Post Views: 928
С появлением первого автомобиля, конструкторы не переставали искать оптимальную компоновку узлов и агрегатов. Такое рациональное взаимное размещение двигателя, агрегатов и узлов автомобиля просто необходимо, чтобы улучшить эффективность транспортного средства. Так появился термин компоновка. Общая компоновка легковых автомобилей — это схема расположения главных агрегатов на раме легкового автомобиля.
Общая компоновка легковых автомобилей. Схемы
Расположение главных агрегатов у современных автомобилей не разнообразно. Общая компоновка легковых автомобилей включает всего три схемы:
- Классическая (двигатель спереди, ведущий мост – задний)
- Переднеприводная компоновка (двигатель спереди, ведущий мост — передний)
- Заднеприводная (двигатель сзади, ведущий мост – задний)
По классической схеме выполняют легковые автомобили среднего, большого и высшего класса. Она обеспечивает хороший доступ к двигателю, большой объём багажного отсека, но, при этом, имеет относительно большую длину. Туннель в полу для прохода карданного вала загромождает внутренний объём салона.
Переднеприводную схему часто применяют в автомобилях особо малого, малого и среднего классов. Она хороша тем, что двигатель, сцепление и коробку можно сделать с единым картером, автомобиль этой схемы хорошо устойчив и управляем, длина меньше, чем в первой схеме, нет туннеля в полу, но затруднён доступ к двигателю.
Заднеприводная схема типична для автомобилей особо малого класса, применяется редко.
Табл.1 Компоновочные схемы легковых машин
| Расположение двигателя |
Привод | ||
|---|---|---|---|
| Задний | Передний | Полный | |
| Спереди |  Двигатель спереди, задние колёса ведущие. |
 Мотор спереди, передние колёса ведущие. |
 Двигатель спереди, все колёса ведущие. |
| Сзади |  Мотор сзади, задние колёса ведущие. |
Мотор сзади, все колёса ведущие. | |
| По центру |  Двигатель перед задней осью, задние колёса ведущие. |
Мотор перед задней осью, передние колёса ведущие. | Двигатель перед задней осью, все колёса ведущие. |
Общая компоновка легковых автомобилей
Классическая компоновка легковых автомобилей
Классическая компоновка легковых автомобилей получила свое название так как была распространена на большинстве серийных автомобилей до конца 70-х гг. При классической компоновке двигатель с коробкой передач расположен спереди, а привод посредством карданного вала осуществляется на задние колеса. С технологической точки зрения это едва ли не самое простое решение. Классическая компоновка не требует сложного механизма переднего привода, обеспечивала равномерное распределение веса, давала возможность установки любого двигателя независимо от длины и была достаточно надёжной. , посему на протяжении десятков лет его массово применяли практически все производители во всех классах легковых автомобилей, начиная с малолитражек и заканчивая представительскими лимузинами.
При классической компоновке двигатель всегда расположен продольно, но может находится как над передней осью, так и перед ней или за ней. Что касается трансмиссии, то здесь существует два варианта: либо коробка передач и сцепление находятся в одном блоке с двигателем и связаны с задним мостом карданным валом, либо они сблокированы с главной передачей и соединены карданным валом с двигателем. В первом случае обычно применяется жёсткий задний мост, во втором требуется независимая задняя подвеска.
Переднеприводная компоновка легковых автомобилей
В переднеприводных автомобилях двигатель объединён в один блок с коробкой передач и передним мостом. Он может располагаться перед, за или над передней осью, продольно или поперечно. Переднеприводная компоновка легковых автомобилей имеет ряд преимуществ. Нет необходимости в карданном вале, отсутствует редуктор, а это экономия на размерах и массе автомобиля! В целом переднеприводные автомобили отличаются хорошей управляемостью, большим пространством салона и ровным полом. Недостатки компоновки — недостаточная поворачиваемость, перегрузка передней оси, ограниченная мощность двигателя и низкая проходимость.
Заднемоторная компоновка легковых автомобилей
Заднемоторная компоновка легковых автомобилей — это относительно простая и недорогая компоновка, позволяющая компактно разместить двигатель и трансмиссию в одном блоке за задней осью. Лёгкость конструкции, отсутствие карданного вала и хорошее сцепление задних колёс с дорогой давали возможность установки двигателя небольшой мощности. Как следствие, заднемоторная компоновка получила распространение на малолитражках и небольших спорткарах. Однако из-за перегруженности задней оси, плохой управляемости, трудностями с отоплением салона и проблемами с расположением некоторых узлов (бензобака, выхлопной системы) заднемоторная компоновка автомобиля не получила широкое распространение.
Центральномоторная компоновка легковых автомобилей
Двигатель перед задней осью, задние колёса ведущие. Центральномоторная компоновка легковых автомобилей идеальна с точки зрения распределения веса, сцепления с дорогой и динамики, но требует навыков в управлении при поворотах. В связи с этим центральномоторная компоновка встречается почти исключительно на спортивных автомобилях и суперкарах. Поскольку двигатель находится в пределах колёсной базы, у этих автомобилей очень ограниченное пространство салона: они являются двухместными или имеют посадочную формулу 2+2. Центральномоторная компоновка также была характерна для ранних автомобилей конца XIX века, микрокаров с мотоциклетными двигателями и мотоколясок.
