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.

Общее устройство кузова автомобиля. Применяемые материалы

Несущий кузов, характерный для большинства легковых автомобилей, содержит полые элементы, изготовленные из листовой стали, на которых устанавливаются и крепятся сваркой кузовные панели. В зависимости от типа автомобиля, около 5000 сварных точек должны быть выполнены вдоль сварочных фланцев общей длиной 120…200 м. Ширина сварочного фланца составляет 10-18 мм. Другие части (передние крылья, двери, капот, крышка багажника) крепятся к опорным конструкциям кузова на болтах или с помощью точечной сварки. Существуют также каркасные и скелетные типы конструкций кузовов.

В качестве материала для кузовов применяется тонколистовая сталь. Наиболее преобладающая толщина 0,75…1 мм, однако, отдельные части кузова могут иметь толщину от 0,6 до 3,0 мм.

Для изготовления высоконапряженных конструктивных элементов применяется высокопрочная низколегированная листовая сталь. Некоторые детали кузова, например, бампера, молдинги, люки, спойлеры, решетки радиаторов, облицовки надколесных ниш, колпаки и др. могут изготавливаться из пластмасс.

Общая конструкция кузова легкового автомобиля показана на рисунке.

Рис. Кузов легкового автомобиля:
1 – подоконная балка; 2 – передняя балка крыши; 3 – лонжерон крыши; 4 – задняя балка крыши; 5 – задняя стойка кузова; 6 – задняя панель; 7 – пол в задней части кузова; 8 – задний лонжерон; 9 – средняя стойка кузова; 10 – поперечина под задним сиденьем; 11 – передняя стойка; 12 – поперечина под сиденьем водителя; 13 – порог; 14 – надколесная ниша; 15 – поперечная балка опор двигателя; 16 – передний лонжерон; 17 – поперечина передняя; 18 — поперечина радиатора

Для защиты кузова от коррозии при изготовлении кузова применяются следующие меры:

• снижение до минимума фланцевых соединений, острых кромок и углов
• устранение зон, где могут скапливаться пыль и влага
• выполнение отверстий для предварительной антикоррозионной обработки и обработки методом электрофореза
• обеспечение доступности к элементам кузова для ввода ингибиторов коррозии
• обеспечение вентиляции полых элементов
• предотвращение проникновения пыли и влаги в скрытые полости
• выполнение дренажных отверстий
• снижение до минимума зон, подвергаю­щихся воздействию ударов камней
• покрытие нижней части кузова и тех частей кузова, которые в наибольшей степени подвержены коррозии (двери и силовые элементы в передней части автомобиля) специальными защитными средствами

Для снижения массы кузова, при сохранении его прочности, в современных автомобилях применяют высокопрочную сталь, доля которой в верхней и нижней частях кузова составляет 50…60%. Применение высокопрочной листовой стали позволяет снизить массу применяемых деталей кузова на 25%.

Стальной листовой материал современных автомобилей подвергается электролитиче­скому или термическому цинкованию. Соединение отдельных деталей кузова производится с помощью лазерной сварки, обеспечивающей абсолютно гладкие швы.

Фланцы, подверженные активному коррозион­ному воздействию, обрабатываются специальными пастами (поливинилхлорид или эпоксидная смола) в зоне расположения точечных швов.

Перспективным направлением в развитии автомобильных кузовов является применение алюминия и в 2005 году масса алюминиевых деталей на один автомобиль в Европе составляет 130 кг. Среди новых материалов, активно завоевывающих автомобилестроение, следует назвать пеноалюминий – чрезвычайно легкий, жесткий, с высоким энергопоглощением при столкновении. Металлические пенистые структуры обладают и высокими характеристиками, обеспечивающими шумоизоляцию и термостойкость, однако стоимость деталей из такого материала выше, чем у стальных, примерно на 20%.

Разработан новый материал «AAS» трехслойной структуры, способной кардинально изменить конструкцию кузова и снизить его массу до 50%.

В конструкции концептуальных автомобилей компаний «Ауди» и «Даймлер-Бенц» использованы каркасы из прессованных алюминиевых профилей. Масса кузова модели «Ауди А8» за счет этого снижена до 810 кг.

Структура передней части современных легковых автомобилей разработана таким образом, чтобы в случае легкого ДТП (скорость до 15 км/ч) необходимо было менять только поперечину бампера 5 и прикрепленные к ней поглотители энергии деформации 1. Если повреждения структуры автомобиля более значительны, тогда может возникнуть необходимость замены лонжеронов, для этого также следует отвернуть болтовое соединение. Все значительные повреждения в передней части автомобиля могут быть устранены только сваркой соответствующих оригинальных деталей.

