Большая советская энциклопедия - автомобиль

Автомобиль (от авто... и лат. mobilis — движущийся), средство безрельсового транспорта с собственным двигателем. Историческая справка. Еще в средние века были известны попытки создания повозок, которые должны были передвигаться силой ветра или мускульной силой сидящих в них людей. Довольно совершенную для своего времени машину (1752) создал русский механик-самоучка крестьянин Леонтий Шамшуренков. Его «самобеглая коляска» приводилась в движение силой двух человек. В 1784—91 над вариантами трех- и четырехколесной «самокатки» работал русский изобретатель И. П. Кулибин. В его «самокатке» (рис. 1) были впервые применены такие элементы А., как коробка передач, рулевой механизм, тормоза, роликовые подшипники. С появлением паровой машины (2-я половина 18 в.) создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось вперед. В 1769—70 во Франции Ж. Кюньо (рис. 2), а через несколько лет в Англии У. Мердок и Р. Тревитик построили паровые А. Некоторое распространение паровые А. получили в 19 в., например паровые автомобили Г. Герни и У. Ханкока (Англия), А. Болле, А. де Диона и Л. Серполле (Франция). В 30-х гг. 19 в. были попытки установить регулярные пассажирские рейсы паровых А. Много интересных проектов применения паровых А. было в России. Изобретатель и предприниматель В. Гурьев предложил (1837) создать сеть деревянных (торцовых) дорог, по которым могли бы регулярно совершать рейсы паровые А.-тягачи с колесными прицепами (повозками) летом и санными — зимой. В конце 19 в. производились опыты по созданию электрических А. с питанием от аккумуляторной батареи; они нашли некоторое распространение. Русский инженер И. В. Романов разработал (1899) оригинальную конструкцию электрического извозчика и электробуса (рис. 3). Большое влияние на развитие конструкции А. имели изобретения дифференциала (1828, О. Пеккер, Франция), пневматической шины (1845, Р. Томпсон, Англия), передних управляемых колес на цапфах (1816, Г. Лангеншпергер, Германия), независимой подвески колес (1878, А. Болле, Франция) и др. Широкое применение А. как транспортного средства начинается с появлением быстроходного двигателя внутреннего сгорания. Э. Ленуар (Франция) в 1862 сделал попытку установки на А. своего газового двигателя, которая успеха не имела. В 1885 Г. Даймлер (Германия) построил мотоцикл с бензиновым двигателем, а в 1886 его соотечественник К. Бенц взял патент на трехколесный А. с таким же двигателем мощностью 0,75 л. с. Последующие годы явились началом промышленного производства А. В 1890-е гг. появились первые А. «Панар-Левассор» и"Де Дион-Бутон" (Франция), в 1892 построил свой первый автомобиль Генри Форд (США) и начал их промышленное производство в 1903 (рис. 4). Один из первых русских А. «Руссо-Балт» (1908) показан на рис. 5. Первый советский А. — АМО-Ф15 был выпущен в 1924 (рис. 6). В 1932 в СССР началось массовое производство А. ГАЗ-А (рис. 7). См. Автомобильная промышленность. О развитии конструкций А. см. в статьях Грузовой автомобиль, Легковой автомобиль. С 1894 регулярно устраиваются автомобильные гонки, которые сыграли большую роль в развитии конструкции А. и их распространении. Если в первой гонке средняя скорость была 24 км/ч, то уже через 5 лет она достигла 70 км/ч; в 1904 она составила 100 км/ч и в 1907 — 114 км/ч. Абсолютный мировой рекорд скорости составил (1968) 966,753 км/ч на А. с газотурбинным и 658,667 км/ч с поршневым двигателем. Классификация А. По назначению А. разделяются на транспортные, специальные и гоночные. Транспортные А. служат для перевозки грузов и пассажиров. Специальные А. имеют постоянно смонтированное оборудование или установки и применяются для различных целей (пожарные и коммунальные А., автолавки, автокраны и т. п.). Гоночные А. предназначаются для спортивных соревнований, в том числе для установления рекордов скорости (рекордно-гоночные А.). Транспортные А. в свою очередь делятся на легковые, грузовые и автобусы. Легковые автомобили имеют вместимость от 2 до 8 человек. Они выпускаются с закрытыми (седан и лимузин), открытыми (фаэтон) и открывающимися (кабриолет) кузовами. Грузовые автомобили оборудованы кузовом для перевозки груза, грузоподъемность их от 0,25 до 100 т. Грузовые А. без кузова или с небольшим кузовом, предназначенным для балласта, приспособленные для буксировки прицепных систем, называются А.-тягачами, они бывают седельные (для полуприцепов) и буксирные (для прицепов). А. или А.