Рамы транспортного средства , а также исторически известен как его шасси , является основной несущей конструкцией из двигателя транспортного средства , к которому присоединены все другие компоненты, что сравнимо с каркасом организма.
До 1930-х годов практически каждый автомобиль имел структурную раму, отдельную от кузова. Эта конструкция известна как корпус на раме . К 1960-м годам конструкция unibody в легковых автомобилях стала обычным явлением, и тенденция к unibody для легковых автомобилей продолжалась в последующие десятилетия. [1]
Почти все грузовики , автобусы и большинство пикапов по- прежнему используют отдельную раму в качестве шасси.
Функции
Основными функциями рамы в автомобиле являются: [2]
- Для поддержки механических компонентов и кузова автомобиля.
- Чтобы справляться со статическими и динамическими нагрузками, без чрезмерного прогиба или деформации.
- Это включает:
- Вес кузова, пассажиров и грузовых грузов.
- Вертикальное и крутильное скручивание передается при движении по неровной поверхности.
- Поперечные боковые силы, вызванные дорожными условиями, боковым ветром и поворотом транспортного средства.
- Крутящий момент от двигателя и трансмиссии.
- Продольные растягивающие силы от пуска и разгона, а также сжатие от торможения.
- Внезапные удары от столкновений.
Типы каркасов по конструкции:
- Каркас лестничного типа
- Рама X-Type
- Смещенная рамка
- Смещение с рамой поперечины
- Рамка по периметру
Стуберти
Типы
Полные рамы днища
Каркас лестницы
Рама лестницы, названная так из-за сходства с лестницей, является одной из старейших, простейших и наиболее часто используемых под кузовом отдельных конструкций шасси / рамы. Он состоит из двух симметричных балок, рельсов или каналов, идущих по всей длине транспортного средства, соединенных несколькими поперечными поперечинами. Первоначально использовавшаяся почти на всех автомобилях, лестничная рама была постепенно заменена рамой по периметру и унифицированной конструкцией кузова. Сейчас его можно увидеть в основном на больших грузовиках. Эта конструкция обеспечивает хорошее сопротивление балке из-за наличия непрерывных направляющих от передней части к задней части, но плохую устойчивость к скручиванию или деформации при использовании простых перпендикулярных поперечин. Общая высота автомобиля будет больше из-за того, что поддон пола будет располагаться над рамой, а не внутри нее.
Магистральная трубка
Магистральное шасси - это тип автомобильной конструкции с шасси, аналогичным конструкции кузова на раме. Вместо относительно плоской лестничной конструкции с двумя продольными параллельными каркасами-рельсами он состоит из единой центральной прочной трубчатой основы (обычно прямоугольной в поперечном сечении), которая несет силовую передачу и соединяет переднюю и заднюю части. подвесные навесные конструкции. Хотя позвоночник часто втягивается вверх и в основном над полом транспортного средства, тело все же помещается на эту конструкцию или над ней (иногда через нее) сверху.
X-образная рама
Эта конструкция использовалась для полноразмерных американских моделей General Motors в конце 1950-х - начале 1960-х годов, в которых рельсы, идущие вдоль двигателя, казалось, пересекались в пассажирском салоне, каждая из которых продолжалась до противоположного конца поперечины в крайнем положении. задняя часть автомобиля. Он был специально выбран для уменьшения общей высоты транспортных средств независимо от увеличения размера неровностей трансмиссии и карданного вала, поскольку каждый ряд также должен был покрывать рельсы рамы. Некоторые модели имели дифференциал, расположенный не на обычной штанге между осью и рамой, а на шаровом шарнире поверх дифференциала, соединенном с гнездом на поперечном рычаге, шарнирно закрепленном на поперечине рамы.
Утверждалось, что X-образная рама улучшила предыдущие конструкции, но в ней не было боковых направляющих, и поэтому она не обеспечивала адекватную защиту от боковых ударов и столкновений. [3] Эта конструкция была заменена рамками по периметру.
