ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие автора из "Несущий каркас кузова автомобиля и его расчет " Создавшийся дефицит топлива обусловил повышенный интерес инженеров-автомобилестроителей к вопросам снижения массы автомобиля. Основной силой сопротивления, действующей на движущийся с небольшой скоростью автомобиль, является сила сопротивления качению шин, которая прямо пропорциональна нагрузке, передаваемой через вращающиеся колеса на дорогу. Сопротивление, возникающее на подъеме, так же пропорционально массе автомобиля, как и преодолеваемая при ускорении автомобиля сила инерции. [c.9] До сих пор автомобилестроительные компании и поставщики оборудования затрачивают громадные средства на снижение расхода топлива. С этой целью совершенствуют конструкции карбюратора и системы впрыска, усложняют систему зажигания, а также организуют подачу воздуха в двигатель при помощи турбонагнетателя. В настоящее время путем приложения усилий в этих направлениях все труднее становится добиться желаемых результатов, кроме того, это приводит к усложнению и удорожанию оборудования и, не в меньшей мере, усложняет технологию изготовления. [c.9] Однако, сколь бы эффективными не были средства преобразования энергии топлива в работу силы тяги, прикладываемой в пятне контакта шин с дорогой, топливо само по себе имеет ограниченную теплоту сгорания. Энергия, выделяемая при сжигании 1 кг очищенного бензина, равна 42 —44 МДж, а максимальный тепловой КПД двигателя составляет не более 25 %. Таким образом, потенциальная энергия топлива, приравниваемая кинетической энергии (тоже пропорциональной массе) автомобиля, движущегося с определенной скоростью, может быть реализована лишь частично, причем никаким устройством, направленным на экономию топлива, эту долю потенциальной энергии топлива увеличить нельзя. [c.9] Как с приростом массы какой-либо части автомобиля одновременно увеличивается масса поддерживающих ее элементов, так и, наоборот, с уменьшением массы какой-либо части автомобиля можно значительно снизить массу других его частей. Кроме того, установка более легких систем (например, меньшего двигателя) в одном месте может автоматически привести к изменениям (уменьшение размеров тормозных механизмов) в другом месте. Таким образом, существует своего рода цепная реакция облегчение конструкции кузова обусловливает уменьшение размеров колес и т. д. Следовательно, этап проектирования конструкции в целом имеет важное значение. [c.10] Количественная оценка влияния уменьшения массы на затраты, связанные с топливом, дана одним из английских предприятий в работах, посвященных исследованию коробок передач с автоматическим управлением. Эти работы показали, что доля топлива, расходуемого на разгоны типичного европейского автомобиля в соответствии с Правилами Американского агенства по охране окружающей среды при движении по автострадам, составляет 18 % общего расхода топлива. В случае движения в городских условиях указанная доля расхода топлива достигает 38 %, а при проведении 15 циклов дорожных испытаний, предусмотренных Европейским экономическим сообществом, —25 %. Таким образом, можно ожидать, что со снижением массы автомобиля на 1/3 экономия топлива составит 6—12 %. Этот сравнительно скромный вывод показывает, что разработка новых облегченных узлов автомобиля обычно приводит к созданию менее дорогостоящей конструкции как по материальным, так и по трудовым затратам. [c.10] Существует также тесная зависимость между массой автомобиля и размерами кузова, поэтому чем компактней автомобиль, тем больше экономия топлива, получаемая в результате не только снил ения массы, но и пропорционального уменьшения аэродинамического сопротивления, так как сокращается площадь поперечного сечения. Теперь при анализе конструкции кузова инженеров волнуют такие вопросы, как эффективно распределить массу, чтобы прикладываемые нагрузки воспринимались с минимальной концентрацией напряжений, как уменьшить аэродинамическое сопротивление обшивки кузова при помощи тщательного полирования поверхностей, как обеспечить защиту пассажиров при авариях. [c.10] Данную книгу можно использовать в качестве введения в курс конструкции автомобиля трем категориям читателей. Первую категорию читателей составляют конструкторы, имеющие ограниченную подготовку по общему курсу машиностроения. Во вторую категорию читателей входят студенты, специализирующиеся в области автомобилестроения и слушающие курс теории конструкции в рамках программы, предусмотренной для подготовки инженеров-кон-структоров. К третьей категории читателей относятся специалисты, работающие в области