове «шасси» представляют себе колесо самолета или автомобиля. Однако это далеко от реальности. Колесо является лишь приводом для общей конструкции шасси. Шасси автомобиля больше похоже на раму, к которой крепятся все компоненты.

Шасси транспортного средства, движущегося по земле или по дороге, представляет собой сочетание различных узлов и устройств, включая ходовую часть, компоненты трансмиссии и органы управления, соединенные в единую конструкцию. В классическом понимании это колесное или гусеничное механическое устройство без кабины, двигателя или кузова.

Изобретение колеса со ступицей можно рассматривать как отправную точку в истории шасси наземных транспортных средств. Эти колеса были установлены на неподвижной оси и вращались независимо друг от друга. Повозка обычно имела одну или две оси. С развитием транспортных средств, запряженных животными, появилась подвеска, которая была встроена в это примитивное шасси.

Первое более простое автомобильное шасси

С появлением самоходных автомобилей в шасси были добавлены новые элементы, такие как передние ведущие колеса и коробка передач, которая заставляла вращаться ведущие колеса. В середине 1980-х годов были изобретены пневматические шины, а шасси стало напоминать современный автомобиль.

Шасси Tatra T11

По мере развития технологий появились различные конструкции шасси для воздушного, железнодорожного и водного транспорта.

Характеристики шасси

Назначение шасси наземного ТС

для того чтобы обеспечить движение путем передачи крутящего момента от коленвала двигателя на ведущие колеса, изменяя его параметры в требуемых для движения пределах;
для уменьшения нагрузок на ТС при движении по неровностям;
для выдерживания заданного направления или изменения траектории движения ТС, а также для торможения и обеспечения стояночного положения ТС.

Виды шасси

Автомобильное шасси — для легковых и грузовых машин, прицепов и полуприцепов.
Тракторное шасси — оно может быть колесным и гусеничным.
Шасси для мотоциклов, трициклов и квадрациклов.
Шасси для самоходной и несамоходной специальной техники. Это шасси также может быть как на колесном ходу, так и на гусеничном.
Шасси для трамваев и железнодорожного транспорта.
Шасси для вездеходов типа «амфибия».

шасси ТС, монтирующееся на сварной раме, изготовленной из высокопрочных стальных швеллеров — это законченная конструкция, которая способна передвигаться на колесах или гусеницах. Такую конструкцию используют при изготовлении грузовых автомобилей, тракторов, прицепов и полуприцепов, внедорожников (типа SUV), вездеходов, специальной техники и железнодорожных вагонов;
шасси ТС, крепящееся на жесткий, несущий кузов, с подрамником или без него;
самоходное шасси — особый вид рамной конструкции на которую установлен двигатель и сиденье оператора с рулевой колонкой. Такие самоходные шасси используются для установки на них спецоборудования или какого-либо вооружения;
шасси для мотоциклов, у которых рама имеет особую конструкцию и выполнена из труб.

Шасси для автомобилей

Шасси мотоцикла

Другое значение термина

Сегодня автопроизводители выпускают простые грузовики под обозначением «шасси», которые не попадают под классическое определение этого типа конструкции.

Разница заключается в том, что двигатель с выхлопной системой, кабина со всеми приборами, электрооборудование и полная система освещения устанавливаются на раму готового шасси.

Эти шасси предназначены для дооснащения различными надстройками или для установки разнообразного специального оборудования, такого как краны, погрузочные стрелы, гидравлические подъемники, буровое оборудование и цистерны различного назначения.

Составные элементы шасси

Комплект шасси для обычного автомобиля или колесного трактора состоит из следующих компонентов.

Трансмиссия

Она включает в себя сцепление, коробку передач, трансмиссию, полуоси, главную передачу и дифференциал. На машинах с полным приводом трансмиссия оснащена раздаточной коробкой.

Сцепление. В схеме трансмиссии сцепление находится в непосредственном контакте с маховиком двигателя и в нужный момент отсоединяется от коленчатого вала, прерывая передачу крутящего момента на колеса трансмиссии.

