Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

Автомобили

Книга самодеятельного конструктора автомобилей


Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Кузов автомобиля

 

 

В автомобиле нет более дорогого и материалоемкого узла, чем кузов. Он включает в себя большое количество деталей и узлов. Кузов является основным несущим элементом, воспринимающим нагрузку, которая передается ему от колес через элементы подвески. Кроме того, на кузов действуют силы тяжести самого автомобиля, водителя и пассажиров, а также ветер. Кузов подвергается в процессе эксплуатации действию атмосферных осадков, а это важно учитывать при подборе материала для его изготовления. Наряду с этим форма кузова, его поверхность и окраска должны отвечать современным эстетическим требованиям. На кузове не должно быть острых выступающих частей, которые могут нанести травму пешеходам.

В зависимости от того как воспринимаются кузовом действующие на него силы, различают несколько типов так называемых силовых каркасов. Одним из самых распространенных является несущий кузов. Силовым каркасом, воспринимающим нагрузку, являются его панели и коробчатые элементы. Подобный кузов представляет собой пространственную сварную конструкцию из листовой стали толщиной 0,5 ... 0,8 мм. В практике любительского автомобилестроения широкого распространения они не получили из-за необходимости высокого качества сварочных работ, хотя такие конструкции обеспечивают рациональное использование металла. Пример такого кузова показан на  80.

Разновидностью несущего кузова является кузов типа «несущее днище». В нем большая часть нагрузки воспринимается развитыми порогами, поперечинами пола, колесными нишами и подрамником  ( 81).

Другим типом силового каркаса является рама. Промышленность почти не выпускает легковые автомобили с таким силовым каркасом. В любительском автостроении рамные конструкции кузовов   получили   более   широкое   распространение.   Рамы   по

своим конструкциям бывают различными, но в основном подразделяются на лонжеронные ( 82) и хребтовые ( 83). Основным элементом, воспринимающим нагрузки, возникающие при эксплуатации автомобиля, является собственно рама. На кузов же действует только сила тяжести автомобиля, водителя и пассажиров. В таких автомобилях кузов защищен от вибрации, но не придает раме дополнительной жесткости. Однако хребтовая рама обладает большей жесткостью по сравнению с лонжеронной. Хотя рамные конструкции значительно тяжелее несущих, они более просты в изготовлении, а это немаловажный фактор для самодеятельных автоконструкторов.

Существует еще несколько промежуточных конструкций кузовов, сочетающих оба рассмотренных варианта. В их конструкции используются подрамники, на которые крепятся силовые агрегаты и элементы подвески. Самодеятельные автостроители применяют каркасы-рамы из трубок небольшого диаметра. Сверху устанавливаются панели кузова, которые могут быть изготовлены из любого материала. В этом случае часть нагрузки передается на панели кузова, которые увеличивают его жесткость и прочность. Примером такой конструкции может служить кузов автомобиля «Лайка» Б. Деркачева  ( 84).

При изготовлении кузова за основу берется компоновочный чертеж автомобиля. Затем готовится композиционный чертеж, в котором должно быть четыре проекции: виды сбоку, спереди, сзади и сверху. Они будут необходимы для построения шаблонов кузова.

На чертеж кузова наносится координатная сетка, состоящая из квадратов со стороной 200 мм. Через ось переднего колеса проводятся две линии: горизонтальная и вертикальная. Это нулевые линии. Нанесенная координатная сетка необходима для связи воедино всех элементов кузова при его изготовлении.

 


Желательно изготовить макет кузова из пластилина. Он поможет увидеть согласованность элементов кузова. К тому же с макета удобнее снимать шаблоны.

Существует несколько способов изготовления кузова в зависимости от материала, который планируется использовать. Если кузов предполагается изготавливать из металла, фанеры или с использованием панелей существующих серийных автомобилей, целесообразно после изготовления макета перейти к построению так называемого плазового чертежа, который представляет собой чертеж кузова в натуральную величину. Название его пришло из судостроения. На плазовый чертеж наносится ряд сечений, которые необходимы для снятия на кальку шаблонов. Масштабная сетка, нанесенная на плазовый чертеж и на каждый шаблон, позволит согласовать отдельные элементы кузова при изготовлении. Шаблонами пользуются для раскроя металла или листов фанеры.

