НАША ПЕРВАЯ МАШИНА

У мальчишек тяга к технике, наверное, заложена в генах. Только вот в их жизни есть довольно продолжительный период (так называемый переходный возраст), когда возиться с игрушечными автомобилями они уже считают зазорным для себя, а садиться за руль автомобиля настоящего — для них еще не подошло время, да чаще всего такового просто не находится даже у родителей. Вот с такими мальчишками мы сконструировали и построили несколько простых, но настоящих машин, слегка отличающихся между собой по размерам и исполнению. А потому тем из них, что побольше, мы присвоили наименование «багги», а их меньших «собратьев» называли — «карт».

Одним из вариантов наших автомобилей мы решили поделиться с читателями журнала «Моделист-конструктор», тем более, что при их создании немало сведений и знаний из него и почерпнули.

По конструкции предлагаемый автомобиль схож с картом и состоит из следующих узлов и механизмов: силового агрегата с механизмами управления, рамы с дугой безопасности, переднего моста с направляющими колесами и рулевым управлением, заднего моста с ведущим правым колесом и цепной передачей и фрикционным тормозным узлом.

Автомобиль для подростка:
1 — поворотный кулак;

2 — колесо (от садовой тележки, 5 шт.);

3 — педали управления;

4 — механизм рулевого управления;

5 — передняя дуга безопасности;

6 — связующая распорка (2 шт);

7 — пол (фанера s6);
8 — подкос (2 шт.);

9 — рукоятка фиксации выключенного сцепления;

10 — сиденье (диван и спинка);

11 — бензобак (капроновая канистра емкостью 5 л);

12 — силовой агрегат;

13 — задний мост;

14 — рама;

15 — задняя дуга безопасности.

Попутно отмечу, что на конструкцию ведущего моста и фрикционного тормозного узла мною получено авторское свидетельство.

Рама-каркас автомобильчика сваривается из тонкостенных круглых труб, изготовленных из среднелегированных сталей, обладающих хорошей свариваемостью (например сталь 30ХГСА, которая широко применяется для изготовления велосипедных рам, поручней в общественном транспорте и т.п.).

Суммарная длина наиболее толстых труб наружным диаметром 35 мм и толщиной стенки 2 мм, используемых для изготовления рамы, в общей сложности составляет около 6,5 м, а труб потоньше — диаметром 25 мм — около 17 м. Детали из труб можно сварить и из составных частей, с последующей зачисткой круговых швов. Загибались трубные заготовки на трубогибе в холодном состоянии. При угловых соединениях трубчатых деталей концы «ведомых» труб (тех, которые пристыковываются) обтачивались по радиусу «ведущих» (тех, к которым пристыковывают). Без такой подгонки соединяемых труб невозможно сварить детали качественным швом даже специалисту.

Рама-каркас (детали поз. 1,2,4 выполнены из стальной трубы 035×2 мм; детали поз. 3,5,7, 8,9,11,12— из стальной трубы d 25×1,5 мм):
1 — основной лонжерон;

2 — траверса;

3 — буфер-стойка запасного колеса;

4 — промежуточный лонжерон;

5 — передняя дуга безопасности;

6 — косынка (Ст3, лист s3, 2 шт.);

7 — поперечина;

8 — раскос;

9 — связующая распорка дуг безопасности (2 шт.);

10 — опора механизма фиксации выключенного положения сцепления (Ст3, лист s5, 2 шт.);

11 —стойки сиденья (4 шт.);

12 — задняя дуга безопасности;

13 — накладка (Ст3, лист s1,5, 2 шт.);

14 — кронштейн крепления корпуса подшипника полуосей заднего моста (Ст3, лист s3, 3 шт.);

15 — болт М8;

16 — шайба;

17 — приварная гайка М8.

Раму-каркас можно изготовить из дюралюминиевых профилей (например, сплавов Д16, Д19), однако для них потребуется аргонодуговая сварка. Такая рама будет легче, но дороже.

Сборка рамы начинается после изготовления основных элементов — лонжеронов и траверсов. Длина заготовки основного лонжерона (а он согнут из трубы и состоит из правой и левей ветвей и еще заднего буфера между ними) — 4 м, радиусы обоих его закруглений — 150 мм. Операция сборки производится на ровной горизонтальной площадке-стапеле. Взаимное расположение деталей выверяется с помощью угольника и рулетки строго в соответствии с чертежом.

