Как создают автомобили?

Дизайн автомобиля

В современном мире главную роль в создании автомобилей часто играют не изобретатели, не инженеры и даже не художники-дизайнеры, а маркетологи. По-английски «маркет» означает рынок, продажа. Маркетологи изучают рынок, выясняют, какой будет спрос на будущую машину и кому она вообще нужна. После таких исследований становится понятно, в каких модификациях надо выпускать будущую машину, какие будут использованы двигатели и какой будет у машины внешний вид. Поэтому многие современные машины очень похожи друг на друга. Дизайнер и хотел бы нарисовать модель, которая была бы непохожа на все остальные машины, но маркетологи сразу же говорят ему: «А кто купит такой автомобиль? Несколько любителей изящных искусств? А у нас стоит задача продать миллион автомобилей. Это значит, что автомобиль должен нравиться всем сразу!»

Очень часто разные производители автомобилей обращаются за помощью в одни и те же дизайнерские бюро. В разработке внешнего вида автомобилей больше всего преуспели итальянские дизайнеры. Всемирно известны такие студии, как «Италдизайн», «Бертоне», «Пининфарина». Например, корейская машина «Хёндэ Матрикс» «нарисована» художниками «Пининфарины», а внешность многих моделей «Опеля» придумана в «Бертоне».

Производителям автомобилей гораздо проще обратиться в одну из студий и получить готовый проект, чем ломать голову над уникальной внешностью будущей модели. Именно из-за этого несведущий автолюбитель, особенно на расстоянии, не может отличить одну марку от другой. Ведь все современные машины очень похожи друг на друга, как летающие тарелки.

Когда все требования к будущему автомобилю обозначены и художник-дизайнер на специальной доске представляет несколько вариантов его внешнего вида в натуральную величину, за дело принимаются конструкторы. Очень часто предварительно изготавливают уменьшенную пластилиновую модель (в масштабе 1:5 или 1:10).

Сборка автомобиля

Перед постройкой опытного образца нового автомобиля изготавливают макет его кузова в натуральную величину. Он нужен конструкторам и инженерам, чтобы изучить расположение сидений, руля, педалей. Всего того, что называется эргономикой. Одновременно с этой работой приступают к делу специалисты по агрегатам, то есть по двигателю, коробке передач и трансмиссии. Сначала все агрегаты проходят испытания на стенде, и только потом их устанавливают на опытный образец.

Создание современного автомобиля невозможно без помощи компьютера. Сейчас компьютер стал основным инструментом для проектирования и даже испытания автомобиля. Например, одна из последних модификаций автомобиля «Форд Мондео» создана полностью на компьютере без единого бумажного чертежа. Не было также и пластилиновых моделей. Тем не менее испытателям новый автомобиль сразу очень понравился, и машина с успехом была запущена в серийное производство

Современный автомобильный завод — это целый город. В одной части города собирают узлы и агрегаты, в другой — кузова. Значительную часть операций выполняют роботы. Движениями роботов управляют опять-таки компьютеры. В искрах и сиянии электросварки кузов автомобиля перемещается с места на место. К лонжеронам приваривается пол, потом крылья и крыша. В других цехах роботы с поразительной точностью собирают двигатели. Наконец, все части автомобиля встречаются на главном конвейере. С него уже выезжают полностью готовые машины.

Испытания автомобиля

Когда строились первые автомобили, у создателей не было особой необходимости заботиться о такой неведомой еще им стороне, как аэродинамика. Аэродинамикой называется сопротивление встречного воздуха при движении автомобиля на большой скорости. Да и скоростей-то поначалу больших не было.

В наше время, прежде чем начнется серийный выпуск автомобиля, его опытный образец загоняют в аэродинамическую трубу. Это такая специальная огромная труба, куда умещается целый автомобиль. В ней с помощью мощного вентилятора дует очень сильный ветер, который имитирует поток встречного воздуха при движении на большой скорости. Опытный автомобиль оборудован приборами, которые измеряют величину этого потока. После таких испытаний конструкторы нередко изменяют форму автомобиля. Их задача — сделать кузов таким, чтобы его сопротивление потоку воздуха было как можно меньше. Именно поэтому многие современные автомобили имеют такие плавные, как бы «зализанные» формы.

После трубы необходимо провести дорожные испытания. Для этого построены специальные полигоны. Самый первый был открыт в 1927 г. на заводе «Паккард». Потом испытательные полигоны начали строить повсюду. В России они тоже есть. Для испытаний на полигоне устраивают все виды дорог, высокие подъемы, броды, спуски, скоростные трассы. На специальном треке с наклонными поворотами проверяется способность автомобиля быстро разгоняться и тормозить, а также определяется максимальная скорость.