Рамка по периметру
Подобна раме лестницы, но средние секции рельсов рамы располагаются за пределами передних и задних поручней, проложены вокруг ниш для ног пассажиров, внутри панелей коромысел и порогов. Это позволило опустить днище пола, особенно пространство для ног пассажиров, снизить высоту сидения пассажиров и тем самым уменьшить как линию крыши, так и общую высоту транспортного средства, а также центр тяжести, тем самым улучшив управляемость и устойчивость на дороге в легковых автомобилях. .
Это стало преобладающим дизайном для автомобилей с кузовом на раме в Соединенных Штатах, но не в остальном мире, пока цельная конструкция не приобрела популярность. Например, Hudson представил эту конструкцию на своих моделях Commodore 3-го поколения в 1948 году. Этот тип рамы позволял вносить ежегодные изменения в модели и более низкие автомобили, представленные в 1950-х годах для увеличения продаж - без дорогостоящих структурных изменений. Платформа Ford Panther , производство которой прекращено в 2011 году, была одной из последних платформ легковых автомобилей с рамой по периметру в Соединенных Штатах. [4] Тем не менее, Chevrolet Corvette с четвертого по седьмое поколения использовали раму по периметру, интегрированную с внутренним каркасом, который служит раскладушкой.
В дополнение к заниженной крыше рама по периметру позволяет располагать сиденья ниже, когда это желательно, и обеспечивает лучшую безопасность в случае бокового удара. Однако конструкции не хватает жесткости, потому что переходные зоны от передней части к центру и от центра к задней части уменьшают балку и сопротивление скручиванию, и используется в сочетании с коробками крутящего момента и настройками мягкой подвески.
Рама платформы
Это модификация рамы по периметру или несущей рамы, в которой пол салона, а иногда и пол багажного отделения интегрированы в раму в качестве несущих частей для обеспечения прочности и жесткости. Металлический лист используется для сборки компонентов должны быть штамп с гребнями и впадинами , чтобы придать ему прочность.
Платформенное шасси использовалось на нескольких успешных европейских автомобилях, в первую очередь на Volkswagen Beetle , где его называли конструкцией «кузов на поддоне». Другой немецкий пример - автомобили Mercedes-Benz «Ponton» 1950-х и 1960-х годов [5], где в англоязычной рекламе он назывался «рамным полом».
Французский Renault 4 , которого было произведено более восьми миллионов, также использовал платформенную раму. Рама Citroen 2CV использовала очень минимальную интерпретацию платформенного шасси под его кузовом.
Космическая рамка
В (трубчатом) шасси с пространственной рамой подвеска, двигатель и панели кузова прикреплены к трехмерной каркасной раме из труб, а панели кузова имеют ограниченную конструктивную функцию или не выполняют ее. Чтобы максимизировать жесткость и минимизировать вес, в конструкции часто максимально используются треугольники, а все силы в каждой стойке являются либо растягивающими, либо сжимающими, но никогда не изгибаются, поэтому их можно сохранить как можно более тонкими.
Первое истинное шасси космического каркаса было произведено в 1930-х годах Бакминстером Фуллером и Уильямом Бушнеллом Стаутом ( Dymaxion и Stout Scarab ), которые поняли теорию истинного космического каркаса из архитектуры или конструкции самолета. [6]
Гоночный спортивный автомобиль Jaguar C-Type 1951 года, который дважды выигрывал 24 часа Ле-Мана , имел легкую, многотрубную треугольную раму, поверх которой был изготовлен аэродинамический алюминиевый кузов.
В 1994 году Audi A8 стал первым массовым автомобилем с алюминиевым шасси, которое стало возможным благодаря интеграции алюминиевой пространственной рамы в кузов. С тех пор все модели Audi A8 использовали этот метод конструкции, разработанный совместно с Alcoa и продаваемый как Audi Space Frame . [7]
Итальянский термин Superleggera (что означает «сверхлегкий») был зарегистрирован Carrozzeria Touring для обозначения легкого кузова спортивного автомобиля, который только напоминает шасси с пространственной рамой. При использовании трехмерной рамы, состоящей из клетки из узких трубок, которые, помимо того, что они находятся под кузовом, поднимаются вверх по крыльям и над радиатором, капотом и крышей, а также под задним стеклом, он напоминает геодезическую структуру . С внешней стороны рамы прикреплена обшивка, часто сделанная из алюминия. Однако эта конструкция кузова не выдерживает нагрузок и по-прежнему требует добавления шасси.