Если же кузов предполагается изготавливать из стеклопластика, то необходимо изготовить мастер-модель (модель в натуральную величину) из пластилина или гипса. Для этого желательно использовать скульптурный пластилин, но если его нет, можно его изготовить самостоятельно. Для этого берется детский пластилин, плавится в воде и к нему добавляется парафин или стеарин в пропорции от 1 :5 до 1 :7. В целях экономии пластилин или гипс наносят на изготовленную из дерева болванку.

Изготовив макет в натуральную величину, можно по шаблонам с плазового чертежа отработать поверхность модели в соответствии с замыслами конструктора.

Мастер-модель можно изготовить и не прибегая к вычерчиванию плазового чертежа. Но для этого необходимы две П-образ-ные рамки, одну из которых изготавливают в масштабе модели, а другую в натуральную величину. Размеры рамок по высоте и ширине должны быть такими, чтобы модель, а следовательно, и будущий макет кузова свободно проходили в эти «ворота». Далее следует обеспечить возможность перемещения рамок в горизонтальной плоскости по специальным направляющим, на которые наносят риски с шагом 200 мм, соответствующим шагу плазового чертежа. Теперь, точно выдержав размеры и масштабные соотношения рамок, будет несложно перенести контуры кузова с модели на мастер-модель, минуя фазу плазового чертежа. Это несколько упрощает отработку поверхности кузова.

Если кузов изготавливается из дерева (фанеры), он может иметь каркас из дерева или из металлических труб. При этом используются бук, клен, ясень, дуб, которые можно заменить более дешевыми породами: лиственницей, березой, сосной. Древесина должна быть хорошо просушена, ибо только в этом случае можно избежать последующего коробления, ослабления соединений, расшатывания гвоздей и шурупов. Детали из хорошо выделанной древесины лучше поддаются обработке и склеиванию, хорошо сохраняют форму. Пример такой конструкции изображен на  85.

Заготовленные детали каркаса соединяются между собой стыковыми соединениями: вполдерева, симметричными шиповыми и на шкантах. Затем эти соединения обязательно склеиваются. Для склеивания применяется столярный, бакелитовый и казеиновый клеи или любой другой, предназначенный для склеивания древесины. Казеиновый члей лучше, но для повышения его водостойкости в него добавляют известь. Сильно изогнутые детали выполняются составными.

Для придания большей прочности соединениям отдельных элементов применяются гвозди, шурупы или болты, которые устанавливаются впотай. Если нет навыка в применении шиповых соединений, можно применять стыковку брусков каркаса с помощью сухарей и косынок на эпоксидном клее. К каркасу сухарь или косынку прикрепляют с помощью шурупов, болтов. Для усиления угольника к нему приваривают дополнительную стенку-подкос, которая является своеобразным ребром жесткости.

В деталях каркаса предусматриваются выборки для дверей, панелей, а также вырезы для дверных петель, замков и других деталей; места соединений металла с деревом промазываются варом или антикоррозионной пастой. Затем каркас покрывается. грунтовкой и краской. Облицовку к деревянному каркасу крепят гвоздями или шурупами.

Трубчатый каркас изготавливают из стальных труб диаметром около полдюйма. Желательно применять тонкостенные трубы. Для траверс крепления передней и задней подвесок применяют трубы большего диаметра. Стальные трубы свариваются. Возможно применение и труб из алюминиевых сплавов и алюминия. В этом случае из-за сложности сварки алюминия применяют соединения кинцами. При этом концы труб сплющивают или же в них делают прорезь, в которую затем вставляют и приклепывают пластину. Пластины двух труб скрепляют болтами или заклепками. Можно две трубы соединить с помощью стержня, на который их плотно надеть и затем закрепить болтами и винтами.

Каркас не должен обязательно повторять очертания поверхности кузова, так как облицовка крепится к нему в нескольких точках. Поэтому при изготовлении каркаса на нем обязательно следует предусмотреть установку специальных площадок, косынок, угольников, которые будут служить элементами жесткости. К стальному каркасу привариваются дверные петли, личины замков, пластины для крепления внутренней обшивки.

Большие возможности для конструирования представляют собой трубы некруглого сечения. На  86 показаны рама и каркас кузова автомобиля «Минимакс», у которого плоская рама изготовлена из стальных сварных труб прямоугольного сечения 50X25 мм с толщиной стенки 2,5 мм. Из труб прямоугольного сечения и стальных профилей сварен каркас кузова, который затем обшит снизу гетинаксом толщиной 7 мм, спереди текстолитом толщиной 4 мм и листовой сталью толщиной 1 мм.