Еда на природе
ЧТО ПРИГОТОВИТЬ НА КОСТРЕ КРОМЕ ШАШЛЫКА. Кликните по картинке!
Компоновка
легковых автомобилей
Компоновочные
схемы легковых автомобилей весьма
разнообразны. Классической (рис.
1.26, а) называют
такую компоновочную схему, при которой
двигатель расположен в передней части
автомобиля, а ведущие колеса — задние.
Крутящий
момент от двигателя к ведущим задним
колесам передается последовательно
через сцепление, коробку передач,
карданную и главную передачи. При такой
компоновочной схеме масса автомобиля
распределяется по осям равномерно, что
благотворно влияет на устойчивость,
управляемость, проходимость автомобиля
и долговечность шин. Такая схема имеет
широкое распространение, особенно на
автомобилях большого и высшего классов.
Компоновочную
схему с задним расположением двигателя
называют заднемоторной, двигатель может
располагаться за задней осью (рис.
1,26, б),
над ней или перед ней (центральномоторной)
(рис.
1,26, в).
При
такой компоновочной схеме удается
несколько уменьшить общую массу
автомобиля, однако задние колеса
оказываются перегруженными, возникают
проблемы с отоплением салона и обдувом
ветрового стекла, уменьшается объем
багажного отделения. Двигатель при
такой компоновочной схеме вместе со
сцеплением, коробкой передач и главной
передачей образует силовой агрегат,
который может быть расположен как вдоль
оси автомобиля, так и поперек. При этом
вторая схема, не оказывая заметного
влияния на эксплуатационные качества,
позволяет уменьшить длину автомобиля.
Последовательность
передачи крутящего момента через
механизмы трансмиссии не зависит от
компоновочной схемы, однако устройство
узлов и агрегатов непосредственно с
ней связано. Так, например, в схеме,
изображенной на рис.
1.26,
б, картер
главной передачи находится между
картерами сцепления и коробки передач,
тогда как крутящий момент от двигателя
последовательно проходит через сцепление,
коробку передач и главную передачу. При
такой компоновочной схеме картер главной
передачи должен предусматривать наличие
проходящего через него вала, соединяющего
сцепление с коробкой передач. Кроме
того, входной и выходной валы коробки
передач должны проходить через отверстия
с одной и той же стороны ее картера,
тогда как при классической компоновочной
схеме трансмиссии они выходят с разных
сторон коробки передач.
Рисунок
1.26 – Компоновочные схемы легковых
автомобилей:
а – классическая;
б – заднемоторная; в – центральномоторная;
г ‑ переднеприводная с поперечным
расположением двигателя; д ‑ переднеприводная
с продольным расположением двигателя;
е ‑ полноприводная с раздаточной
коробкой; ж – полноприводная с
продольным расположением двигателя;
з ‑ переднеприводная с поперечным
расположением двигателя.
1 – двигатель;
2 – сцепление; 3 – коробка
передач; 4 – карданная передача;
5 ‑ промежуточная опора карданной
передачи; 6 – главная передача;
7 – привод ведущих колес;
8 – раздаточная коробка; 9 – коробка
отбора мощности.
Переднеприводная
компоновочная схема с поперечным
(рис. 1.26,
г)
и
продольным (рис.
1.26,
д)
расположением двигателя.
Переднеприводная
компоновочная схема позволяет обеспечить
примерно такое же снижение общей массы
автомобиля по сравнению с классической
компоновочной схемой, как и заднемоторная,
но теперь перегруженными оказываются
передние колеса. Однако при такой схеме
улучшаются управляемость и устойчивость
автомобиля, имеется возможность увеличить
объем багажного отделения. В наибольшей
степени эти эффекты могут быть достигнуты
при поперечном расположении двигателя
(рис.
1.26,
г),
однако
часто его располагают и продольно (рис.
1.26,
д).
В
последнем случае снимаются ограничения
на длину двигателя, удается унифицировать
валы привода ведущих колес и упрощается
создание полноприводной версии
конструкции. В настоящее время существует
устойчивая тенденция к расширению
применения переднеприводной компоновочной
схемы, причем в первую очередь на
автомобилях особо малого, малого и
среднего классов.
Полноприводная
компоновочная схема, двигатель
располагался в передней части кузова,
как вдоль (рис. 1.26, е,
ж), так
и поперек (рис.
1.26, з) автомобиля.
Полноприводная
компоновочная схема стала применяться
и на автомобилях ограниченной проходимости,
что обусловлено стремлением к наиболее
полной реализации возможностей
устанавливаемых на них мощных двигателей.
Максимально возможная (равная массе
автомобиля) сцепная масса полноприводного
автомобиля позволяет реализовывать на
колесах суммарно большую силу тяги, что
особенно важно при плохих условиях
сцепления колес с дорогой (в дождь или
гололедицу). Такие автомобили обычно
делают на базе переднеприводных.