Unibody
Термины «unibody» и «unit-body» являются сокращением от «унифицированного тела», «унитарной конструкции» или альтернативно (полностью) интегрированного корпуса и рамы / шасси. Он определяется как: [8]
Тип конструкции кузова / рамы, в которой кузов автомобиля, его план этажа и шасси образуют единую конструкцию. Такая конструкция обычно легче и жестче, чем автомобиль, имеющий отдельные кузов и раму.
Конструкция автомобиля сместилась от традиционной конструкции кузова на раме к более легкой унифицированной / интегрированной конструкции кузова, которая сейчас используется в большинстве автомобилей. [9]
Конструкция единой рамы и кузова требует большего, чем просто приваривание ненагруженного кузова к обычной раме. В полностью интегрированной конструкции кузова весь автомобиль представляет собой несущую единицу, которая выдерживает все нагрузки, испытываемые автомобилем - как силы движения, так и грузовые нагрузки. Кузова интегрального типа для колесных транспортных средств обычно изготавливаются путем сварки предварительно отформованных металлических панелей и других компонентов вместе, путем формования или отливки целых секций как одной детали или с помощью комбинации этих методов. Хотя это иногда также называют конструкцией монокока , поскольку внешняя обшивка и панели автомобиля выполнены несущими, все еще есть нервюры, переборки и коробчатые секции для усиления кузова, что делает описание полумонокока более подходящим.
Первая попытка разработать такую конструктивную технику была предпринята на Lancia Lambda 1922 года, чтобы обеспечить жесткость конструкции и меньшую высоту кузова торпедного автомобиля . [10] Лямбда имела открытую компоновку с ненапряженной крышей, что делало ее не столько монококовой оболочкой, сколько чашей. 1000 были произведены. [11]
Ключевую роль в разработке унитарного корпуса сыграла американская фирма Budd Company, ныне ThyssenKrupp Budd . [11] Бадд поставлял кузов из штампованной стали, установленный на отдельных рамах, автопроизводителям Dodge , Ford , Buick и французской компании Citroën .
В 1930 году Джозеф Ледвинка , инженер компании Budd, сконструировал автомобильный прототип с полностью унитарной конструкцией. [12]
Citroën приобрел этот полностью унитарный кузов для Citroën Traction Avant . Этот крупносерийный автомобиль массового производства был представлен в 1934 году и за следующие 23 года производства продано 760 000 единиц. [11] Это приложение было первой итерацией современной структурной интеграции кузова и шасси с использованием точечной сварки штампованных стальных листов в каркас конструкции, включая пороги, стойки и балки крыши. [10] В дополнение к цельному кузову без отдельной рамы, Traction Avant также отличался другими инновациями, такими как независимая подвеска на четыре колеса и передний привод . В результате получился автомобиль с низкой посадкой и открытым салоном с плоским полом. [13]
Для Chrysler Airflow (1934–1937) Бадд предоставил вариант - три основные секции корпуса Airflow были приварены к тому, что Крайслер назвал конструкцией мостово-ферменной конструкции. Для Chrysler Airflow, к сожалению, этот метод не был идеальным - подгонка панелей была плохой. [11] Чтобы убедить скептически настроенную публику в силе цельного кузова, и Citroën, и Chrysler создали рекламные фильмы, демонстрирующие автомобили, уцелевшие после столкновения со скалой. [11]
Opel был вторым европейским и первым немецким производителем автомобилей, который выпустил автомобиль с цельной структурой - производство компактной Olympia началось в 1935 году. Более крупный Kapitän был запущен в производство в 1938 году, хотя его передние продольные балки были штампованы отдельно, а затем прикреплены к основной корпус.
