СТРОИМ АВТОМОБИЛЬ

ОТ ДВИГАТЕЛЯ—ДО КОЛЕС

Передача усилия от двигателя к колесам может быть осуществлена на самодельном автомобиле различными способами. На практике чаще встречаются такие схемы:

а) силовой агрегат мотоцикла расположен спереди, передача к заднему мосту (или к заднему колесу при трехколесной компоновке) осуществляется карданным валом;

б) мотоциклетный же силовой агрегат расположен около заднего моста или колеса, передача — цепная, мотоциклетного типа (вариант такой схемы принят на серпуховской мотоколяске);

в) мотоциклетный двигатель со своей коробкой передач или с коробкой от автомобиля сблокирован через редуктор с картером главной передачи; в этом случае необходим «разрезной» задний мост с качающимися полуосями (с карданными шарнирами) и независимая подвеска колес.

В остальных случаях возможно применение разных конструкций заднего моста. Однако жесткий мост при малых размерах колес микроавтомобиля ограничивает дорожный просвет и может быть рекомендован лишь в сочетании с колесными редукторами.

На автомобилях применяются, как правило, легкие трубчатые открытые карданные валы с двумя шарнирами на игольчатых подшипниках. Чтобы обеспечить равномерность вращения ведомого вала В (рис. 1), нужно выполнить угол а между ведущим А и карданным Б валами равным углу α1 между валами Б и В. Наиболее подходящие трубы для карданных валов — стальные, сварные, с внутренним диаметром не более 55 мм и толщиной стенки 2—3 мм. Для привариваемых к трубе вала шлицевых наконечников берут сталь с твердостью HRc не менее 35.

Для расчета карданной передачи необходимо определить максимальный момент Ммакс в кг·см, передаваемый валом, по формуле:

М_макс = М дв ·i₀ кг·см,

где М_дв — наибольший вращающий момент двигателя в кг·см, i₀ — наибольшее передаточное число в коробке передач (или во всей трансмиссии — для полуосей). Обращаем внимание на то, что и для полуоси надо брать величину всего этого момента, а не ее половину, так как при работе дифференциала происходит перераспределение усилий между полуосями.

Получив величину момента, можно подсчитать удельное давление на шлицах и напряжение кручения трубы. Удельное давление подсчитывается по формуле:

α = М_макс/((D+d)/4)((D-d)/2)l·n = не более 200 кг/см²,

где D — наружный диаметр шлицев вала, d — внутренний диаметр шлицев, l — длина шлицев (все размеры в см), n — число шлицев.

Напряжение кручения трубы подсчитывается по формуле:

σ = М_макс/K·S = не более 1250 кг/см²,

где S — толщина стенки в мм, а K — коэффициент, равный для трубы с внутренним диаметром 25 мм — 1,4; для Ø 35 — 2,3; для Ø 45 — 3,4; для Ø 55 — 5,0.

Шлицевые соединения нужно защищать от пыли и грязи чехлами.

Но даже очень прочный вал может разрушиться, если его так называемое «критическое число» nкр невелико. Оно должно превышать возможное наибольшее число оборотов в минуту (при расчетной или действительной наибольшей скорости) не менее чем на 20%.

где D — наружный диаметр трубы, d — внутренний диаметр, L — расстояние между центрами карданов (все размеры в см).

Карданы следует брать готовые: для двухместного автомобиля — от киевских и ирбитских мотоциклов или серпуховской мотоколяски, для четырехместного автомобиля — от «Москвича», «Запорожца» или ВАЗа. Прочность приварки трубы к вилке или шлицевому концу проверяется кручением с помощью рычага с грузом. При этом момент (произведение массы груза на длину рычага) должен в полтора-два раза превышать максимальный.

Используя мотоциклетную цепную передачу, стараются поставить ее в условия, близкие к тем, на какие она рассчитана. Если масса автомобиля и передаваемый момент существенно больше, чем у мотоцикла, от которого заимствована цепь, нужно поставить две цепи.

Автомобиль с полной массой более 600 кг, по требованиям ГАИ, должен иметь передачу заднего хода. Как известно, в мотоциклетных коробках передач (кроме «Днепр-МТ-10») ее нет, и встроить ее в коробку очень трудно. В этом случае (если не применять автомобильную коробку передач) нужно снабдить автомобиль реверсом. Один из видов реверса — цепной, применяющийся на мотоколясках. Устройство шестеренного реверса не требует пояснений. Передаточное число реверса должно быть около 1,2—1,3, с учетом движения автомобиля на включенной в коробке передач первой передаче.

Из множества возможных конструкций ведущих мостов рассмотрим пять, выполняемых в основном из готовых деталей.

Рис. 1. Схема карданной передачи.

Рис. 2. Ведущий мост мотоколяски С3Д.

Рис. 3. Ведущие мосты грузового мотороллера «Тула-ТГА-200» и автомобиля «Запорожец».

Один вариант моста с двухшарнирными качающимися полуосями применяется на мотоколяске (рис. 2). Детали этого моста рассчитаны на автомобиль с двигателем ИЖ и с полной массой (с нагрузкой) около 600 кг и в этих условиях работают достаточно надежно.

Другой вариант — это мосты автомобиля «Запорожец» (для 4-местного автомобиля) и грузового мотороллера «Тула-ТГА-200» (рис. 3).