Компоновка
автобусов. Существует
две распространенные схемы: капотная
и
вагонная. Первый
вариант, отличающийся наличием во
внешних контурах явно выраженного
моторного отсека, обычно применяют в
случае, если конструкция автобуса
построена на базе какого-либо грузового
автомобиля, в частности используется
его несущая система. Такую компоновочную
схему (при использовании которой
упрощается доступ к двигателю, но трудно
достичь оптимального распределения
нагрузок по осям) часто используют для
создания полноприводного автобуса для
сельских перевозок. Более распространенной
является вагонная компоновочная схема.
Отличия в конструкциях автобусов,
имеющих такую компоновочную схему,
определяются расположением двигателя.
Компоновка
автобуса во многом зависит от его
назначения. Так, для городских автобусов
важен низкий уровень пола в салоне,
широкие двери, позволяющие ускорить
процесс посадки-высадки пассажиров на
остановках. Городской автобус рассчитан
на перевозку как сидящих, так и стоящих
пассажиров, поэтому он должен иметь
удобные площадки у входных дверей,
широкие проходы и т. п. Для повышения
пассажировместимости при условии
сохранения достаточной маневренности
городские автобусы делают сочлененными;
такой автобус состоит из двух шарнирно
соединенных частей, расцепка частей не
предусмотрена. Междугородние автобусы
предназначены для длительной перевозки
сидящих пассажиров, поэтому здесь
предъявляются повышенные требования
к сиденьям, комфорту в салоне. Кроме
того, автобусы оборудуются туалетом,
кухней, телевизорами. У данных автобусов
имеется большой объем отсеков для
размещения багажа.
Ведущими
колесами автобуса могут быть колеса
передней оси, задней оси (задних осей —
при многоосной схеме) или всех осей.
Двигатель
может устанавливаться в передней, задней
или средней частях автобуса, внутри
базы между передней и задней осями.
При
заднеприводной схеме двигатель
располагается со смещением относительно
оси симметрии или в продольной плоскости
симметрии автобуса (рис. 1.27,
а, б; 1.28).
Рисунок
1.27 – Переднемоторная заднеприводная
компоновка со смещением двигателя:
1 – двигатель; 2 – сцепление;
3 – коробка передач; 4 – карданная
передача; 5 – главная передача.
Рисунок
1.28 – Переднемоторная заднеприводная
компоновка с двигателем, расположенным
в продольной плоскости симметрии
автобуса: а – с коробкой передач,
расположенной перед передней осью;
б – с коробкой передач, расположенной
внутри базы:
1 – двигатель; 2 – сцепление;
3 – коробка передач; 4 – карданная
передача; 5 – главная передача.
При
переднеприводной компоновке двигатель
может устанавливаться вдоль продольной
оси автобуса
(рис. 1.29)
и поперек (рис. 1.30).
Рисунок
1.29 – Переднеприводная компоновка
с продольным расположением двигателя:
1 – двигатель; 2 – сцепление;
3 – главная передача; 4 – коробка
передач; 5 – валы привода ведущих
колес.
Рисунок
1.30 – Переднеприводная компоновка
с поперечным расположением двигателя:
1 – двигатель; 2 – сцепление;
3 – главная передача; 4 – валы
привода ведущих колес; 5 – коробка
передач.
При
заднем расположении двигателя возможны
два варианта его установки — вдоль
(рис. 1.31) и поперек продольной оси автобуса
(рис. 1.32).
Рисунок
1.31 – Заднеприводная заднеднемоторная
компоновка с продольным центральным
(а) и смещенным (б) расположением двигателя:
1 – главная передача; 2 – карданная
передача; 3 – коробка передач;
4 – сцепление; 5 ‑ двигатель.
Рисунок
1.32 – Заднеприводная заднеднемоторная
компоновка с поперечным расположением
двигателя и углом α, равным 60º, 65º, 80º,
90º: 1 – главная передача; 2 – карданная
передача; 3 ‑ двигатель;
4 – сцепление; 5 – коробка
передач; 6 – угловой редуктор.
Сочлененные
автобусы в основном являются городскими
и как правило низкопольными. Двигатель
в сочлененных автобусах установлен
внутри базы (рис. 1.33), а также в задней
секции, вдоль или поперек, при этом
задняя секция толкающая (рис. 1.34; 1.35).
Рисунок
1.33 – Сочленены автобус с тянущей
передней секцией и двигателем,
расположенным внутри базы: 1 – двигатель;
2 – сцепление; 3 – коробка
передач; 4 – карданная передача;
5 – главная передача.
Рисунок
1.34 ‑ Сочленены автобус с толкающей
задней секцией и продольным расположением
двигателя в задней прицепной секции:
1 – главная передача; 2 ‑ карданная
передача; 3 – коробка передач;
4 – сцепление; 5 – двигатель.
Рисунок
1.35 ‑ Сочленены автобус с толкающей
задней секцией и поперечным расположением
двигателя в задней прицепной секции:
1 – главная передача; 2 ‑ карданная
передача; 3 – угловой редуктор;
4 – коробка передач; 5 – сцепление;
6 – двигатель.
Если
двигатель расположен в передней части
кузова (рис.
1.27, 1.28), то
при большой длине автобуса усложняется
подвод крутящего момента к задним
ведущим колесам, повышается сложность
трансмиссии и уровень порождаемых ею
шума и вибраций.