В обтекаемом Lincoln-Zephyr 1936 года выпуска с обычным передним расположением двигателя и задним приводом использовалась цельная конструкция. [14] К 1941 году создание агрегатов больше не было новой идеей для автомобилей, «но это было неслыханно для [американской] области низких цен, [и] Нэш хотел большей доли этого рынка». [15] [16] Единая конструкция корпуса Nash 600 позволила снизить вес, и председатель и главный исполнительный директор Nash Джордж У. Мейсон был убежден, что «unibody - это волна будущего». [17] [18]
С тех пор многие автомобили были модернизированы до цельной конструкции, которая теперь «считается стандартом в отрасли». [18] К 1960 году унифицированная конструкция кузова использовалась Большой тройкой Детройта на своих компактных автомобилях ( Ford Falcon , Plymouth Valiant и Chevrolet Corvair ). После того, как Nash слился с Hudson Motors и образовал American Motors Corporation , его автомобили под маркой Rambler продолжали строить исключительно вариации unibody.
Хотя Chrysler Airflow 1934 года имел более слабую, чем обычно, раму и каркас кузова, приваренный к шасси для обеспечения жесткости, в 1960 году Chrysler перешел от конструкции кузова на раме к конструкции с единым кузовом для большинства своих автомобилей. [19]
Большинство автомобилей без кузова американского производства использовали коробки крутящего момента в своей конструкции для уменьшения вибраций и прогиба шасси, за исключением Chevy II, у которого был передний фартук с болтовым креплением (ошибочно называемый подрамником). American Motors (со своим партнером Renault ) в конце 1970-х годов включили цельную конструкцию при проектировании платформы Jeep Cherokee (XJ), используя производственные принципы (унифицированные, днище с интегрированными рельсами рамы и зонами деформации, а также панель крыши), используемые в своих легковых автомобилях. такие как Hornets и полноприводные Eagles для нового типа рамы под названием «Uniframe [...] прочная штампованная стальная рама, приваренная к прочной конструкции единичного кузова, обеспечивающая прочность обычной тяжелой рамы с весовые преимущества конструкции Unibody ». [20] Этот дизайн также использовался с концепцией XJC, разработанной American Motors до его поглощения компанией Chrysler, которая позже стала Jeep Grand Cherokee (ZJ) . Этот дизайн все еще используется в современных внедорожниках, таких как Jeep Grand Cherokee .
Unibody сейчас является предпочтительной конструкцией для массовых автомобилей и кроссоверов . Такая конструкция обеспечивает снижение веса, улучшенное использование пространства и простоту изготовления. Принятие резко возросло после двух энергетических кризисов 1970-х годов и кризиса 2000-х, когда компактные внедорожники, использующие платформу грузовиков (в первую очередь рынок США), после 2005 г. подвергались стандартам CAFE (к концу 2000-х гг. Внедорожники были сняты с производства и заменены кроссоверами). Дополнительным преимуществом автомобиля с сильным кузовом является улучшенная защита пассажиров от столкновения.
Частичные кадры
Подрамник
Подрамник - это отдельный структурный компонент рамы, предназначенный для усиления или дополнения определенной части конструкции транспортного средства. Жесткий подрамник, обычно прикрепленный к цельному кузову или монококу, может выдерживать большие нагрузки от двигателя и трансмиссии и может равномерно передавать их на большую площадь относительно тонкого листового металла корпуса унифицированного кузова. Подрамники часто находятся в передней или задней части автомобилей и используются для крепления подвески к автомобилю. Подрамник может также содержать двигатель и трансмиссию . Обычно он изготавливается из штампованной или коробчатой стали, но может быть трубчатым и / или из другого материала.
Примеры использования легковых автомобилей включают платформу GM F 1967–1981 годов , многочисленные годы и модели, построенные на платформе GM X (1962 г.) , фургоны с платформой GM M / L (Chevrolet Astro / GMC Safari, которые включали полноприводный вариант). ), и цельный AMC Pacer, который включал передний подрамник, чтобы изолировать салон от нагрузки двигателя, подвески и рулевого управления. [21] [22]
Смотрите также
- Велосипедная рама
- Тело на раме
- Шасси
- Тренер
- Рама локомотива
- Монокок
- Рама мотоцикла
Рекомендации
- ^ https://www.autonews.com/article/20170626/OEM01/170629864/body-on-frame-vs-unibody-pros-and-cons#:~:text=Throughout%20the%201930s%20and%201940s, среди современников% 20its% 20truck% 2Dbased% 20 .