В третьем варианте используются: дифференциал и его коробка от серийного автомобиля («Москвича» или иного), главная передача того же автомобиля или от мотоцикла (ирбитского или киевского заводов); для установки на коробку дифференциала ведомой шестерни требуется обточка последней, вилки карданов («Москвич» или ВАЗ), тормозной барабан мотоцикла (см. статью пятую). Подобный мост проверен на практике с полной массой около тонны и показал себя работоспособным. Наблюдается лишь повышенный износ шлицевых соединений полуосей, если они не закрыты резиновыми чехлами и не обеспечены смазкой. На рисунке 4 виден приваренный к щиту тормоза кожух.

Мост с одношарнирными полуосями (четвертый вариант) обязательно требует рычагов или чулок полуосей, ось качания которых проходит через центр кардана (см. статью шестую). При этом шлицевое соединение на полуоси делать не нужно, но необходимо соблюсти особую точность в изготовлении и сборке деталей.

Допустимый постоянный угол работы кардана не более 7° (желательно меньше), наибольший, в крайнем положении вала — 15—17°. Допустимое напряжение для деталей полуосей — 1500—2000 кг/см².

Пятая конструкция моста — это жесткий мост от «Москвича» или ВАЗа, поднятый над дорогой при помощи колесных редукторов. Применение последних позволяет также изменить общее передаточное число трансмиссии, если это необходимо. Колесные редукторы нужны для увеличения дорожного просвета и уменьшения углов работы карданов при качающихся полуосях. Примеры конструкции колесных редукторов имеются на автомобилях ЛуАЗ-969 и УАЗ-469.

Не забудьте снабдить ступицы ведущих колес сальниками и маслоотражателями, чтобы смазка не попадала на поверхность тормозных барабанов и накладок.

Надежно работающий передний ведущий мост с поворотными колесами вряд ли выполним в условиях небольшой мастерской.

Наиболее удачная компоновка трансмиссии получается при расположении двигателя и коробки передач в блоке с главной передачей. Устанавливая между двигателем, например ирбитского завода, и ведущим мостом автомобиля коробку передач, можно получить приемлемую длину силового агрегата позади заднего моста даже при наличии дополнительного редуктора между коробкой и мостом. Редуктор же может быть необходим для того, чтобы поднять двигатель и коробку, увеличить дорожный просвет. Одновременно редуктор используется, если нужно, для изменения общего передаточного числа трансмиссии, а картер редуктора служит переходным звеном между картерами коробки передач и главной передачи. Обратите внимание на расположение спирально-конических шестерен главной передачи! Когда ведущая шестерня находится ссади, ведомая должна быть укреплена на коробке дифференциала справа по ходу автомобиля. Правильное же направление вращения расположенной слева ведущей шестерни достигается при двух шестернях в редукторе. Здесь же уместно напомнить, что упомянутые выше колесные редукторы изменяют направление вращения колес, что должно быть соответственно учтено в устройстве всей трансмиссии.

Рис. 4. Ведущий мост из узлов равных автомобилей и мотоциклов; внизу — вариант с тормозным барабаном на внутреннем конце полуоси.

Рис. 5. Качающаяся полуось с одним шарниром.

Крепление колесного диска к тормозному барабану можно выполнить по-разному: приварить к барабану так называемые «бонки» по наружному контуру или на лицевой поверхности и ввернуть в них шпильки либо окружить барабан кольцом углового сечения с приваренными к нему шпильками. В последнем случае размеры диска и масса колеса наименьшие (см. рис. к статье 3).

Привод управления переменой передач и сцеплением, расположенными сзади, около двигателя, выполняется тягами, рычагами или гидроприводом, причем рычаг перемены передач устанавливают на полу кузова. Управление карбюратором можно выполнить тросовым, с тросом в оболочке или без нее. При отсутствии оболочки необходимы ролики с защитными скобами.

Самодеятельные конструкторы чаще всего крепят все агрегаты автомобиля не на несущем кузове (как это делается на серийных легковых автомобилях), а на раме.

Продольные брусья рамы (лонжероны) и поперечины выполняются из П-образных коробчатых профилей или тонкостенных труб. Материал — низкоуглеродистая сталь. Поперечины располагают по возможности в местах приложения нагрузок — крепления подвески, двигателя, коробки передач, запасного колеса и бака. При небольшой длине микроавтомобиля достаточно четырех поперечин. Примерные размеры частей рамы таковы: для открытых профилей — толщина 4 — 5 мм, высота стенки — 70—100 мм, ширина полок — 30—40 мм; для закрытых профилей толщина может быть уменьшена до 2—3 мм, высота до 50—70 мм; диаметр труб — 50—70 мм при толщине стенок 2—3 мм.

Соединяются поперечины (а также кронштейны двигателя и т. п.) с лонжеронами сваркой или клепкой; диаметр заклепок — 8 мм. Рекомендуется соединить не только полки, но и стенки деталей рамы, располагая отверстия для заклепок не ближе чем на 20 мм от края полок и друг от друга. В узлах соединений полезны косынки. Их роль может с успехом играть панель пола, если закрепить ее в соответствующих точках на раме. Следует избегать поперечных сварочных швов на продельных брусьях рамы.

Мы сделали попытку направить мысль строителя на грамотное и практичное решение компоновки и механизмов самодельного автомобиля, на творческий, инициативный подход к конструированию машины. Надеемся, что наши статьи дадут строителям материал для создания оригинальных и работоспособных автомобилей.