Если
расположить двигатель под полом между
передней и задней осями, то валы
трансмиссии можно сделать короче, а
пространство кузова использовать более
эффективно. Однако при такой схеме нужен
двигатель с небольшими вертикальными
габаритами (этого можно достичь при
горизонтальном расположении цилиндров
поршневого ДВС), и даже при этом уровень
пола поднимается, что затрудняет посадку
и высадку пассажиров. Кроме того,
значительно затрудняется доступ к
двигателю и усложняется система отопления
автобуса. Однако при использовании
сочлененной схемы (рис.
1.33) расположение
двигателя под полом является наиболее
распространенным техническим решением.
Самая
малая высота уровня пола может быть
достигнута, если расположить двигатель
вне колесной базы рядом с ведущим мостом,
то есть использовать переднеприводную
(рис. 1.29 и 1.30) или заднемоторную
компоновочные схемы (1.34 и 1.35). Автобусы
вагонной компоновочной схемы с
расположением двигателя за задней осью
широко
применяются как в качестве городских,
так и междугородных. Смещение продольно
расположенного двигателя к борту,
противоположному тому, где находятся
двери пассажирского салона, позволяет
увеличить размеры накопительной площадки
и понизить уровень пола.
В
ряде стран с этой же целью выпускаются
двухэтажные городские автобусы,
которые,
сохраняя высокую маневренность, имеют
несколько большую вместимость по
сравнению с обычными одноэтажными
автобусами, однако посадка и высадка
пассажиров при такой компоновочной
схеме затрудняется, а устойчивость
автобуса против опрокидывания ухудшается.
Высокие туристские автобусы иногда
называют полутораэтажными,
поскольку
достаточно большое по высоте пространство
используется для вспомогательных нужд:
хранения багажа, а иногда даже для
устройства спальных мест.
Компоновка
грузовых автомобилей. Наряду
с колесной формулой и типом привода
компоновочные схемы грузовых автомобилей
принято различать по расположению
двигателя и кабины. Поскольку
двигатель на большинстве грузовых
автомобилей установлен в передней части
несущей системы,
различают четыре
варианта компоновки
грузовых автомобилей:
капотная; короткокапотная; кабина
размещается
над
двигателем, двигатель
— над передним мостом; кабина
максимально
смещена
вперед, двигатель
находиться за передним мостом (рис. 1.36):
а)
капотная
(рис.1.36,
а;
автомобили
типа КрАЗ-6510) — двигатель находиться
над передним мостом, кабина — за
двигателем; преимущества такого
размещения хорошая доступность к
двигателю, удобство входа и выхода из
кабины, наименьшая возможная нагрузка
на передний мост; недостатки — ограниченный
передний обзор;
б)
короткокапотная
(рис.
1.36, б;
автомобили
типа ЗИЛ-5301) — двигатель находиться над
передним мостом, кабина частично
«надвинута» на двигатель; преимущества
— возможность уменьшения колесной базы
и длины автомобиля, оптимальная нагрузка
на передний мост; недостатки — увеличена
высота размещения пола кабины, затрудненный
доступ к задней части двигателя, меньшая
ширина дверей, повышенный уровень шуму
в кабине;
Рисунок
1.36 — Основные компоновочные схемы
грузовых автомобилей
в)
кабина
размещена
над
двигателем, двигатель
— над передним мостом, (рис. 1.36, в;
автомобили
типа ГАЗ-66); преимущества — возможность
получения минимальных колесной базы и
длины автомобиля, увеличение нагрузки
на передние колеса для полноприводных
автомобилей, получение хорошего обзора
из кабины; недостатки — большая высота
пола кабины, затрудненный вход и выход
из кабины, невозможность размещения в
кабине больше двух людей, для доступу
к двигателю необходимо опрокидывать
кабину на шарнирах передней опоры;
г)
кабина
максимально
смещена
вперед, двигатель
находиться за передним мостом (рис.
1.36, г; автомобили типа КамАЗ-5320);
преимущества — хороший обзор из кабины,
удобство входа и выхода из кабины,
удовлетворительная высота и ровная
поверхность пола; недостатки — для
доступу к двигателю необходимо поднимать
кабину или капот, которые соединены с
крыльями, влияние на водителя больших
вертикальных нагрузок; нагрузка на
дорогу от переднего моста у таких
автомобилей составляет 33…35 % от его
полной массы, что для неполноприводных
автомобилей ухудшает проходимость.
Капотная
схема КрАЗ ‑ 6510
Короткокапотная
схема ЗИЛ – 5301
Кабина
расположена над двигателем, двигатель
над передним
мостом
ГАЗ – 66
Кабина
расположена над двигателем и максимально
смещена
вперед
КамАЗ – 5320
32
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Компоновочной схемой автомобиля называют взаимное расположение его основных узлов и агрегатов, от которого зависит конструкция узлов и агрегатов. Компоновочная схема оказывает большое влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Важнейшими характеристиками компоновочной схемы являются число и расположение ведущих колес. Для оценки этих особенностей конструкции используются два понятия: «колесная формула» и «тип привода».