После этого детали прихватываются (свариваются точками в нескольких местах). Опять проверяются размеры, а где надо — симметричность и параллельность. При необходимости положение деталей подправляется и только затем детали свариваются сплошным швом. Торцы траверсы закрываются заглушками. После этого устанавливаются в проектное положение дуги безопасности и подкос. Детали сначала тоже прихватываются и выверяются, а затем основательно привариваются к лонжеронам. Между дугами ввариваются связующие их распорки.

Задний мост:
1 — колесо (2 шт.);

2 — ступица колеса (Ст3, круг 52, 2 шт.);

3 — подшипник (80203 или 180203,4 шт.);

4 — левая полуось (СтЗ, круг 20);
5 — корпус подшипника (СтЗ, круг 50, 3 шт.);
6 — основание корпуса подшипника (СтЗ, лист s2, 3 шт.);

7 — кронштейн крепления корпуса подшипника заднего моста (3 шт.);

8 — специальная гайка М42х1,5 (СтЗ, круг 42,4 шт.);

9 — опорная втулка (Ст3, круг 30, 2 шт); 

10 — левая ветвь лонжерона;

11 — диск левого тормозного барабана (СтЗ, лист s2);

12 — обод тормозного барабана (СтЗ, полоса 37×1,5, 2 шт.);

13 — тормозная лента (ремень от ВАЗ-2108);

14 — диск правого тормозного барабана (СтЗ, лист s2);

15 — епецвтулка (СтЗ, круг 47);

16 — пружинная шайба Гровера (4шт.);

17 — упорная шайба (22x11x2, 4шт.);

18 — гайка М10 (4 шт.);

19 — средний лонжерон;

20 — приводная звездочка ведущего колеса (t= 12,7, z = 55);

21 — правая ветвь основного лонжерона;

22 — правая полуось (СтЗ, круг 20).

Если предвидятся сложности по хранению автомобильчика из-за недостатка места по высоте, то крепление дуг безопасности и раскоса к лонжеронам, а также дуг между собой можно выполнить разборным, на болтах М8, Для этого в местах соприкосновения в обеих деталях сверлятся соответствующие диаметральные сквозные отверстия. Связь передней и задней дуг между собой вверху распорками осуществляется тоже с помощью болтов, как показано на прилагаемом рисунке. Раскос в нижней части лучше прикрепить не к лонжерону, а к передней дуге.

Узел управления:
1 — рулевое колесо (от автомобиля «Жигули»);
2 — поперечина передней дуги безопасности;
3 — установочный винт М8;

4 — кронштейн крепления рулевого вала (бронза);

5 — рулевой вал (СтЗ, труба d16x2, L640);

6 — фиксирующая втулка (труба d вн 16);

7 — болт М6 (4 шт.);

8 — пол;

9 — трос выключения муфты сцепления;

10 — передняя траверса;

11 — накладка (резина, 2 шт.);

12 — педаль (СтЗ, лист s2,2 шт.);

13 — рычаг педали (СтЗ, лист s5);

14 — ось рычага педали (латунь, шестигранник 27, 2 шт.);

15 — кронштейны рулевого управления (СтЗ, лист s3, 2 шт.);

16 — фланцы (СтЗ, лист кЗ, 4 шт.);

17 — опоры шестерни (СтЗ, лист 83);

18 — вал-шестерня (m = 3, z = 0); 

19 — рейка (сталь 30ХГСА, m = 3, z = 15);
20 — тяга (СтЗ, полоса 20×4, 2 шт.);

21 — промежуточный лонжерон рамы.

Далее можно приварить к лонжеронам подседельные стойки, а к траверсе — буфер. А вот кронштейны, опоры и косынки лучше приваривать при монтаже тех узлов и механизмов, для крепления которых они предназначены.

В качестве силового агрегата автомобильчика использован мопедный двигатель Д8М мощностью 1,1 л.с. с числом оборотов до 5000 в минуту, но можно установить и какой-либо другой мопедный из серии «дэшек». Однако более мощный мотор ставить не рекомендуется — ведь даже с этим двигателем автомобильчик может разгоняться до 25 км/час.

Схема силовой передачи и тормозного механизма:
1 — двигатель;

2 — карбюратор;

3 — консоль подрамника (труба d25);

4 — стойка подрамника (труба d25); 

5 — верхнее колено подкоса (СтЗ, полоса 20×4,2 шт.);

6 — резьбовой стержень М8 талрепа (СтЗ, круг 8,2 шт.);

7 — резьбовая втулка М8 талрепа (наполовину — с левой резьбой);

8 — резьбовой стержень М8 лев. (СтЗ, круг 8, 2 шт.);

9 — нижнее колено подкоса (СтЗ, полоса 20×4, 2 шт.);

10 — тросы выключения сцепления и управления дроссельной заслонкой карбюратора (03);