Конструктивно различают «сухие» сцепления (в автомобилях и тракторах фрикционные диски работают в воздушной среде) и «мокрые» сцепления (которые работают в масляной ванне, этот тип встречается в двигателях мотоциклов с поперечным расположением дисков). Они также выпускаются в виде однодисковых трансмиссий для легковых автомобилей и небольших грузовиков и в виде двухдисковых трансмиссий для тяжелых грузовиков и тракторов.

Коробка передач. Трансмиссия может быть ручной, полуавтоматической или автоматической. Трансмиссия разработана для обеспечения оптимальной работы двигателя при средней частоте вращения коленчатого вала, при различных скоростях автомобиля и в различных условиях движения (на дороге, на бездорожье). Это достигается за счет изменения угловой скорости и, соответственно, крутящего момента на выходном валу трансмиссии по отношению к входному валу. Это достигается за счет использования шестерен с различными передаточными отношениями.

Коробка передач. Предназначен для распределения крутящего момента на входные валы автомобиля и увеличения крутящего момента.

Дифференциал. Механическое устройство, распределяющее крутящий момент от приводного вала (кардана) к ведущим валам колес (мостам). Он может быть запираемым и незапираемым.

Короткое видео о том, как работает дифференциал.

Ходовая часть

Шасси автомобиля включает в себя оси (передние и задние), валы (передние и задние) в грузовиках и внедорожниках, подвеску (переднюю и заднюю), ступицы и колеса, а также вагоны в поездах. Шасси сконструировано таким образом, чтобы автомобиль мог передвигаться по дороге с определенным уровнем комфорта и без вибраций и толчков. Механические механизмы и компоненты системы привода соединяют колеса с кузовом, поглощают вибрации и передают силы, действующие на автомобиль. Рельсовые транспортные средства поддерживаются специальным шасси с двигателями. Вагоны, в свою очередь, состоят из 2 или 3 пар колес с осями, подвеской и тормозной системой.

Подвеска автомобильного транспорта.

Это устройство соединяет колеса, оси и жесткие мосты непосредственно с несущей конструкцией, рамой или кузовом. Вместе с колесами он снижает вибрации и поглощает удары, передающиеся от дороги на опорную конструкцию, а также обеспечивает правильную центровку колес относительно шасси.

Функции шасси в машине

Исходя из основного назначения автомобиля, шасси должно выполнять следующие задачи:

принимать крутящий момент от двигателя, преобразовывать его до нужной величины и передавать на ведущие колёса;
обеспечивать максимальное гашение ударов и толчков от неровностей дороги, сохраняя от перегрузок пассажиров, груз и механизмы автомобиля;
задавать направление движения, стабильность и безопасность на любых дорогах;
выполнять служебное, экстренное и стояночное торможение;
придавать дополнительную прочность и жёсткость кузову.

Некоторые компоненты шасси могут быть встроены в кузов, сохраняя при этом свою функциональную независимость.

Устройство и конструкция

В зависимости от функции шасси состоит из отдельных систем:

Трансмиссия, куда относятся коробка передач, раздаточная коробка, система приводов и карданных валов, редукторы ведущих мостов, полуоси;
Подвеска с упругими элементами, демпферами (амортизаторами), направляющим аппаратом;
Колёса и ступичные узлы;
Рулевое управление, куда входят руль, колонка, усилители, рулевой редуктор (рейка), рулевая трапеция и поворотные кулаки;
Тормозная система, достаточно сложно устроенная по соображениям эффективности и безопасности.

Конструктивно компоненты шасси могут быть сгруппированы вокруг шасси транспортного средства или, при его отсутствии, вокруг нижних элементов приводной структуры кузова транспортного средства.

Для повышения комфорта и улучшения устойчивости на дороге автомобили часто оснащаются передним и задним подрамниками. Это стабильные пространственные структуры, к которым крепятся компоненты подвески и трансмиссии и которые крепятся к кузову.

Это освобождает кузов от многих нежелательных сил, которые могли бы действовать на него со стороны дороги и системы привода.

Компоновка шасси также играет важную роль в технологичности процессов сборки и ремонта. Вместо того чтобы выполнять всю работу на громоздком и тяжелом кузове, все компоненты заранее собираются на раме или подрамнике, а получившиеся крупные модули крепятся к кузову.