Колесная формула характеризует количество ведущих и ведомых колес автомобиля (сдвоенные колеса считают как одно). Колесная формула имеет вид m×n, где m — общее число колес, а n — число ведущих колес.
Например, транспортное средство с колесной формулой 6×4 имеет шесть колес, четыре из которых ведущие. если количество ведущих и ведомых колес автомобиля одинаковое, автомобиль называют полноприводным.
В некоторых полноприводных автомобилях предусматривается возможность отключения части ведущих колес, при этом отключенные от привода колеса становятся ведомыми. Колесная формула автомобиля в этом случае не изменяется, так как в общем случае она обеспечивает максимальные, с точки зрения создания тяговых сил, возможности автомобиля.
Привод ведущих колес — это совокупность деталей и узлов, обеспечивающих подвод крутящего момента непосредственно к ведущим колесам автомобиля. Автомобили с одинаковой колесной формулой могут иметь разные типы приводов.
Заднеприводным называют автомобиль с колесной формулой 4×2, у которого ведущими являются задние колеса.
Переднеприводным называют автомобиль той же колесной формулы, у которого ведущими являются передние колеса. Для автомобилей с числом колес больше четырех эти термины не подходят, и для оценки типа привода приходится прибегать к более детальному описанию конструкции.
Основные компоновочные схемы легковых автомобилей показаны на рис. 1.
Рис. 1. Компоновочные схемы легковых автомобилей: а — классическая; б, в — заднемоторная; г, д — переднепривоная; е, :ж, з — полноприводная
Классическая компоновочная схема (рис. 1, а). Двигатель 1 расположен в передней части автомобиля, а ведущие колеса — задние. Крутящий момент от двигателя к ведущим задним колесам последовательно передается через сцепление 2, коробку передач 3, карданную передачу 4 (5 — подвесная опора карданной передачи), главную передачу 6 и привод 7 ведущих колес. При такой компоновочной схеме масса автомобиля распределяется по осям равномерно, что положительно влияет на устойчивость, управляемость, проходимость автомобиля и долговечность шин. Такая компоновка широко используется для всех типов легковых автомобилей.
Заднемоторная компоновочная схема (рис. 1, б, в). Двигатель расположен в задней части автомобиля, ведущие колеса — задние. Масса автомобиля в большинстве случаев распределена неравномерно, и задние колеса оказываются более нагруженными. Усложняются конструктивные схемы отопления салона, вентиляции и обдува ветрового стекла, уменьшается объём багажного отделения. При такой компоновочной схеме двигатель вместе со сцеплением, коробкой передач и главной передачей образует силовой агрегат, который может быть расположен как вдоль оси автомобиля, так и поперек.
Заднемоторная схема не оказывает существенного влияния на эксплуатационные свойства автомобиля, но позволяет уменьшить его длину. Последовательность передачи крутящего момента через механизмы трансмиссии не зависит от компоновочной схемы, однако устройство трансмиссии в целом, её узлов и агрегатов зависит от неё. Так, например, на схеме (рис. 1, 6) главная передача 6 находится между сцеплением 2 и коробкой передач 3, карданная передача отсутствует.
Крутящий момент от двигателя последовательно проходит через сцепление, коробку передач, главную передачу и привод 7 ведущих колес. При такой компоновочной схеме конструкция главной передачи усложняется. Усложняется и конструктивная схема коробки передач, так как её входной и выходной валы должны проходить через отверстия одной стороны картера (корпуса).
Для достижения желаемых показателей распределения масс автомобиля и величины момента инерции относительно вертикальной оси, двигатель смещают назад, и он может располагаться за задней осью, над ней или перед ней. В последнем случае компоновочную схему называют «центральномоторная».
Переднеприводная компоновочная схема (рис. 1, г, д). Двигатель расположен в передней части. При такой компоновочной схеме двигатель вместе со сцеплением, коробкой передач и главной передачей образует силовой агрегат, который может быть расположен как вдоль оси автомобиля, так и перпендикулярно оси (поперек автомобиля), ведущие колеса — передние.
Масса автомобиля может быть распределена по осям равномерно за счет изменения положения двигателя относительно передней оси, но во многих случаях это приводит к значительному увеличению переднего свеса и длины автомобиля. Крутящий момент от двигателя 1 последовательно проходит через сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу 6 и привод 7 ведущих колес.
При продольном расположении двигателя (рис. 1, д) снимаются ограничения на длину двигателя, удается унифицировать валы привода ведущих колес и упрощается создание полноприводной версии конструкции. Конструкция главной передачи сложна так же, как и в случае заднемоторной компоновки.
При поперечном расположении двигателя на переднеприводном автомобиле (рис. 1, г), в отличие от рассмотренных компоновочных схем, не требуется изменять направление передачи потока мощности в трансмиссии, поэтому в главной передаче используется редуктор с цилиндрическими, а не коническими шестернями, который может иметь картер, общий с коробкой передач.
Переднемоторная схема, при определенных дорожных условиях, позволяет несколько улучшить управляемость и устойчивость автомобиля, и увеличить объем багажного отделения. В настоящее время существует устойчивая тенденция к расширению применения переднеприводной компоновочной схемы на легковых автомобилях.