Рис. Нижняя часть легкового автомобиля Audi:
1 – поглотитель энергии; 2 – лонжерон 1; 3 – лонжерон 2; 4 – болтовое соединение; 5 – поперечина бампера

Большой интерес представляет новый пластиковый материал под маркой «Fibropur». В его структуре – полиуретан и натуральные волокна (лен и сизаль в равных пропорциях). Детали из такого пластика отличаются легкостью, жесткостью, ударной вязкостью и меньшей стоимостью в сравнении с полиуретаном.

Замены металлических узлов и деталей на пластиковые позволили уменьшить стоимость их производства. В результате уже на нынешнем этапе создаются условия для снижения себестоимости автомобиля на 20 … 30%.

В настоящее время 48% всех пластмассовых деталей в легковом автомобиле приходятся на долю внутренней отделки кузова. Однако пластмассы применяются и в других агрегатах автомобилей – например, самоклеящиеся листовые материалы для повышения жесткости и прочности кузова из тонких стальных листов, оконные стекла из поликарбоната, которые на 40% легче, всасывающие патрубки из полиамида на двигателях.

В последнее время производители транспортных средств все большее внимание обращают на химические способы соединения узлов и деталей автомобиля. Так, компания «Крайслер» разрабатывает концептуальный автомобиль (CCV) с кузовом из термопластов, соединенный с рамой специальным клеем.

Стекла кузовов легковых автомобилей выполняют многослойными с высокой теплоотражающей способностью. Такие стекла эффективно защищают от теплового воздействия извне, причем теплоотражающая способность никак не сказывается на их прозрачности. Они уменьшают интенсивность ультрафиолетовых лучей и обладают шумоизолирующими свойствами. Для этого в многослойной структуре стекла предусмотрены защитная и отражающая прослойки. Многослойная конструкция травмобезопасна, потому что между слоями стекла находится защитная пленка, предотвращающая образование осколков.

Производители автомобилей большое внимание уделяют травмобезопасным конструкциям кузова, которые описаны в разделе «Системы пассивной безопасности».

Схема кузова автомобиля подробно

Кузов нынешней автомашины представляет собой наиболее важную часть средства передвижения. Как правило, остов автомашины выполняет функцию несущего типа, хотя может быть и ее обособленным компонентом.

Разновидности

Известны три разновидности современных кузовов для «легковушек». Рассмотрим их подробнее.

1. Несущий. Такой автомобильный остов способен воспринимать все нагрузки, действующие на автомашину. На сегодняшний день таким кузовом оснащается большая часть современных авто.
2. Разгруженный. Данная разновидность автомобильного остова отличается наличием пружинистой интеграции с рамой. Кузов этого типа способен воспринимать лишь массовые нагрузки. Данной разновидностью кузова оснащают, как правило, внедорожники.
3. Полунесущий. Данный вид автомобильного остова занимает срединную ступень между двумя другими. Схема этого кузова подразумевает жесткое соединение с рамой.

Кузов автомобиля не зря считается самой дорогой составляющей автомобиля. Именно по нему определяется стоимость машины, ее удобство, уровень ПБ и т.д.

Подробная схема

Корпус или каркас – это основная часть кузова. Именно к корпусу бывают шарнирно прикреплены все навесные части остова, включая капот, двери и так далее.

Сам корпус является безоговорочно прочной сварной формой, собранной из сепаратных компонентов. В частности, это днище, передок, задок, крыша и боковины.

• Основание кузова или днище изготавливается в виде ЦЛМ панели, форма которой напоминает корыто. По центру днища проходит тоннель, в которой спрятаны бывают топливные и жидкостные коммуникации, а также некоторые узлы трансмиссии. Благодаря тоннелю можно не только скрыть коммуникации, но и увеличить жесткость пола. Также в основании предусмотрена бывает ниша для запаски, а вдоль днища привариваются лонжероны.
• Передок нужен для соединения лонжеронов, крыльев и брызговиков. Выполняя функцию силовых элементов, передние лонжероны держат силовую установку и подвеску одновременно. Крылья могут иметь съемную либо несъемную конструкцию.
• В задней части располагается багажная панель и брызговики.
• Боковина – это часть кузова, состоящая из панелей.
• Крыша является ЦЛШ составляющей, упрочненной поперечинами.

Основание кузова некоторых современных автомобилей подразумевает наличие датчика положения. Этот регулятор предназначен бывает для автоматического поддержания уровня низа кузова над дорогой. Датчик или датчики (их на кузове может быть два) обеспечивают постоянную высоту уровня. Фиксируются они непосредственно к кузову.