Этот подход имеет свои недостатки, так как детали подрамника мешают при сборке и разборке. Но преимуществ больше, поэтому подрамники встречаются почти во всех современных автомобилях.

Трансмиссия

Путь крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам проходит через трансмиссию. Этот показатель изменяется в широком диапазоне в зависимости от общего передаточного числа, выбранного водителем или автоматически.

Этот показатель относится к соотношению частоты вращения двигателя и частоты вращения колес. Именно тогда, когда частота вращения вала двигателя больше частоты вращения выходного вала коробки передач, крутящий момент увеличивается.

Это очень важно для использования полной мощности двигателя, так как она зависит от частоты вращения вала, но может потребоваться при любой скорости.

Классическая механическая коробка передач может включать в себя следующее:

Классификация

Шасси может быть в виде рамы или кузова. Кадры, в свою очередь, подразделяются на:

Лестничного типа в виде двух лонжеронов, соединённых силовыми поперечинами;
Объёмная, представляющая собой пространственную конструкцию, к которой крепятся навесные детали кузова;
Хребтовая, когда все нагрузки принимает на себя мощная труба по центру автомобиля, на которую и навешиваются элементы трансмиссии и подвески, часто внутри неё проходят карданные валы;
Интегрированная, то есть включённая в силовую структуру несущего кузова для принятия на себя основной доли всех нагрузок, но не отделяемая от деталей кузова;
Распределённая, с отдельными передними и задними подрамниками, соединёнными несущим днищем автомобиля со встроенными лонжеронами и поперечинами.

Использование шасси ограничено тяжелыми автомобилями, грузовиками и полноприводными автомобилями большой грузоподъемности, где важны прочность и способность выдерживать длительные изгибающие нагрузки.

Однако иногда кузов требует высокой жесткости, в этом случае используется пространственная рама, например, в гонках.

Во всех остальных случаях использование отдельного шасси нежелательно, так как это увеличивает вес и стоимость автомобиля. В таких случаях используется надстройка.

Часто изготовленная из высокопрочных сталей, конструкция силовой установки, образующая каркас кузова, отвечает требованиям прочности и безопасности, но ослаблена постоянными ударными и скручивающими нагрузками из-за усталости металла. Но для дорожных машин это не так важно, и конструкция получается легкой и жесткой.

Шасси грузовых автомобилей

Каркас лестницы почти всегда является наиболее распространенным методом строительства. Две сплошные продольные балки, проходящие по всей длине автомобиля, обычно чередующегося сечения, позволяющие устанавливать кабину с двигателем и грузовую платформу или сцепное устройство прицепа независимо друг от друга.

Для тяжелого грузовика важен именно такой подход. Кузов — и здесь мы имеем в виду грузовую платформу — имеет очень большую массу, которая не может быть поглощена только подвеской.

Плоское шасси обеспечивает гибкость и податливость, груз приобретает определенную свободу, а его перемещения в связи с неровностями дороги не достигают катастрофического уровня. Сама рама изготовлена из эластичной стали, которая возвращается к своей первоначальной форме после снятия напряжений.

Кроме того, рамная конструкция делает раму грузовика самодостаточной единицей. На нем установлены двигатель, трансмиссия, подвеска и тормоза.

Остается только адаптировать любой кузов — будь то бортовой грузовик, фургон, цистерна или тягач.

Количество осей, размеры, типы кабин и дополнительное оборудование легко определить. Благодаря модульной конструкции можно снизить стоимость автомобиля.

Вплоть до поставки голых шасси специализированным компаниям для строительства уникальных автомобилей в индивидуальном производстве.

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ШАССИ

Поэтому можно выделить две различные конструкции шасси.

Рамное шасси, которое в общем случае представляет собой несколько крепких балок, на которые инсталлируются все узлы автомобиля. Такая конструкция позволяет автомобилям перевозить огромные грузы и просто управляться с разными динамическими нагрузками.