Одним из важных параметров автомобиля считается время разгона до 100 км/ч. Под управлением опытного водителя она выезжает на идеально ровное шоссе. Чтобы исключить влияние ветра, автомобиль разгоняется сначала в одну сторону, потом в другую.

Нелегким испытаниям подвергают и отдельные узлы машины. Например, двигатели заставляют работать по многу часов подряд, как будто хотят его сломать. Но это необходимо, чтобы убедиться в надежности конструкции.

Краш-тест

Все современные автомобили проходят особое испытание — краш-тест. Выражение это происходит от двух английских слов: «краш» — «грохот, авария» и «тест» — «проба, испытание». Таким образом, это испытание того, как будет вести себя автомобиль и его части при аварии. А заключается оно в том, что машину на скорости ударяют о какое-нибудь неподвижное препятствие.

Краш-тест дорогое испытание. Ведь приходится разбивать совершенно новую машину. Но это необходимо. Оказывается, бывает недостаточно подсчетов на бумаге, которыми занимаются исследователи, изучая прочность автомобиля. Также недостаточно и испытаний на дороге, которые проводят гонщики. Один из самых важных показателей автомобиля — это безопасность. А ее уровень лучше всего можно выяснить только краш-тестом.

Проводят его следующим образом. Ставят бетонный куб, очень прочный и тяжелый. На некотором расстоянии от него устанавливается автомобиль. В него на водительское место, а иногда еще и на пассажирское, сажают манекены. На всех «частях тела» этих манекенов устанавливают датчики. Они улавливают все удары и перемещения, которым подвергается манекен во время запланированной аварии. Потом к машине привязывают трос. Мощный электромотор с помощью этого троса начинает тянуть автомобиль к бетонному кубу. В момент удара скорость доходит до 65 км/ч. После таких испытаний специалисты внимательно исследуют показания датчиков и делают вывод о безопасности того или иного автомобиля. Инженеры и механики, изучая повреждения автомобиля, оценивают возможность отремонтировать разбитую машину после аварии. Самыми лучшими считаются результаты, при которых меньше всего пострадал водитель и пассажиры.

Автомобили, оборудованные ремнями и подушками безопасности, оставляют гораздо больше шансов своим пассажирам.

Что такое концепт-кар?

Концепт-кар — слово английское. Первую его часть, «концепт», можно перевести как «представление о будущем», а «кар» — это просто автомобиль. Все вместе обозначает «машина будущего», какой она представляется конструкторам. Каждая известная автомобильная фирма раз в несколько лет создает такие машины.

Концепт-кары не встретишь на городских улицах, потому что их выпускают в единичных экземплярах или в очень небольшом количестве. Автомобили эти очень дорогие, ведь они воплощают в себе самые передовые достижения науки и техники. Собирают их, как правило, вручную, тщательно подгоняя все детали. На такие машины можно долго смотреть не отрываясь и любоваться ими, как произведениями искусства. Обычно их показывают на больших автомобильных выставках.

Лишь через несколько лет, после того как концепт-кары впервые были показаны на выставке, может начаться выпуск этих машин на автозаводах. Но часто далеко не в том первоначальном выставочном виде, а в упрощенном, чтобы их было легче собирать на конвейере.

На одной из выставок в Детройте был представлен концепт «Бьюик ля кросс». Это одновременно и седан, и пикап. Для того чтобы машина видоизменилась, не надо нажимать ни на какие кнопки, достаточно только приказать голосом. Правда, пока машина понимает только по-английски. Интересно, что произойдет раньше: машина научится понимать другие языки или покупатели выучат несколько английских слов?

Самые изобретательные по части концептов — японские инженеры. Созданный ими городской автомобиль «Хонда-Фуйя-Йо» может поразить кого угодно. Но пока это автомобиль очень далекого будущего.

Не так давно компания «Дженерал моторс» представила новый концепт пикап «Террадин». Эта машина включает в себя массу технических новинок, которые постепенно будут находить серийное применение. Нажав на специальную кнопочку, можно удлинить кузов и загрузить в него рождественскую елку солидной длины без риска подметать ею улицу. К двигателю подключен специальный генератор, который подает на розетку напряжение 220 вольт.

Французские концепт-кары всегда обладали большой долей изящества. Почти прозрачная машина «Ситроен Осмос» очень похожа на маленький домик на колесах. Новый концепт-кар «Хёндэ Неос» выглядит как огромный таракан. Но у него мощный двигатель в 250 л. с.

Перед автомобильными инженерами стоят трудные задачи. Например, сделать такие автомобили, которые могли бы ездить не только на бензине, но и на электричестве. Двигатели таких машин называются гибридными. Концепт-кар «Форд Продиджи» как раз с такой силовой установкой.

Машина, созданная в знаменитой итальянской студии «Пининфарина», называется «Метрокубо». Это название ей дали почти в шутку. Дело в том, что она очень напоминает игрушечный кубик. Только самые внимательные найдут, где у этого автомобильчика фары.