Схема автомобильного остова обязательно предполагает требования, которые выдвигаются к нему. В частности, это параметры безопасности, определенная масса и многое другое.

Примечательно, что соответствие современным требованиям всегда достигается за счет использования в конструкции автомобильного остова инновационных материалов, передовых технологий, и активных профилей.

В качестве материалов принято использовать при изготовлении кузова современного авто сверхпрочные стали, алюминий, различные композитные материалы. Для создания специальных зон деформаций принято использовать комбинацию материалов различной толщины.

В роли лучших передовых технологий в последнее время выступают такие методики, как точечная или лазерная сварка, структурная клейка и лазерная пайка и т.д.

Рассмотрим подробнее схему кузова на примере автомобиля Ауди А6 ниже.

Материалы и технология

Остов современного автокара изготавливается из хорошей, прочной стали. Последняя обязательно проходит несколько этапов обработки. Если применяются тонкие стали, то это помогает уменьшить массу автомобиля. Уменьшение веса положительно сказывается на динамике автомашины, экономичности и других параметрах. В последнее время в некоторых частях кузова также стали применять другие материалы, такие как алюминий, что заметно облегчает массу.

Соединение деталей кузова между собой возложено на точечную сварку. Именно эта технология позволяет обеспечить сверхнадежность креплений, одновременно минимизируя количество острых углов и кромок (последние наиболее подвержены к воздействию коррозии).

В будущем производители намерены пользоваться только лазерной сваркой для соединения деталей. Такой подход к делу сведет к минимуму наличие впадин или выпуклостей на сварных швах, конструкция автомобильного остова станет в целом более простой и надежной.

Деформации кузова: перекосы и их устранение

Понятие перекоса подразумевает нарушение допустимых пределов геометрических размеров кузова, а также изменение местоположения базовых точек.

Известно, что перекосы бывают нескольких видов. Как правило, принято различать перекос несложный, перекос кузова средней сложности, тяжелый перекос и так далее. В таблице ниже приведены виды перекосов.

Разновидности перекосов кузова

Видео о том, как устраняются перекосы кузова

Устранение перекоса подразумевает восстановление деформированных геометрических размеров на стапельном оборудовании.

Используя специальное измерительное оборудование, сегодня становится возможным определять объем работ на стапельном оборудовании. Как правило, это бывает компьютер с возможностью выведения диагностических карт и фотографий на монитор.

Экспозиция КТ высчитывается и передается на монитор автоматически. Картинки базовых точек увеличиваются на весь экран, что позволяет без сложностей определять местоположение.

Современные компьютерные измерительные системы легко устанавливаются на различные стенды для восстановления автомобильных остовов. Благодаря их универсальности, хорошей компоновке и мобильности их несложно передвигать.

Давно известно, что с перекошенным кузовом ездить крайне воспрещается. Это очень опасно, ведь в таких случаях нормальное функционирование автомашины не обеспечивается, прежней управляемости и устойчивости автомобиля на дороге нет.

Грамотно восстановленный кузов – это полное соответствие всех размеров, дистанций между базовыми точками с заводскими параметрами, приведенными в документации производителя.

В частности, для того чтобы устранить перекосы кузова проверяются и восстанавливаются следующие характеристики.

• Зазоры между корпусом и навесными деталями, такими как капот, двери и т.д.
• Проемы окон, особенно лобового и заднего (проверяются дистанции по диагонали, вертикали, горизонтали и т.п.).
• Соответствие по отношению друг с другом базовых контрольных точек.

Итак, несложно догадаться, что перекос кузова определяется по изменению дистанций в зазорах, несоответствии между базовыми точками и тому подобное.

Читайте полезные рекомендации по пошаговому кузовному ремонту в других статьях нашего сайта. Посмотрите видео о том, как устраняются перекосы, изучите таблицы и схемы.

100% ЗАЩИТА ОТ КАМЕР ГИБДД — НАНОПЛЕНКА! Подробнее по ссылке

• Скрывает номер от камер и радаров.
• Начинает действовать сразу после установки.
• Быстро и легко приклеивается.
• Защита номеров до 2-х лет.

ЧТО ВЫ ПОЛУЧИТЕ БЛАГОДАРЯ НАНОПЛЕНКЕ

• На 100% скрывает номер от камер ГИБДД в любую погоду.
• Невозможно обнаружить защиту глазом.
• Прочно держится в любую погоду и после мытья автомобиля.

НАНОПЛЕНКА является полностью незаметной для человеческого глаза.