- Перейти ↑ Rajput, RK (2007). Учебник автомобильной техники . Публикации Лакшми. п. 410. ISBN 9788170089919. Проверено 28 февраля 2015 года .
- ^ Нидермейер, Пол (19 января 2012 г.). "Автомобильная история: рентгеновский взгляд на X-образную раму GM (1957-1970)" . Бордюрная сторона Classic . Проверено 28 февраля 2015 года .
- ^ Андеркоффлер, Дэвид (26 июня 2017 г.). «Кузов на раме против цельного: за и против» . Автомобильные новости . Дата обращения 13 октября 2020 .
- ^ "Тема: Mercedes Benz 190SL," тевтонская T-птица "родилась, 1954 год ..." vwvortex.com . Проверено 28 февраля 2015 года .
- ^ Людвигсен, Карл (2010). Колин Чепмен: внутри новатора . Haynes Publishing. С. 150–164. ISBN 978-1-84425-413-2.
- ^ Ульрих, Лоуренс (12 ноября 2010 г.). «Кстати о преуменьшении» . Нью-Йорк Таймс .
- ^ «тело агрегата» . engineering-dictionary.org . Проверено 28 марта 2016 .
- ^ Виснич, Билл (1 сентября 2008 г.). «Переход к данку без единого удара» . Подопечные Авто . Проверено 28 марта 2016 .
- ^ а б Джента, Джанкарло; Морелло, Лоренцо; Каваллино, Франческо; Филтри, Луиджи (2014). Автомобильное прошлое, настоящее и будущее . Springer. С. 23–26. ISBN 9789400785519. Проверено 28 марта 2016 .
- ^ а б в г д Симанайтис, Деннис (5 октября 2011 г.). «От вагоностроения к углеродному волокну Все о кузове / шасси автомобиля» . Дорога и трек . Проверено 10 августа +2016 .
- ^ «Иосиф Ледвинка» . Музей и библиотека Хэгли. 29 мая 2013 . Проверено 10 августа +2016 .
- ^ «20 автомобилей, которые навсегда изменили автомобильную промышленность» . Magic Online. 13 октября 2014 . Проверено 10 августа +2016 .
- ^ «Конструкции Джона Тьяарда Результат в 1936 году Линкольн Зефир» . Старый мотор. 27 декабря 2014 . Проверено 28 марта 2016 .
- ^ Consumer Guide Auto Editors (1985). Отличные автомобили сороковых годов . Луи Вебер. п. 54. ISBN 9780881762808. Проверено 28 марта 2016 .
- ^ Тед, Tidious (8 июля 2014 г.). "Великие американские автомобили сороковых годов - Nash 600 1941 года" . Ретромблирование . Проверено 28 марта 2016 .
- ^ «Компактный автомобиль моей матери: двадцать лет рамблера» . Автомобильный ежеквартальный . 33 (2): 33.1994 . Проверено 28 марта 2016 .
- ^ а б Нарус, Дональд Дж. (2012). Нэш, 1939–1954 . Новые книги Олбани. п. 27. ISBN 9781467521246. Проверено 28 марта 2016 .
- ^ «Chrysler переходит на Unibody (конструкция кузова): 1960» . allpar.com . Проверено 28 марта 2016 .
- ^ Фостер, Патрик Р. (2014). Джип: История величайшего автомобиля Америки . Мотоциклы. п. 124. ISBN 9781627882187. Проверено 28 марта 2016 .
- ^ Бургер, Джерри; Хендриксон, Стив (2000). Библия хотроддера . MBI Publishing. С. 123–124. ISBN 9780760307670. Проверено 28 февраля 2015 года .
- ^ «Универсал AMC Pacer» . Автомобиль и водитель . Vol. 22. 1977. с. 24 . Проверено 28 февраля 2015 года .
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с шасси автомобиля, на Викискладе?