Полноприводная компоновочная схема (рис. 1, е, ж, з) позволяет реализовывать на колесах силу тяги, максимально возможную по условиям движения (равную сцепному весу автомобиля), что особенно важно при плохих условиях сцепления колес с дорогой. Двигатель располагается в передней части автомобиля. Силовой агрегат при продольном расположении двигателя (рис. 1, е, ж) состоит из двигателя 1, сцепления 2 и коробки передач 3. При поперечном расположении двигателя (рис. 1, з) силовой агрегат состоит из двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3, главной передачи 6 и коробки отбора мощности 9. Структурная схема трансмиссии зависит от способа распределения крутящего момента (типа привода или способа подключения привода колес отключаемой оси).
Схема с раздаточной коробкой (рис. 1, е) применяется на автомобилях повышенной проходимости. Обеспечивает лучшие, по сравнению с другими вариантами полноприводных схем, показатели проходимости автомобиля. Крутящий момент от коробки передач 3 с помощью промежуточной карданной передачи 1О подводится к раздаточной коробке 8 и распределяется (или увеличивается и распределяется) с помощью карданных передач 4 между главными передачами 6 передних и задних осей автомобиля, далее с помощью приводов 7 между колесами осей.
Схема с распределением крутящего момента с помощью муфты (рис. 1, ж, з) применяется с целью наиболее полной реализации мощности двигателя за счет увеличения суммарной силы тяги при использовании всех колес, как ведущих. В основном такая схема используется для переднеприводных автомобилей с отключаемым приводом задней оси. Двигатель может располагаться вдоль или поперек оси (рис.1, ж, з), а распределение крутящего момента происходит без раздаточной коробки, с помощью муфты свободного хода или с помощью вязкостной муфты.
Есть довольно простая истина: чем длиннее база и чем меньше момент инерции (момент массы) машины (масса сконцентрирована в геом. центре авто) — тем машина управляемее, лучше держится на дороге, легче рулится и меньше подвержена заносам. Зато бОльше радиус разворота, необходим бОльший выворот колес, … .
И соответственно, наоборот. Представьте, что будет с авто, у которого колёсики фактически посередине :-).
Т.е. схема (компоновка) автомобиля должна решать следующие проблемы:
— нужную загрузку обоих осей
— уменьшение момента инерции авто.
Казалось бы, всё тяжелое — поближе к центру, колеса — подальше … но такая компоновка сопряжена с рядом трудностей как технического, так и эргономического характера :-).
Среднемоторные авто.
Так сделаны Лотус, Бугатти, АудиЭр8, ламборджини, …, и даже раллийный Камаз :-). Но всё это сугубо спортивные машины и такая схема (среднемоторная) не особо подходит для «гражданских» авто, ибо мотор живет на том месте, где должны бы сидеть пассажиры или располагаться груз :-).
Как решение — засунуть мотор под груз/пассажиров.
Есть несколько современных авто, в которых малогабаритный двигатель установлен фактически под задними сиденьями, горизонтально. Аналогичная схема применена на ФВ Транспортер 1 и2. Но горизонтальное расположение блока (как и оппозитник и Ванкель — это конечно интересно, но уж больно сложно и экзотично).
А малогабаритный двигатель требует поддержку в виде гибридной установки, которая тоже весит не мало и располагается далеко не в центре.
Классическая компоновка.
«Классическая» схема автомобилей (мотор спереди, ведущая ось — сзади) пошла родом от грузовых авто, для которых была весьма логичной и практичной — ведущую заднюю ось загружал груз, почти не влияя на нагрузку на рулящую — переднюю, которую нагружал двигатель (надо-же ее чем-то загружать), что обеспечивало стабильное руление, минимально зависящее от груза, хорошее сцепление, … . И минимум технических проблем.
Эта схема была применена и для легковых авто. В-первую очередь потому, что не требовала отличающихся технических решений, во-вторую — потому что в начале ХХв не было гонки за компактностью и объемом салона. Салон в те времена вообще был редкостью :-). Двигатель сдвигали за переднюю ось (формально — среднемоторка), а ось наоборот выносили вперед бампера :-). Так и повелось … . Традиции не пропьёшь :-).
Справедливости ради стоит отметить, что одним из первых пассажирских авто был авто по схеме ДеДион — движка и всё прочее — над задней осью, но данная схема была сильно сложной технически и не вписалась в концепцию автомобилей с салоном и не получила распространения.
«Классическая» компоновка легковых автомобилей имеет существенный недостаток: малую загрузку ведущей (задней) оси. Ее просто нечем загружать. Из «техники» на ней фактически только редуктор.
Идея утяжелить зад «классических» машин весьма очевидна, но способы достигнуть «идеальной развесовки» разнятся. Например, «адепты» заднего привода — почти все американцы, Вольво, Мерседес, БМВ выносят далеко за заднюю ось багажник, а переднюю ось — чуть не вперед бампера 
— все их заднеприводные модели обладают характерными «курдюками».