В любительском автостроении все большее распространение получает изготовление кузовов из стеклопластика. При этом описанная   ранее  мастер-модель   необходима  для   изготовления

матриц, по которым создаются элементы поверхности кузова. Поверхность модели должна быть тщательно отделана, так как от этого будет зависеть последующая работа над поверхностью кузова и расход материала.

Стеклоткань перед нанесением на нее эпоксидной смолы следует тщательно высушить. Высохшая стеклоткань лучше впитывает эпоксидную смолу, обеспечивая высокое качество поверхности.

С мастер-модели снимаются слепки-матрицы панелей, которые будут выполняться из стеклопластика. После получения матриц приступают к выклеиванию панелей. Для этого на поверхности матрицы наносится разделительный слой из какого-либо масла или технического вазелина. Он необходим для того, чтобы после высыхания из матрицы можно было извлечь готовую часть. Полотнища стеклопластика соединяются эпоксидной смолой в смеси с отвердителем. Если панель при эксплуатации будет подвергаться сжатию и растяжению, наряду со смолой и отвердителем используется пластификатор. При этом следует учесть, что при чрезмерном применении пластификатора смола может не затвердеть.

Готовые панели кузова крепятся к раме и каркасу с помощью шурупов-саморезов, болтов или клея.

Но существует и другой способ получения панелей кузова из   стеклопластика   без   изготовления   мастер-модели.    Каркас

и раму изготавливают таким образом, чтобы они служили своеобразными шпангоутами и стрингерами. Пространство между этими элементами заполняют листовым пенопластом, чтобы получилась поверхность кузова, на которую накладывается стеклоткань, пропитанная смолой с отвердителем. Пенопласт, остающийся элементом кузова, служит для глушения шумов и резонансных колебаний.

Применение этого способа несколько упрощает процесс изготовления кузова, но зато требуется более тщательная отделка поверхности.

Возможно комбинированное применение материалов. В зависимости от этого будет изменяться и технология изготовления. Проще всего изготовить кузов из элементов в виде формованных скорлуп, как это сделано, например, в автомобиле «Спорт-900» ( 87). Элементы кузова в этом случае можно изготовить из нескольких слоев древесного шпона, ткани или бумаги, а также любых слоистых пластиков.

Окна и стекла — важный элемент кузова. Переднее, ветровое, стекло по техническим условиям должно быть изготовлено небьющимся (сталинит или триплекс). Это требование заставляет конструктора-любителя использовать стекла серийных автомобилей. В отличие от сталинита триплекс режется, что позволяет придать ему желаемую форму. Технология резки триплекса такова: на него наносится требуемый контур и по этому контуру стекло прорезается алмазным резцом с двух сторон на глубину до разделительного слоя. Затем выжигается пластическая пленка с помощью нагретой нихромовой проволоки.

Чтобы отличить сталинит от триплекса, необходимо посмотреть на торец стекла. Закаленное стекло имеет зеленовато-голубую окраску по всей толщине, тогда как триплекс имеет тонкий разделительный слой, по которому он безошибочно узнается. Ветровое стекло крепится с помощью специального резинового профиля, который применяется в стандартных автомобилях. Для надежности крепления важно, чтобы контур проема строго соответствовал контуру стекла. Любители предлагают еще один способ крепления стекла — вклеивание его в проем. В этом случае отсутствие резинового уплотнителя, выступающего за поверхность стекла, улучшает аэродинамику, но усложняет замену стекла при его повреждении.

В качестве боковых и задних стекол также лучше использовать стандартные. Применение плексиглаза нецелесообразно, так как со временем он мутнеет, кроме того, на нем легко образуются царапины.

При создании кузова следует четко определить, сколько он будет иметь дверей и в какую сторону они будут открываться. Ведь от количества дверей зависит прочность кузова, а от способа их открывания — безопасность. Например, передняя навеска двери, как у большинства автомобилей, безопасная и позволяет

обойтись серийными узлами. Если же дверь открывается назад, как, например, у ЗАЗ-965, то без'б-. пасность хуже, так как-дверь может быть открыта встречным потоком воздуха.

Для удобства посадки и высадки на некоторых автомобилях двери открываются вверх, перпендикулярно движению автомобиля. Это так называемая схема «крыло чайки» ( 88). Примером может служить один из вариантов автомобиля «Спорт-турист», разработанный творческим коллективом объединения «АвтоВАЗ-техобслуживание».

Четвертый вариант — дверь, вернее — часть кузова, открывается вверх ( 89). Этот способ обеспечивает посадку и высадку на очень тесной стоянке.