Несущий кузов. В погоне за уменьшением веса легковых автомобилей все функции рамы были переопределены на кузов. Такая рама не позволяет перемещать огромные грузы, но в то же время обеспечивает больший комфорт и скорость движения.

В зависимости от предназначения автомобиля могут использоваться следующие типы конструкций:

лонжеронные;
хребтовые;
периферийные;
вильчато-хребтовые;
решетчатые.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ШАССИ?

Благодаря компонентам шасси и подвески, составляющим систему привода, снижаются нагрузки и компенсируются вибрации при движении по неровным дорогам и бездорожью. Благодаря тому, что подрамник является частью шасси, инженеры смогли установить на него кузов, силовой агрегат, трансмиссию и другие модули. Передний и задний мосты передают крутящий момент на колеса для перемещения автомобиля.

В прошлом все автомобили (как легковые, так и грузовые) имели раму, чего нельзя сказать о современных автомобилях. Шасси использовалось для сборки кузова, двигателя, трансмиссии и компонентов ходовой части. Со временем автопроизводители поняли, что для легковых автомобилей шасси не нужно, и что все функции шасси выполняет модифицированный кузов. Шасси стало неотъемлемой частью тяжелых внедорожников (рамников) и грузовиков.

Составные элементы шасси

Комплект шасси для обычного автомобиля или колесного трактора состоит из следующих компонентов.

Трансмиссия

Трансмиссия. Коробки передач могут быть ручными, полуавтоматическими или автоматическими. Трансмиссия разработана для оптимальной работы двигателя при средних частотах вращения коленчатого вала, при различных скоростях движения и в различных условиях движения (дорога, бездорожье). Это достигается за счет изменения угловой скорости и, соответственно, крутящего момента на выходном валу трансмиссии относительно входного вала. Это достигается за счет использования шестерен с различными передаточными отношениями.

Классификация шасси

В современных автомобилях используются два типа шасси:

рамное в виде несущих балок, на которых устанавливаются все элементы автомобиля. Такая прочная конструкция обеспечивает большую грузоподъёмность и устойчивость к динамическим нагрузкам;
в виде несущего кузова, выполняющего все функции рамы. За счёт этого удалось снизить вес автомобиля, повысить его комфортабельность и скоростные характеристики в ущерб грузоподъёмности.

Современные автомобили оснащаются различными типами шасси:

лонжеронными;
хребтовыми;
периферийными;
вильчато-хребтовыми;
решётчатыми.

Конструктивные особенности рычага переключения передач определяют ходовые и эксплуатационные характеристики различных моделей автомобилей.

Шасси грузовых автомобилей

Грузовые автомобили, как правило, имеют продольную раму, соединенную Т-, Х- или К-образными балками. В зоне, подверженной высоким нагрузкам, используется канал большого диаметра, благодаря чему достигается необходимая несущая способность.

Грузовые автомобили обычно проектируются с параллельной рамой, где балки расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по всей длине рамы. Во внедорожниках балки могут иметь отклонение от вертикальной и горизонтальной оси.

В коньковой конструкции имеется только одна продольная балка, которая поддерживается поперечными балками. Полость большого диаметра позволяет размещать компоненты трансмиссии внутри полости. В отличие от модульных балок, она обладает жесткостью на кручение и позволяет использовать независимые подвески на передней и задней осях.

Вилообразная задняя рама имеет выраженное вилообразное раздвоение на обоих концах. Это позволяет сочетать характеристики каркаса из коньковых балок с характеристиками обычной каркасной конструкции.

Помимо вышеупомянутых конструкций, которые обычно используются на грузовиках и внедорожниках, существуют так называемые самоходные шасси, которые применяются на тракторах и спецтехнике различного вида.

Существуют также типы самолетов, предназначенные для того, чтобы маленькие самолеты могли плавно перемещаться по поверхности во время взлета и посадки. В отличие от своих автомобильных аналогов, эти самолеты могут иметь не только колеса, но и поплавки или лыжи, в зависимости от того, как используется самолет.

Часто неопытные владельцы машин путают приводную раму с силовой установкой транспортного средства, забывая, что последняя, наряду с колесами, является неотъемлемой частью системы, передающей мощность двигателя на гребной винт и метатрек.