Но это хорошо на больших машинах. А на маленьких? А на маленьких задняя ось въезжает в салон и крылья начинают мешать задним пассажирам (н-р, в Жигулях задняя ось подвинута вперед относительно Москвича, за счет этого увеличен объем багажника, влезла запаска «вертикально» и бензобак, но значительно теснее на заднем диване. Объем багажника и запаска — хорошо, остальное — плохо (в т.ч. бензобак внутри кузова).
Также вынос массы за базу (за оси) увеличивает момент инерции и ухудшает управляемость (думаю, объяснять не надо).
Заднемоторные авто (мотор находится позади задней оси)
Попытки уйти от «классической» схемы предпринимались с самого рождения авто (даже более того, самый первый авто на ДВС (Карла Бенца) был заднемоторным и более того — трёхколесным ).
Наиболее известный предприниматель данного направления — Фердинанд Порше. По схеме, предложенной им построены Фольксваген Жук (им самим), «классические» Запророжцы и собственно «классические» Порше. Наверное, еще много моделей, но я их не знаю.
Разговор за «Порше» достоин отдельной публикации, но с выносом массы за заднюю ось они явно перестарались.
Известен «эффект молотка» (избыточной поворачиваемости), т.е. и 356е и ранние 911е постоянно крутило вокруг загруженной задней оси. Сейчас это решили переразвесовкой и современными электронными системами.
Переднемоторные авто.
Есть и «Порше задом-наперед» — двигатель впереди передней оси. Надо сказать, схема получилась значительно устойчивее «Поршиков» потому что загружена рулящая ось. Т.е. получился такой «велосипед поперек» со стабилизирующей задней осью :-). К таким машинам относятся Ауди 80, 90, 100, 200, А6, «Пассаты» В1, В2, В5 и даже Москвич-2141 с разновидностями. Надо сказать, весьма удачная в плане развесовки и рулибельности схема.
О М2141 сохранились самые положительные воспоминания об управляемости.
О Ауди-80 и Пассате В2 — тоже, но у них побольше задняя ось загружена.
Минусом — очень длинный капот. И плюсом тоже.
Переднеприводные авто.
Чем отличаются от «переднемоторных»? Тем, что движок поперек и НАД передней осью +-чуть-чуть. По развесовке разница получается существенной. Впрочем, к рулябельности вопросов нет.
Транзаксель
Но у переднеприводных авто при разгоне разгружается передняя ось (и соотв загружается задняя), за счет чего сцепление задних колес увеличивается, передних — уменьшается. Для чего это важно? Ну например, для спортивных авто и мускл-каров (при значительнй мощности/крутящем моменте).
Т.е. при разгоне в заднюю ось можно «вдуть» бОльше мощности, чем в переднюю при равной загруженности в состоянии покоя. Т.е. всё-таки задний привод? Но как-же быть с разгруженной задней осью? Чем ее нагрузить? Не знаю, кому первому пришла в голову довольно очевидная идея — перенести назад и сагрегатировать с редуктором КПП и сцепление.
Я знаю несколько авто, постороенных по такой схеме — это все «настоящие» Альфа-Ромео (до 75ки включительно), Порш 924/944, Шевроле Корвет … и … Вольво 340/360. Последняя явно «вываливается» из ряда спортивных, хотя она ОЧЕНЬ комфортная и управляемая.
Но реализации данной компоновки различаются.
Например, в Вольво сцепление агрегатировано с мотором, т.е. сделали «транзаксель» с минимальной переделкой агрегатов «классической» схемы, в Альфе — с коробкой, при этом кардан выполняет роль маховика, что позволяет отказаться от собственно маховика (понизить общую массу) и поставить двигатель ниже.
Про транзаксель можно рассказывать долго. Он технически сложнее «классической» схемы, хоть и не сильно. А вот развесовку меняет существенно.
Но про него — потом.
ПыСы: на сильную грамотность и «научность» публикации не претендую — писАл из головы.
Замечания учту.
Двигатель спереди, задние колёса ведущие. Такая компоновка получила название классической, так как была распространена на большинстве серийных автомобилей до конца 70-х гг. Долгое время считалась самой оптимальной и простой для автомобиля, так как не требовала сложного механизма переднего привода, обеспечивала равномерное распределение веса, давала возможность установки любого двигателя независимо от длины и была достаточно надёжной. Со временем конструкторы осознали недостатки классической компоновки, связанные с большой массой, трансмиссионными потерями мощности, склонностью к заносу и пробуксовке и нерациональным использованием внутреннего пространства (наличие трансмиссионного тоннеля). В наше время заднеприводную компоновку имеют только спорткары и модели представительского класса. Это объясняется её высокой стоимостью и преимуществами при разгоне и управляемом заносе.
При классической компоновке двигатель всегда расположен продольно, но может находится как над передней осью, так и перед ней или за ней. Что касается трансмиссии, то здесь существует два варианта: либо коробка передач и сцепление находятся в одном блоке с двигателем и связаны с задним мостом карданным валом, либо они сблокированы с главной передачей и соединены карданным валом с двигателем. В первом случае обычно применяется жёсткий задний мост, во втором требуется независимая задняя подвеска.