11 — тормозной ремень (от механизма газораспределения ВАЗ-2108, 2 шт.);

12 — узел соединения тормозных ремней и троса;

13 — трос привода тормоза (03);

14 — спецвинты М6 регулировки привода сцепления и газа (шестигранник под ключ на 10);

15 — средний лонжерон рамы;

16 — скобы крепления регулировочных винтов тросов газа и сцепления (алюминиевый уголок 20×20); 
17 — кронштейн-полка (СтЗ, лист s2);

18 — проставка тормозного ремня (СтЗ, лист 81);

19 — узел соединения тормозных ремней и проставки (шайбы-пластины 20×20 с отверстием 06, СтЗ, лист s1,5);

20 — опорная втулка;

21 — тормозной барабан (2 шт.);

22 — приводная звездочка ведущего колеса (t = 12,7, z = 55);

23 — заднее правое ведущее колесо d400; 

24 — приводная цепь (t = 12,7, z = 1000);

25 — задний буфер основного лонжерона;

26 — трансформатор высокого напряжения ТЛМ-3;

27 — опорная пластина подрамника (СтЗ, лист кЗ);

28 — ведущая звездочка выходного вала двигателя (t = 12,7, z = 9);

29 — храповик (от бензопилы «Урал»);

30 — крышка стыковки устройства механического пуска (от бензопилы «Урал»);

31 — правая полуось;

32 — кронштейн крепления корпуса подшипника полуосей заднего моста (3 шт.);

33 — левая полуось;

34 — левый лонжерон.

Силовой агрегат расположен сзади с правой стороны за сиденьем водителя. Он монтируется на раме посредством подрамника — съемного углового кронштейна, изготовленного из двух отрезков труб (консоли и стойки) диаметром 25 мм.

Стойка кронштейна приварена к опорной пластине, которая тремя болтами М8 привинчивается к задней поперечной части лонжерона — буферу рамы. Опорная пластина изготавливается из листовой стали СтЗ толщиной 3 мм. Отверстия в лонжероне (диаметральные, горизонтальные) сверлятся по отверстиям в пластине.

Мотор установлен в положение «головкой цилиндра назад» и с небольшим наклоном вниз. Но карбюратор установлен строго вертикально — для этого его корпус немного повернут в посадочном отверстии, а потом опять закреплен.

Глушитель (детали поз.5,6,8,9,10 выполнены из нержавеющей стали, лист s1):

1 — двигатель;

2 — накидная гайка 30×1,5 (СтЗ, шестигранник на 36);

3 — ниппель (Ст3, круг 28);

4 — соединительная труба d25; 

5 — обечайка корпуса;

6 — фланец корпуса;

7 — кронштейн (стальной уголок 25×10, 2 шт.);

8 — первая перегородка;

9 — конусная перегородка;

10 — вторая перегородка;

11 — выхлопной патрубок (труба d 20х1, L25);

12 — задний буфер рамы.

Запуск двигателя осуществляется механическим стартером от бензопилы «Урал». Для пристыковки стартера к концу вала магдино привернут изготовленный переходник с вкрученным в него храповиком. Храповик прикрыт доработанной крышкой, взятой от той же бензопилы. Остановка двигателя производится выключателем зажигания, расположенным на небольшой приборной панели, закрепленной на поперечине передней дуги безопасности, справа от водителя.

Цилиндр двигателя сблокирован с картером, в котором находятся сцепление и понижающая передача. Со звездочки (z = 9) ее выходного вала крутящий момент передается цепью через приводную звездочку (z = 55) на правую ведущую полуось заднего моста. Эта полуось установлена в двух опорных подшипниках, корпуса которых прикреплены к лонжеронам рамы — среднему и правой ветви основного. У цепной передачи такой же шаг, что и на большинстве велосипедов, —12,7 мм, только толщина звездочек (а следовательно, и расстояние между щечками звеньев цепи) побольше — 6 мм.

Заднемоюрная компоновка автомобиля обеспечила простую конструкцию трансмиссии. Тормозные барабаны смонтированы на полуосях ведущего моста и обеспечивают торможение обоих задних колес. Двигатель оборудован механизмом ручного пуска.

Правая полуось связана с левой посредством специальной втулки. Один конец втулки жестко закреплен на правой полуоси, а другой посажен на наружное кольцо подшипника, внутреннее кольцо которого сидит на левой полуоси. На спецвтулке установлен и приварен еще диск правого тормозного барабана. Левый тормозной барабан через другую втулку жестко закреплен на левой полуоси.