Пятая схема — дверь, сдвигаемая по ходу или против хода автомобиля ( 90). Она также оправдана для городских автомобилей, требующих малой площади на стоянке. Примером может служить конструкция дверей автомобиля «Минимакс», у которого двери ромбической формы передвигаются на двух верхних роликах и в нижней направляющей. В закрытом виде двери плотно входят в передний паз лобовой части кузова и прилегают к задней его части внахлест.

На некоторых моделях самодельных автомобилей вместо дверей применяется сдвижной колпак. Это обеспечивает жесткость кузова за счет отсутствия дверных проемов. Верхний колпак можно сделать не сдвигающимся, а откидывающимся, как, например, у автомобиля, показанного на  91. Подробнее о конструкции дверей и элементов кузова можно прочитать в книге В. К- Штробеля «Современный автомобильный кузов» (М.: Машиностроение, 1984).

Можно изготовить кузов со съемным легким тентом или же типа кабриолет, когда сдвигается только легкий верх крыши, а боковые стекла вместе с окантовкой остаются на месте.

Удобство расположения водителя и пассажиров в автомобиле зависит от конструкции кресел. При посадке человека его поза должна быть такой, чтобы обеспечивались необходимые суставные углы. Наиболее простой способ решить эту проблему — использовать сиденья стандартных автомобилей. Однако не всегда удается вписать их в создаваемый кузов. Само же сиденье должно обеспечивать наименьшее давление на тело человека и в то же время гасить часть колебаний, передаваемых ему через кузов. На  92 показана конструкция обычного сиденья, которое состоит из трубчатого каркаса 5, для изготовления которого берутся трубы диаметром 20 ... 25 мм с толщиной стенки 1,5 мм, салазок 6 для регулирования положения сиденья, пружин 7, матраца 4 и обивки 3. Салазки и механизм регулировки положения лучше всего взять от стандартного автомобиля. Обивка изготавливается из прочной обивочной ткани. При открытых кузовах сиденье должно быть обито кожей, дерматином или автобимом.

Можно также изготовить сиденья с каркасом из металлических пружин или из резиновых лент, а также сиденья полужесткого типа на листовом каркасе. На такой пружинящий каркас накладывается матрац из губчатой резины, поролона, ваты, шерсти. Сверху все это покрывается обивочным материалом, который закрепляется на каркасе шурупами или шнуровкой.

После окончательной  сборки  всех  элементов кузова,  уста-

новки сидений, размещения необходимых приборов и вспомогательного оборудования следует обшить внутреннюю часть кузова. Все элементы подбираются согласно авторскому замыслу в соответствии со вкусами конструктора. Однако автомобиль обязательно должен быть оборудован ремнями безопасности и средствами пожаротушения, которые обязательно размещаются в салоне автомобиля.

В любительском автостроении имеется опыт использования аварийных кузовов. Например, с пострадавшего автомобиля используют панели днища (которые не повреждены) и к ним приваривают каркас. Часто используются элементы серийных автомобилей, имеющихся в продаже. Например, можно взять под-моторные лонжероны от различных автомобилей и использовать их в своих конструкциях. Они имеют точки крепления двигателя и элементов подвески, что значительно облегчит изготовление кузова и позволит сэкономить силы и средства.

Этот список использования серийных узлов можно было бы продолжить, но сам самодеятельный конструктор проделает это лучше, когда начнет создавать свой автомобиль.

Изготовление кузова — не только трудоемкий процесс; он требует много различных навыков, смекалки и уменья. При всем этом кузовные работы должны выполняться очень тщательно. Это   обеспечит   не   только   соответствующий   эстетический   вид

вашему автомобилю, но и сделает его более долговечным. Ведь иногда небольшое упущение ухудшает эксплуатационные качества кузова. Так, например, если на крыше кузова не будет желобков для стока воды или их размер недостаточен, это приведет к попаданию воды внутрь салона через всевозможные неплотности в дверных проемах и в окнах.

 

 «Книга самодеятельного конструктора автомобилей»        Следующая страница >>>

 

Смотрите также:

 

Автомобиль за 100 лет  История автомобиля  Легковые автомобили История техники  Ремонт легковых автомобилей Советы, ремонт автомобиля  Ремонт автомобиля  Ремонт автомобиля ГАЗ-24 «ВОЛГА»  Автомобиль МАЗ 5335 и его модификации  Практикум по диагностированию автомобилей  Диагностирование электрооборудования автомобилей  Грузовые автомобили ЗИЛ  Строительные машины  Строительные машины и их эксплуатация