Двигатель спереди, передние колёса ведущие. Первые серийные автомобили с передним приводом появились в конце 20-х гг., но на тот момент эта технология была ещё недостаточно развитой и дорогой в производстве. В США вплоть до конца 70-х гг. встречались только переднеприводные модели высшего класса, а в Европе, наоборот, такая компоновка была распространённой на малолитражках. К началу 70-х гг., когда появились достаточно надёжные шарниры равных угловых скоростей, переднеприводные автомобили стали набирать популярность, и сегодня они намного превосходят по продажам заднеприводные.
В переднеприводных автомобилях двигатель объединён в один блок с коробкой передач и передним мостом. Он может располагаться перед, за или над передней осью, продольно или поперечно. Продольная установка двигателя сегодня практически не встречается, так как поперечная даёт больше преимуществ: значительное сокращение длины, простую конструкцию трансмиссии и дешевизну в производстве. В целом переднеприводные автомобили отличаются хорошей управляемостью, большим пространством салона и ровным полом. Недостатки компоновки — недостаточная поворачиваемость, перегрузка передней оси, ограниченная мощность двигателя и низкая проходимость.
Двигатель спереди, все колёса ведущие. Традиционно полноприводная компоновка была характерна только для автомобилей повышенной проходимости. В классическом варианте это был подключаемый полный привод (4WD) с раздаточной коробкой. С 80-х гг. стали появляться легковые автомобили с постоянным полным приводом (AWD) или автоматически подключаемым по требованию. Такие системы могут быть основаны как на переднеприводной компоновке (с продольным или поперечным расположением двигателя), так и на заднеприводной. Преимуществами полноприводного автомобиля являются хорошее сцепление с дорогой, высокая проходимость, устойчивость, управляемость и распределение веса, недостатками — сложная и дорогая в производстве трансмиссия, ограниченное внутреннее пространство, дополнительный вес и повышенный расход топлива.
Двигатель сзади, задние колёса ведущие. Относительно простая и недорогая компоновка, позволяющая компактно разместить двигатель и трансмиссию в одном блоке за задней осью. Лёгкость конструкции, отсутствие карданного вала и хорошее сцепление задних колёс с дорогой давали возможность установки двигателя небольшой мощности. Как следствие, заднемоторная компоновка получила распространение на малолитражках и небольших спорткарах. Однако из-за перегруженности задней оси, плохой управляемости, трудностями с отоплением салона и проблемами с расположением некоторых узлов (бензобака, выхлопной системы) большинство производителей отказались от этой компоновки в пользу переднеприводной. В наши дни двигатель сзади имеют такие автомобили, как Smart Fortwo, Renault Twingo и Porsche 911.
Двигатель перед задней осью, задние колёса ведущие. Идеальная компоновка с точки зрения распределения веса, сцепления с дорогой и динамики, но требует навыков в управлении при поворотах. В связи с этим центральномоторная компоновка встречается почти исключительно на спортивных автомобилях и суперкарах. Поскольку двигатель находится в пределах колёсной базы, у этих автомобилей очень ограниченное пространство салона: они являются двухместными или имеют посадочную формулу 2+2. Центральномоторная компоновка также была характерна для ранних автомобилей конца XIX века, микрокаров с мотоциклетными двигателями и мотоколясок.
Компоновки легковых автомобилей:
а — классическая;
б — переднеприводная;
в — заднемоторная;
г — полноприводная с двигателем на базе классической;
д — среднемоторная
— классическая (а) — двигатель продольно расположен спереди, ведущие колеса задние, трансмиссия занимает пространство под полом кузова между двигателем и задней осью (компоновка позволяет использовать в качестве несущей системы раму);
— переднеприводная (б) — двигатель размещен спереди продольно или поперечно, ведущие колеса передние, трансмиссия объединена с двигателем;
— заднемоторная (в) — двигатель расположен сзади, ведущие колеса задние, трансмиссия объединена с двигателем;
— среднемоторная (д) — двигатель расположен между передней и задней осями, ведущие колеса задние, трансмиссия объединена с двигателем.
Преимущества и недостатки различных компоновок приведены в таблице
Каждая из представленных компоновок может иметь полноприводной вариант, при котором ведущими являются все колеса. Это делается с целью повышения проходимости, а также и управляемости автомобиля, но связано с усложнением конструкции трансмиссии.
Преимущества и недостатки различных компоновок легковых автомобилей
| Переднеприводная | Классическая | Среднемоторная | Заднемоторная | |
|---|---|---|---|---|
| Тяговые свойства — порожний автомобиль | + | — | + | + |
| Тяговые свойства — груженый автомобиль | — | + | + | + |
| Развесовка (распределение веса автомобиля по осям) | + | • | — | — |
| Объем салона | + | + | — | • |
| Объем багажника | + | + | • | — |
| Возможность модификации задней части кузова | + | + | — | — |
| Габаритная длина | + | • | • | • |
| Свойства кузова при столкновениях | + | + | — | — |
| Тепловая нагруженность салона | — | — | • | + |
| Возможность создания полноприводной модификации | + | + | • | + |
| Шум в салоне | + | — | — | + |
| Масса | + | • | + | + |
| Длина приводов управления силовым агрегатом | + | + | — | — |
«+» — позитивное влияние; «–» — негативное влияние; «•» — ухудшает параметр незначительно