Выбор компоновочной схемы проектируемого автомобиля

От компоновки автомобиля в существенной степени зависят эксплуатационные свойства. Компоновка определяет габаритные параметры автомобиля, распределение его массы по осям, степень использования габарита в плане под грузовую платформу, в не­которой степени схему ходовой части и трансмиссии, рабочее место, удобство работы водителя, технического обслуживания и ремонта и, как следствие, устойчивость, проходимость, управля­емость, грузовместимость и другие показатели, характеризующие эффективность использования автомобиля. Поэтому при про­ектировании компоновке уделяется особое внимание.

Различают общую компоновку автомобиля, под которой пони­мают главным образом расположение двигателя, кабины и плат­формы (обычно оценивают только расположение двигателя и ка­бины, так как размещение платформы получается произвольным) и компоновку ходовой части и трансмиссии. В наибольшей степени техническое совершенство автомобиля и его приспособленность к выполнению тех или иных эксплуатационных задач зависит от общей компоновки. Компоновка ходовой части и трансмиссии влияют лишь на некоторые эксплуатационные свойства.

Для современных грузовых автомобилей с колесной формулой 4х2 утвердились компоновочные схемы, представленные на рисунке 1.1. Для сравнения компоновочных схем принято:

• грузовые автомобили снабжены бортовой платформой;

• сравниваемые по схемам автомобили имеют одинаковые геометрические параметры и параметры массы, т.е.: одинаковую планировку и размеры салона, кузова, размеры и массу грузовой платформы, двигателя, агрегатов трансмиссии и т.д.

Схема а. Такая ком­поновка имеет ряд преимуществ, основными из которых являются:

· низкий силуэт автомобиля;

· хороший доступ к двигателю для его обслуживания;

· размещение кабины в зоне комфорта по условиям колебаний подрессоренной массы;

· простота конструкции приборов управления автомобилем;

· удобство входа и выхода.

Этой компоновке присущи и определенные недостатки. Прежде всего, при такой компоновке под грузовую платформу высвобождается меньшая часть длины автомобиля, в связи с чем грузовместимость автомобилей с ком­поновкой «кабина за двигателем» хуже, чем автомобилей компо­новки «кабина над двигателем».

Кроме того, автомобили с такой компоновкой отличаются большими базами и габаритной длиной, ограниченной передней обзорностью.

Схема б. Позволяет несколько уменьшить базу и габаритную длину (на 200—400 мм), однако при этом колёсные ниши и двигатель сокращают объем в зоне размещения педалей и затрудняют их компоновку, вследствие чего требуется поднимать пол кабины. К недостаткам автомобилей, выполненных по этой схеме, относятся: затрудненный доступ к задней части двигателя, малая ширина проёма двери, повышенный уровень шума, нагрев перегородки моторного отсека.

В автомобилях, выполненных по схемам а и б, в нагруженном состоянии на передние колёса приходится 27—30%массы, что является оптимальным при движении по плохим дорогам; без нагрузки на задние колёса приходится более 50 % массы, что также является положительным фактором.

Компоновочные схемы а и б, которые могут быть отнесены к классическим, имеют преобладающее распространение на выпускаемых в массовых масштабах автомобилях общего назначения неза­висимо от их грузоподъемности, а также на специальных автомо­билях, создаваемых на их базе.

Схема в. Компоновка «кабина над двигателем» даёт минимальную базу и габаритную длину, но неудобен вход и выход, большая высота пола кабины, не исключается попадание в кабину отработавших газов. Усложняет конструкцию откидывание кабины вперёд. Перегрузка передней оси иногда побуждает грузовую плат­форму автомобилей при такой компоновке несколько сдвигать назад от кабины и использовать высвобожда­ющееся пространство для размещения систем двигателя (воздухо­очистителя, аккумуляторных батарей и т. п.), запасных колес, инструмента и принадлежностей или делать удлиненную кабину со спальным местом. Удобства такой кабины несомненны, однако полезная длина автомобиля (под грузовую платформу) исполь­зуется нерационально.

Рабочее место водителя в автомобиле при компоновке «кабина над двигателем» расположено практически над передней осью или даже несколько впереди нее, т. е. в зоне интенсивных вер­тикальных колебаний. Чтобы предот-

вратить вредное воздействие колебаний на водителя при такой компоновке сиденье водителя выполняют, как правило, с дополнительным подрессориванием.

Схема г. Данная компоновка имеет определенные преимущества перед другими компоновками и вместе с тем ряд не­достатков. Так, при этой компоновке можно получить низкий габарит по высоте при хорошей обзорности с места водителя, удовлетворительное распределение массы по осям. Однако в этом случае сложнее решаются вопросы доступа к дви­гателю и к коробке передач, ухудшаются показатели плавности хода, усложняется конструкция обслуживающих систем двига­теля и приводов управления автомобилем и уменьшается длина грузовой платформы. Тем не менее, важные достоинства такой ком­поновки предопределили достаточно широкое ее применение на последних моделях грузовых автомобилей. В частности, такая общая компоновка применена на автомобилях «Татра», на новых автомобилях фирмы MAN грузоподъемностью 5, 7 и 10т, на некоторых большегрузных тягачах фирмы «Фаун», больше­грузных многоосных автомобилях КамАЗ, МАЗ.

К недостаткам следует отнести: затрудненный доступ к двигателю через люк в полу, который не исключает возможности попадания в кабину отработавших газов. Поэтому вместо применения закрываемого люка кабину иногда выполняют откидывающейся. Однако механизм откидывания усложняет конструкцию и коммуникации. Другим решением этой проблемы может быть применение двигателя с горизонтальным или противолежащим расположением цилиндров, установленного под рамой и доступного для обслуживания снизу.

На автомобилях, выполненных по схемам в и г, в нагруженном состоянии на передние колёса приходится 33—35 % массы, что благоприятно при движении по дорогам с твёрдым покрытием; без нагрузки на задние колёса приходится менее 50 % массы, что затрудняет движение по бездорожью. В сравнении с автомобилями, выполненными по схемам а и б, база меньше на 900—1200 мм, а габаритная длина — на 700—1000 мм. Это обеспе­чивает высокую маневренность и минимальную потребную площадь для стоянки. Сухая масса автомобиля меньше на 100—150 кг.

К числу недостатков схем в и г, по сравнению со схемами а и б, следует отнести расположение сидений далеко от зоны наибольшей комфортабельности, в следствии чего экипаж будет подвергаться воздействию больших вертикальных ускорений при продольных колебаниях автомобиля. Самым большим недостатком таких схем является плохая пассивная безопасность конструкции. Такие компоновочные схемы используют на легких, или, наоборот, очень тяжелых грузовых автомобилях.

Учитывая достоинства и недостатки описанных выше схем, а так же принятые ранее требования к проектируемому автомобилю (наименьшие габариты при наибольшей полезной грузовой площади), принимаем компоновку проектируемого автомобиля по схеме г.