Торможение осуществляется за счет трения резиновых ремней, обжимающих наружные поверхности тормозных барабанов при нажатии соответствующей педали водителем. При движении ремни просто легко скользят по поверхностям барабанов.

При движении в сложных условиях — например, по грязи или обледенелой дороге, диски тормозных барабанов соединяются через соответствующие отверстия двумя шпильками М8, и левое заднее колесо, таким образом, становится тоже ведущим.

Направляющие колеса у автомобильчика — передние. Управление ими производится от рулевого колеса с валом через рулевой механизм (шестеренку и рейку), тяги и поворотные кулаки. Рулевое управление упрощенное, но оно обеспечивает согласованный поворот обоих колес.

Механизм фиксации выключенного сцепления:
1 — направляющая (латунь или бронза, лист s6, 6 шт.);

2 — на кладка (сталь 30ХГСА, лист s1,5); 

3 — ползун (сталь 30ХГСА 83);

4 — плита-основание (нержавеющая сталь или Ст3, s2); 

5 — фиксатор (сталь 30ХГСА, s3);

6 — средний лонжерон;
7 — стойка рукоятки (стальной шестигранник под ключ на 17);
8 — рукоятка (автомобильная — от рычага переключения передач с резьбовым глухим отверстием М8);

9 — опора механизма на раме (2 шт.);

10 — трос d3;

11 — винт М4 (3 шт.)

Рулевое колесо с валом позаимствовано от старых «Жигулей», а остальные детали рулевого механизма — самодельные, хотя шестеренку можно подобрать и готовую.

Шестеренка (z = 10, z = 3) закреплена на конце рулевого вала посредством втулки и четырех болтов-штифтов (два на рулевом валу, два на хвостовике шестеренки). От вращения шестеренки в поступательное движение (вправо или влево) приводится зубчатая рейка с тягами, прикрепленными с каждой ее стороны. Другие концы тяг соединены с рычагами поворотных кулаков, а кулаки — с осями колес.

Цапфы поворотных кулаков закреплены на концах передней траверсы, двумя болтами М8 каждый.

Все детали поворотных кулаков изготовлены из легированной стали 30ХГСА: цапфы — фрезерованием, а остальные детали — точением на токарном станке и обработкой лысок и квадратов напильником.

При изготовлении осей, ступиц и спецгаек необходимо соблюсти высокую точность и качество обработки поверхностей для установки в них подшипников. Поэтому их изготовление, так же как и изготовление подобных деталей заднего моста, шестерни рулевого механизма (если не смогли подобрать готовую), лучше поручить специалистам. Колеса для автомобильчика тоже целесообразно приобрести готовые — подойдут даже от садовой тачки.

Рулевое колесо и педали управления — как на настоящем автомобиле. Вот только рукояткой не передачи переключают, а фиксируют в выключенном положении сцепление.

Глушитель двигателя — самодельный. Штатный слишком шумный и большегабаритный для такого маленького автомобиля.

Корпус глушителя 4-камерный, бочкообразной формы с фланцами в виде эллипса с осями 110 мм и 70 мм. Камеры внутри корпуса образуют две перегородки (по форме такие же, как и фланцы) и секцию в форме усеченного конуса (перед изготовлением этой детали ее развертку надо сделать сначала из картона), В перегородках и секции просверлены по 20 равномерно распределенных отверстий диаметром 5 мм. Все детали глушителя выполнены из листа нержавеющей стали толщиной 1 мм, хотя можно сделать и из СтЗ.

Для подвода отработанных газов от цилиндра к глушителю выгнута тонкостенная выпуская труба диаметром 25 мм. Длина заготовки трубы — около 0,5 м. Один конец трубы приварен к соответствующему отверстию во входной камере обечайки глушителя, а к другому приварен ниппель с предварительно надетой накидной гайкой для подсоединения трубы к цилиндру. В последней выпускной камере глушителя есть тоже отверстие в обечайке — здесь приварен короткий выхлопной патрубок из трубы диаметром 20 мм.

Корпус глушителя крепится к заднему буферу рамы двумя болтами М6, через два уголковых кронштейна, приваренных к обечайке снизу.

Педаль акселератора:
1 — средний лонжерон рамы;

2 — траверса;

3 — кронштейн (Ст3. лист s2);

4 — накладка (Ст3, лист s1,2 шт.);

5 — шарнир (резиновая полоса 45x25x3);

6 — зажим (свинцовая пломба);

7 — педаль (Ст3, лист s1,5);

8 — трос (d3).

В силовой агрегат Д-8М встроен механизм сцепления, который позволяет на время отключать мотор от трансмиссии. Этим создается возможность автомобильчику стоять на месте с работающим двигателем, а также заводить двигатель не с «толкача», а на стоянке. Отключение сцепления на автомобильчике производится, как и на настоящей машине, — от педали, расположенной на полу с левой стороны рулевого вала.