-тягач вместе с прицепной системой (прицеп, полуприцеп, прицеп-роспуск, прицеп-тяжеловоз) образуют автомобильный поезд. Автобусы, имеющие кузов вместимостью более 8 чел., подразделяются на городские, пригородные, междугородные (туристские), местного сообщения и др. По проходимости А. разделяются на дорожные, внедорожные (карьерные) и А. повышенной и высокой проходимости. Дорожные предназначены для эксплуатации по общей сети автомобильных дорог. Внедорожные, имеющие увеличенные габаритные размеры и осевые нагрузки, могут использоваться только на специальных дорогах, например в карьерах. А. повышенной и высокой проходимости рассчитаны на работу в тяжелых дорожных условиях и по бездорожью. Основной вид таких А. — колесные полноприводные (т. е. имеющие привод ко всем колесам). Кроме колесных, различают еще следующие А. высокой проходимости: колесно-гусеничные со сменными гусеничными движителями или колесами; полугусеничные, имеющие одновременно гусеничные движители и колеса; снегоходы с движителями в виде широких гусениц или шнеков; А. на пневмокатках; амфибии — колесные А. с водонепроницаемым кузовом и дополнительным движителем в виде гребного винта; А. на воздушной подушке, приводимые в движение тяговым воздушным винтом или реакцией направляемой назад струи воздуха от компрессора; шагающие А., передвигающиеся с помощью перемещающихся лыж. Проходимость обычных дорожных А. может быть существенно улучшена установкой на их задние ведущие колеса арочных шин с очень широким профилем и высокими грунтозацепами. Конструкция А. Автомобиль состоит из двигателя, трансмиссии, ходовой части, механизмов управления, электрооборудования, кузова для перевозки пассажиров или грузов и кабины (у грузовых А.). В зависимости от рода двигателя различают: паровые А. (распространения не имеют); бензиновые А. — с двигателем внутреннего сгорания, работающим на автомобильном бензине (большинство легковых А. и грузовых А, малой и средней грузоподъемности); дизельные А. — с двигателем внутреннего сгорания, работающим на дизельном топливе (преимущественно грузовые А. большой грузоподъемности и многоместные автобусы); газобаллонные автомобили — с газовым двигателем внутреннего сгорания, работающим на сжатых или сжиженных горючих газах, запас которых находится в установленных на А. баллонах (распространены только в районах с дешевым газовым топливом); газогенераторные автомобили — с двигателем внутреннего сгорания, работающим на газе, получаемом из твердого топлива (древесных чурок, угля, торфа и различных брикетов) в газогенераторе, установленном на А. (получили массовое применение в годы Великой Отечественной войны вследствие дефицита жидких топлив); газотурбинные автомобили — с газовой турбиной (пока распространения не получили, но перспективны для применения в качестве тяжелых и внедорожных грузовых А. и скоростных междугородных автобусов); электрические А. — с двигателем, работающим от аккумуляторных батарей (из-за малого запаса хода и большого веса пока используются в небольшом количестве, главным образом как грузовые А. малой грузоподъемности для работы в городах, перспективны как легковые и грузовые А. после промышленного освоения аккумуляторов большой емкости при малом весе). См. также Автомобильный двигатель. Трансмиссия (силовая передача) передает вращающий момент от двигателя к движителю А. (колесам, гусеницам и др.). Трансмиссия может быть: механической, электромеханической и гидромеханической. Наиболее распространена механическая трансмиссия (рис. 8), которая обычно состоит из сцепления — муфты, дающей возможность кратковременно разъединить и плавно соединить двигатель и последующие механизмы трансмиссии; коробки передач — шестеренного ступенчатого редуктора, позволяющего изменять в широких пределах вращающий момент на ведущих колесах (тяговую силу) и осуществлять задний ход; карданной передачи — валов с шарнирами, передающих вращающий момент от коробки передач к главной передаче при изменяющихся углах между их валами; главной передачи — шестеренного редуктора, постоянно повышающего вращающий момент, передаваемый от коробки передач к ведущим колесам; дифференциала — механизма, распределяющего вращающий момент от главной передачи между ведущими колесами, благодаря чему они вращаются на поворотах и неровностях дороги с разными угловыми скоростями; полуосей, передающих вращающий момент на ведущие колеса. Главные передачи, выполняемые ранее в виде пары конических