Характеристики шасси

Назначение шасси наземного ТС

Шасси наземного транспортного средства предназначено для этой цели:

для того чтобы обеспечить движение путем передачи крутящего момента от коленвала двигателя на ведущие колеса, изменяя его параметры в требуемых для движения пределах;
для уменьшения нагрузок на ТС при движении по неровностям;
для выдерживания заданного направления или изменения траектории движения ТС, а также для торможения и обеспечения стояночного положения ТС.

Виды шасси

Наземные транспортные средства имеют различные типы кузовов в зависимости от типа автомобиля.

Автомобильное шасси — для легковых и грузовых машин, прицепов и полуприцепов.
Тракторное шасси — оно может быть колесным и гусеничным.
Шасси для мотоциклов, трициклов и квадрациклов.
Шасси для самоходной и несамоходной специальной техники. Это шасси также может быть как на колесном ходу, так и на гусеничном.
Шасси для трамваев и железнодорожного транспорта.
Шасси для вездеходов типа «амфибия».

Все эти типы имеют различные конструктивные особенности, но в целом их можно разделить на:

шасси ТС, монтирующееся на сварной раме, изготовленной из высокопрочных стальных швеллеров — это законченная конструкция, которая способна передвигаться на колесах или гусеницах. Такую конструкцию используют при изготовлении грузовых автомобилей, тракторов, прицепов и полуприцепов, внедорожников (типа SUV), вездеходов, специальной техники и железнодорожных вагонов;
шасси ТС, крепящееся на жесткий, несущий кузов, с подрамником или без него;
самоходное шасси — особый вид рамной конструкции на которую установлен двигатель и сиденье оператора с рулевой колонкой. Такие самоходные шасси используются для установки на них спецоборудования или какого-либо вооружения;
шасси для мотоциклов, у которых рама имеет особую конструкцию и выполнена из труб.

Шасси для автомобилей

Шасси мотоцикла

Читайте также: Где найти номер двигателя автомобиля Renault Logan

Другое значение термина

Устройство и конструкция шасси автомобиля

Шасси легковых и грузовых автомобилей основаны на одном и том же принципе: они состоят из несущей конструкции, к которой крепятся компоненты, необходимые для движения.

Шасси автомобиля подвергается нагрузкам при ускорении, торможении и вибрации, поэтому оно изготавливается из очень прочного материала. Различают два типа автомобильных шасси.

1. рама. В прошлом этот тип опорной конструкции использовался во всех автомобилях. Рама — это прочная конструкция из швеллеров и балок, сваренных вместе, которая поддерживает все части автомобиля, включая кузов. С такой базой нагруженный автомобиль может выдерживать большие нагрузки на кручение при движении по бездорожью. В современной автомобильной промышленности этот тип шасси используется для грузовиков и полноценных внедорожников.

Конструктивные особенности

Составные элементы шасси

Комплект шасси для обычного автомобиля или колесного трактора состоит из следующих компонентов.

Трансмиссия

Независимая пружинная подвеска управляемой оси

Существует два основных варианта этой подвески: подвеска на двойных поперечных рычагах и амортизаторная подвеска (подвеска McPherson).

Подвеска на двойных поперечных рычагах используется на некоторых типах легковых автомобилей и легких грузовиков.

Рисунок Подвески осей легковых автомобилей и их основные точки управления: а — типа «МакФерсон»; б — двойные поперечные рычаги; 1 — поперечные рычаги; 2 — балка противоскольжения; 3 — верхнее крепление амортизаторной стойки; 4 — амортизатор; 5 — амортизаторная стойка; 6 — шарнир; 7 — шаровые шарниры.

Направляющими элементами в такой подвеске являются пара поперечных рычагов, расположенных в двух вертикальных плоскостях, и ось с клиноременным шарниром или парой шаровых шарниров. Вариант этой подвески с подшипниками показан на рисунке. В резинометаллических шарнирах рычаги перемещаются под углом к корпусу; в шаровых шарнирах ось вращается относительно рычагов.