Однако держать эту педаль при пуске двигателя одним человеком практически невозможно. Также нельзя и сойти с автомобиля, не заглушив. Чтобы избавиться от перечисленных неудобств, было сделано устройство, фиксирующее сцепление во выключенном положении.

Сняв бензобак и положив автомобиль на бок, обеспечим доступ к рулевому механизму (около запасного колеса), к поворотному кулаку (вверху под колесом) и механизму фиксации выключенного сцепления (справа).

В основе устройства — плита, выполненная из листа нержавеющей стали толщиной 2 мм и размерами заготовки 220×110 мм. При отсутствии нержавейки можно использовать и СтЗ. Шесть направляющих изготовлены из бронзы (можно из латуни). К плите они крепятся каждый двумя винтами М5х10 так, чтобы ползун и фиксатор свободно перемещались в них, но без люфтов. Ползун с накладкой и фиксатор сделаны из листа стали 30ХГСА толщиной 3 мм.

Резьбовые отверстия М4 в ползуне надо разметить одновременно с отверстиями (без резьбы) в накладке. В накладке отверстия с одной стороны надо еще раззенковать под винты с потайной головкой, с помощью которых между ползуном и накладкой фиксируется трос сцепления, идущий от педали к картеру двигателя. Выступающие из фиксатора концы винтов надо сточить заподлицо и зачистить поверхность для обеспечения ее беспрепятственного скольжения по плите.

Стойка рукоятки выточена из шестигранного прутка под ключ на «17». Стойка вставляется в отверстие на конце фиксатора и закрепляется гайкой М10 с пружинной шайбой. Рукоятку можно подобрать автомобильную или сделать самому из пластмассы или древесины.

Механизм в сборе крепится к опорам на среднем лонжероне рамы.

Все трущиеся поверхности механизма и резьбовые отверстия при сборке смазываются густой смазкой.

Педаль акселератора («газа») делается немного другой, чем педали сцепления и тормоза. Ее заготовка вырезается из листа СтЗ толщиной 1,5 м, а кромки загибаются, обеспечивая детали жесткость.

Поворотный кулак переднего направляющего колеса (детали поз.2,3,4,5,6,8 выполнены из стали 30ХГСА):

1 — передняя траверса;

2 — цапфа;

3 — рычаг (круг 17);

4 — шкворень (шестигранник на 17);

5 — ось (круг 20);

6 — ступица (крут 52);

7 — распорная втулка (труба 023×3);

8 — корпус подшипника (круг 48);

9 — подшипник 180203 (2 шт.);
10 — колесо (от садовой тележки)

Две накладки вырезают тоже из листа СтЗ, но толщиной 1 мм. Резиновая полоса размерами 45x25x3 мм выполняет функцию шарнира. Через нее педаль скрепляется с кронштейном, а кронштейн приваривается к передней траверсе с правой стороны от рулевого вала. При этом расстояние между педалью тормоза и акселератором «в свету» было не менее 70 мм. Конец троса «газа» вставляется в отверстие в педали и фиксируется здесь зажимом.

Бензобак нетрудно подобрать и готовый — подойдет даже капроновая толстостенная канистра из-под расходных автомобильных жидкостей емкостью 3 — 5 л. В дне бензобака надо врезать и закрепить здесь топливный кран и соединить его бензостойкой трубкой с карбюратором двигателя.

Закрепить бензобак можно за спинкой сиденья, но обязательно его дно должно возвышаться над карбюратором двигателя, чтобы топливо в него поступало самотеком.

Сиденья можно подобрать готовыми — подойдут от различных машин. Но можно сделать и самим. Размеры спинки и сиденья одинаковые — 850×300 мм. В качестве основы использовать 5 — 6-мм фанеру. На фанеру наклеить мебельный поролон или пенополиуретан и обтянуть сиденье и спинку дерматином, а промежуток между ними завесить капроновой сеткой. В целях безопасной эксплуатации на приводные цепь и звездочку тоже надо установить защитный кожух по образцу тех, что устанавливаются на мопедах.

Неплохо было бы оборудовать машину и стояночным тормозом. Для этого в его педальный привод надо включить такой же механизм фиксации, что и в привод сцепления.

В завершение все стальные детали рамы (кроме выполненных из нержавейки или цветных металлов) надо покрасить. Перед покраской все поверхности следует очистить от ржавчины, обезжирить и загрунтовать. Краску желательно применить яркую и наносить ее пульверизатором.