Итальянская дизайнерская студия «Бертоне» выдвинула новую концепцию современного автомобиля. У «Слима» два места, расположенные одно за другим, и сдвигающийся, как на самолете, прозрачный колпак над головой. Создатели «Слима» рассчитывают на понимание молодежи.

«Тойота ЕС-3» построена пока в единственном экземпляре. Но японские инженеры так все рассчитали, что по окончании службы машина не будет ржаветь на свалке. Ее можно будет сдать, как пустую бутылку, и переработать всю, без остатка.

Кузов автомобиля

Любой автомобиль состоит из ряда составных узлов – силовой установки, трансмиссии, ходовой части, систем управления.Чтобы собрать все эти элементы в единую конструкцию и обеспечить их взаимосвязь между собой, используется еще один конструктивный компонент – несущая часть, к которой и осуществляется крепление всех составляющих элементов.

Назначение, конструкция и виды несущей части

По мере развития автомобилестроения было создано несколько видов несущей части. Но несмотря на имеющиеся различные типы, эта составляющая включает в себя один из основных компонентов – кузов автомобиля.

В задачу кузова входит не только крепление составных частей авто, а еще и восприятие всех нагрузок и воздействий окружающей среды, а также обеспечение пространства для размещения пассажиров и груза.

Изначально на автотранспорте применялась несущая часть, состоящая из двух элементов – кузова и рамы. В такой конструкции кузов по большей части принимал на себя только нагрузки, которые создавали пассажиры и груз. Основные же воздействия приходились на раму, которая также выступала основным связующим элементом для составных частей авто (именно к ней крепились узлы и механизмы).

Но существуют и другие виды несущей части. В целом, она подразделяется на:

1. Рамную;
2. С несущим кузовом;
3. Комбинированную.

Рамный вид, как уже отмечено, состоит из двух элементов – рама и кузов автомобиля. Между собой эти элементы соединены посредством эластичных проставок. Изначально он применялся на всех авто. Сейчас же такую компоновку несущей части можно встретить только на грузовиках и внедорожниках (хотя на последних – не всегда). Поскольку кузов в такой конструкции не используется в качестве компонента, к которому крепятся составные элементы, второе название этого типа – с разгруженным кузовом.

Со временем на легковом транспорте рамную конструкцию вытеснил несущий кузов автомобиля. Особенность его заключается в том, что рама, как таковая, отсутствует. При этом все составные части крепятся к кузову. Но поскольку в этом типе вся нагрузка приходится на кузов, в некоторых участках присутствуют усиливающие элементы, повышающие жесткость конструкции. Сейчас этот тип несущей части используется на всех легковых авто, а также кроссоверах и некоторых внедорожниках.

Последний вид – комбинированный, он же – полунесущий кузов автомобиля, отличается тем, что в несущей части присутствуют как рама, так и сам кузов, но при этом они между собой жестко связаны. В такой компоновке воспринимаемая нагрузка распределена между ними, также оба они выступают в качестве элементов для крепления составных узлов. Этот тип несущей части применяется в автобусах.

Конструкция кузова

Как видно, во всех типах несущей части присутствует кузов автомобиля. От этого элемента во многом зависит внешний вид машины, комфортабельность, показатели безопасности. Поскольку на легковых авто наибольшее распространение получил несущий кузов, то в дальнейшем рассматривать будем именно его.

Такой кузов автомобиля представляет собой некий каркас, состоящий из ряда составных частей, к которым крепятся узлы авто, а также внешние элементы, выполняющие определенные функции, включая и декоративные – крылья, двери, капот, крышка багажника, оптические приборы, бампера и прочее.

Конструкция кузова автомобиля включает в себя:

• основание;
• переднюю и заднюю часть;
• боковины;
• крышу.

Каждая из составных частей состоит из ряда компонентов. Все они соединены между собой при помощи сварки, что обеспечивает необходимую жесткость каркасу.

В качестве основания выступает днище, выполненное в виде щита с подогнутыми краями и проделанным в центральной части тоннелем. Этот тоннель не только повышает жесткость основы, но еще и выступает каналом для прокладки некоторых составных элементов авто – топливных и тормозных трубопроводов, труб системы отвода выхлопных газов, а в задне- и полноприводных авто – еще и для размещения ряда узлов трансмиссии. В некоторых авто в днище дополнительно проделывается ниша для размещения запасного колеса (в задней части).

Одной из основных функций передней части кузова авто является обеспечение пассивной безопасности. При фронтальном столкновении составляющие передка принимают на себя весь удар, и деформируясь гасят энергию. Поскольку для этого необходима достаточно высокая прочность, конструкция передка включает в себя продольные лонжероны. В авто с переднемоторной компоновкой они также выступают в качестве конструкции для крепления мотора. Дополнительно для выполнения этой функции передняя часть может комплектоваться подрамником.