Подвеска McPherson сегодня широко используется на легковых автомобилях. Элементами рулевого управления являются амортизаторы, оси, рулевые рычаги и в некоторых случаях стабилизаторы. Важным элементом подвески этого типа является верхнее крепление стойки, которое содержит резинометаллический вал и радиально-упорный шарикоподшипник, воспринимающий вертикальные и боковые нагрузки от колеса и позволяющий стойке вращаться при повороте управляемых колес. Ось вращается относительно рычага в этих креплениях на подшипнике. В резинометаллических шарнирах рычаг перемещается в угловом направлении относительно тела.

Основным демпфирующим элементом всех типов подвесок являются амортизаторы, которые соединяются с подвеской и неподрессоренными компонентами с помощью штифтов или тяг. В случае крепления штока, шток и корпус амортизатора крепятся с помощью резиновых втулок или, в случае штифтов, конических резиновых втулок или шарниров из резинометалла.

Рис. Схема системы контроля уровня кузова (шасси): 1 — воздушный резервуар; 2 — электромагнитный пневмоклапан; 3 — воздушная пружина; 4 — датчик уровня подвески; 5 — электронный блок управления; 6 — панель управления.

Пневматические подвески многих автомобилей оснащены системой контроля уровня кузова (шасси) автомобиля. Схематическое изображение такой системы показано на рисунке ниже.

Датчик уровня в такой системе используется для определения текущего уровня автомобиля с подвеской и без нее. Если этот уровень превышает заданное значение, контроллер системы посылает сигнал воздушному клапану для выпуска воздуха из пневморессор. Если этот уровень ниже заданного значения, контроллер системы посылает сигнал на воздушный клапан для подачи воздуха в пневмопружины. Установленное положение подвески можно отрегулировать, управляя соответствующим клапаном или нажимая кнопки на пульте дистанционного управления.

Распределение нагрузки на ось» («распределение нагрузки на шасси») отвечает за то, какой вес автомобиля распределяется на колеса передней и задней оси.

Эта характеристика напрямую связана с топливной экономичностью и поворотливостью автомобиля. Распределение веса по осям определяет маневренность автомобиля, т.е. способность поворачивать под определенным углом и сохранять устойчивость.

Идеальное распределение веса для спортивных автомобилей — 50/50 (равномерное распределение между передней и задней осями).

Для переднеприводных автомобилей распределение веса составляет 70/30 (70% нагрузки на переднюю ось и 30% на заднюю). Это необходимо для оптимизации тяги на ведущих колесах.

Принцип работы и для чего оно нужно

Все необходимые приводные механизмы установлены на базе автомобиля таким образом, чтобы энергия вращения передавалась от двигателя к ведущим колесам. Таким образом, все устройства синхронизируются:

На подрамник установлен мотор. От него крутящий момент передается на передний или задний мост (в случае с полным или задним приводом). Благодаря этому колеса начинают вращаться, и машина движется вперед или назад.

Чтобы автомобиль мог менять свое направление, к нему подсоединяется рулевое управление. Ведущие колеса приводят авто в движение, а рулевые – задают ему направление. В этом узле много деталей, которые обеспечивают плавные маневры во время езды.

Для изменения скорости автомобиля между силовым агрегатом и ведущими колесами устанавливается коробка передач. Она может быть механической или автоматической. В этом узле при помощи набора шестеренок крутящий момент увеличивается, что позволяет снять чрезмерную нагрузку с двигателя.

Во время езды по дорогам разного качества возникают колебания. Из-за тряски и вибрации составные части трансмиссии и рулевого управления быстро выйдут из строя. Для компенсации такой нагрузки к подрамнику крепятся рычаги и амортизаторы.

Как видно, шасси автомобиля позволяет всей конструкции двигаться, менять направление и компенсировать напряжения, вызванные вибрациями, возникающими во время движения. Благодаря этой разработке энергия, вырабатываемая двигателем внутреннего сгорания, может быть использована для комфортного и безопасного перемещения людей и больших грузов.

История создания шасси

Читайте также: Комбайны «Нива» — эталон отечественного производства комбайнов.

Первое более простое автомобильное шасси

Шасси Tatra T11