шестерен с прямыми зубьями (у грузовых А. в виде двух пар — цилиндрической и конической), делают со спиральными зубьями или с гипоидным зацеплением. При поперечном расположении двигателя главные передачи выполняются в виде цилиндрических передач. На некоторых А. высокой проходимости или большой грузоподъемности применяют разнесенные главные передачи в виде центрального конического редуктора и бортовых (колесных) редукторов (пары цилиндрических шестерен с наружным или внутренним зацеплением, планетарного редуктора). Наиболее перспективны бесступенчатые передачи, которые значительно облегчают управление, улучшают комфортабельность езды и проходимость А. Эти передачи часто называют автоматическими трансмиссиями, поскольку в них передаточное число изменяется автоматически с помощью аппаратуры автоматического управления коробкой передач или совместного действия трансформатора момента и аппаратуры автоматического управления. Широко распространены гидромеханические (гидротрансформатор и ступенчатая механическая коробка передач), гидрообъемные (гидронасос и гидромоторы) и электромеханические (генератор, электродвигатели и механические редукторы) трансмиссии. Гидромеханическую передачу чаще всего применяют для легковых А. высокого класса и больших городских автобусов, электромеханические — для особо тяжелых грузовых А. См. Гидродинамическая передача. Ходовая часть А. состоит из рамы, подвески, осей (мостов) и колес. Рама А. служит для установки кузова, кабины, двигателя, коробки передач и других механизмов и узлов. У большинства легковых А. и автобусов раму заменяет кузов, который в этом случае представляет собой прочную и жесткую несущую систему. Подвеска А. выполняет упругую связь рамы или несущего кузова с осями (мостами). При помощи подвески осуществляется передача сил, действующих на колеса, раме (кузову), смягчаются динамические нагрузки, колебаниям придается желаемый характер, что обеспечивает необходимую плавность хода и устойчивость А. при движении. Долгое время на А. применялась подвеска в виде листовых рессор, затем в качестве упругого элемента стали использовать также витые пружины, торсионы, пневматические или гидропневматические элементы. Для быстрого гашения колебаний в систему подвески вводятся амортизаторы (обычно гидравлические рычажные и телескопические), а для уменьшения крена на поворотах — стабилизаторы поперечной устойчивости. Широко распространена независимая подвеска колес (рис. 9), при которой каждое колесо подвешено к раме отдельно, так что изменение положения одного из них не вызывает перемещения другого. На большинстве А. применяют дисковые колеса, состоящие из прикрепляемого к установленной на оси ступице диска и обода с камерной или бескамерной пневматической шиной (см. Шина автомобильная), а для тяжелых грузовых А. и больших автобусов — также бездисковые колеса с ободом, крепящимся непосредственно к ступице. Механизмы управления А. включают рулевое управление и тормозную систему. Рулевое управление (рис. 10) служит для изменения направления движения А., что осуществляется поворотом передних колес вместе с цапфами, на которых они установлены, посредством рулевого механизма (червячная, винтовая, кривошипная или реечная передачи), связанного валом с рулевым колесом (штурвалом) и системой привода с цапфами передних колес. Для облегчения управления А. в рулевой привод вводятся гидравлические, пневматические или гидропневматические усилители. В СССР и других странах, где принято правостороннее движение, применяют левое рулевое управление, и наоборот. Это улучшает обзорность дороги, что особенно важно при обгоне. Рулевое управление должно обеспечивать хорошую поворотливость А. без бокового скольжения управляемых колес на повороте при минимальном усилии на рулевом колесе, а также стабилизацию колес при прямолинейном движении. Легкость управления создается необходимым передаточным числом рулевого механизма и рулевого привода (силовое передаточное число находится в пределах 100—300), причем передаточное число рулевого механизма часто бывает переменным. Рулевой привод осуществляет одновременный поворот управляемых колес на различные углы с качением их без бокового скольжения. Стабилизация управляемых колес, т. е. их способность сохранять положение, занимаемое при прямолинейном движении, и автоматически возвращаться в это положение, когда рулевое колесо будет отпущено, достигается поперечным и продольным наклоном шкворней поворот