автомобилестроения, которые смогут успешно воспользоваться изложенными аналитическими методами для разработки более эффективных конструкций с точки зрения минимизации их масс. [c.11] Аналитический аппарат, представленный в книге, будет особенно ценным для студентов, обучающихся по специальностям инженеров-автомобилестроителей, уровень подготовки которых находится примерно между уровнем выпускника второго года обучения и уровнем студента пятого года обучения, прослушавшего технический курс. Некоторые разделы книги могут пригодиться на последнем курсе обучения в вузе, а также при проведении научно-исследовательской работы в области автомобилестроения после окончания вуза. [c.11] По крайней мере один аспект, связанный с проблематикой конструкции кузова автомобиля, представлен по-новому, а именно расчет кузовов автомобилей, изготовляемых с применением методов современной технологии. Эти методы заменили старые методы, применявшиеся на ведущих предприятиях, специализировавшихся на производстве кузовов легковых автомобилей, автобусов и грузовых автомобилей. Старые методы производства мало отличались от методов, использовавшихся во времена изготовления конных повозок. [c.11] До недавнего времени выпускники автомеханических вузов и технических училищ, приходившие работать на автомобилестроительные предприятия, были подготовлены как специалисты-механики, прошедшие обучение главным образом по таким дисциплинам, как термодинамика, теория машин и механизмов, гидравлика, математика, механика и сопротивление материалов. Преподавание теории конструкций было характерно в основном для авиастроительных, кораблестроительных и инженерно-строительных (конструкторских) факультетов. [c.11] В автомобильной промышленности имеется несколько тенденций, обусловливающих выдвижение на передний план вопросов проектирования конструкции кузова. Эти тенденции повышают необходимость более широкой подготовки в области теории конструкций конструкторов и проектировщиков. Силовые агрегаты автомобиля, коробка передач и подвески становятся до такой степени совершенными и стандартизированными, что в связи с этим отпадает необходимость в проведении широких изменений при введении новых моделей. В процессе создания новых моделей приходится считаться с изменениями вкусов и моды, влияющими на выбор формы кузова. [c.11] Кроме того, новые модели конструируют для определенных секторов рынка. В этом случае конструкция кузова приспосабливается в целях удовлетворения специфических требований данного сектора рынка. В то же время на промышленность оказывается сильное экономическое давление, которое заставляет сокращать время доводки новых моделей, соблюдать стандарты надежности и безопасности конструкции без осуществления программы строительства более широких автомобильных дорог. [c.12] В связи с ростом применения аналитических методов для решения всех этих задач требуется большее знание теории конструкций как от тех, кто намеревается работать в автомобильной промышленности, так и от тех, кто уже давно занят конструированием и изготовлением кузовов. Читатель упомянутой третьей категории (специалист-автомобилестроитель) найдет немало интересного для себя в различных подходах, используемых в предлагаемых методиках расчета конструкций. Книга не охватывает полностью машинные методы расчета конструкции автомобиля, однако в ней достаточно отведено места описанию физической сущности явлений, происходящих с составными частями кузова автомобиля. Благодаря этому у читателя разовьется умение чувствовать конструкцию . А это очень важно на стадиях предварительного расчета автомобиля. [c.12] Для тех читателей, которые ранее не прошли инженерную подготовку, ознакомление с элементарным учебником по сопротивлению материалов поможет понять основные соотношения, существующие между напряжениями и деформациями, напряженное состояние жестких элементов простейшего сечения, находящихся в условиях изгиба и кручения, и, кроме того, поможет усвоить теоретические вопросы, разбираемые в данной книге. [c.12] Книгу можно назвать введением в теорию конструкции автомобилей, так как она поможет читателям вникнуть в аналитические методы, широко используемые в различных публикациях технических журналов, сборников докладов различных конференций и в сообщениях машиностроительных научно-исследовательских организаций и конструкторских бюро. Поэтому расчеты, приводимые в книге, носят не вполне законченный характер или, по крайней мере, проведены не по всей строгости. Необходимо обратиться к оригинальным публикациям, для того чтобы понять характер упрощений, принятых в расчетах. [c.12] Вернуться к основной статье