Также в состав этой части входят передний щит, отделяющий мотор от салона, панель для крепления оптики и радиаторной решетки, боковины с колесными арками, которые могут быть выполнены заодно с крыльями. Но зачастую крылья делают съемными, поэтому являются навесной частью, так же, как и бампер с решеткой радиатора. Передняя часть сверху накрывается капотом – специальной крышкой.

Примерно такую же компоновку имеет и задняя часть, но зачастую крылья у нее входят в конструкцию и не являются съемными.

Дополнительно заднее крыло входит в конструкцию боковины кузова. Помимо нее боковина включает в себя пороги – одни из основных элементов, которые на ряду с лонжеронами обеспечивает жесткость конструкции.

К боковинам также относятся стойки – передняя, средняя и задняя, к которым крепиться крыша – цельноштампованный лист металла заданной формы. Съемными элементами этой составляющей являются двери авто.

В целом, днище с порогами и стойки с крышей и дверьми формируют отсек для размещения пассажиров.

Как уже отмечено крепления составных элементов осуществлено при помощи сварки, что делает конструкцию кузова неразъемной, поэтому многие компоненты одновременно относятся к нескольким его составляющим частям.

Стоит сказать, что состав кузова автомобиля может не иметь каких-то определенных частей. К примеру, в кузове кабриолет крыша отсутствует как таковая. Но поскольку в обычной компоновке нагрузка распределяется и на нее (за счет цельной конструкции), и крыша тоже в некоторой мере обеспечивает жесткость, то в кабриолете для компенсации снижения жесткости кузова усиливают пороги и двери.

Компоновка кузовов

На конструктивные особенности кузова автомобиля также влияет и компоновка. Все существующие типы несущей части по этому параметру подразделяются на:

1. Однообъемные;
2. Двухобъемные;
3. Трехобъемные.

Суть разделения кузовов авто по этому критерию сводится к тому, на сколько частей поделен кузов.

Особенность однообъемной компоновки заключается в том, что разделения между моторным отсеком, салоном и багажником – нет (но это условно). Еще этот вид компоновки называют вагонным.

В авто с таким кузовом передняя часть вообще отсутствует, а двигатель помещен в специальную нишу отсека для размещения пассажиров и груза. Отсутствие разделения между отсеками считается условным потому, что двигатель все же отделен от кабины перегородкой.

Однообъемный кузов автомобиля Tata Nano

В свою очередь однообъемный кузов делится на:

1. Грузовой;
2. Пассажирский;
3. Грузопассажирский.

Разница между ними сводится к тому, под что большая часть внутреннего объема кузова отведена. Так, в грузовом для размещения пассажиров отведен совсем незначительный объем, в который входит также и отсек для мотора (по сути, водитель сидит возле, а то и вовсе на двигателе), а все остальное пространство отведено под размещение грузов.

В пассажирском же варианте весь доступный объем предназначен для размещения пассажиров, а под груз выделяется небольшое пространство (которого и вовсе может не быть).

Грузопассажирский кузов отличается тем, что внутренний объем условно делится на два отсека (пассажирский, грузовой). В некоторых случаях все пространство авто заполнено сиденьями для пассажиров, которые можно быстро демонтировать или сложить, тем самым получить грузовой отсек.

Двухобъемный кузов автомобиля включает в себя отдельно переднюю часть, являющуюся моторным отсеком и салон, который совмещен с отсеком для перевозки грузов. Самыми распространенными представителями такой компоновки являются хэтчбек и универсал. Также она используется у внедорожников с кроссоверами.

Двухобъемный кузов кроссовера

В большинстве случаев основная часть салона отведена под размещение пассажиров, а для груза отводится не очень много места. Но если взять универсал, то очень часто конструкторы делают задние сиденья складывающимися, что значительно повышает размеры грузового отсека, делая авто, по сути, грузопассажирским. Для доступа к грузовому отсеку в этом типе предусмотрена отдельная дверь – задняя (в некоторых авто она двойная).

Трехобъемный кузов автомобиля отличается тем, что моторный отсек, салон и грузовой отсек отделены перегородками друг от друга. Основным представителем такой компоновки является седан.

Современные реалии

Напоследок отметим, что конструкторами разработано большое количество разнообразных типов кузовов (перечисленные выше являются основными из них). Из-за этого в некоторых случаях разница между компоновками нивелируется.

К примеру, лифтбек имеет трехобъемную компоновку. Но у него крышка багажника объединена с задним стеклом, поэтому является, по сути, задней дверью. Вот и получается, что вроде и отдельный багажник есть, но в то же время он входит в состав салонного отсека (поскольку открывая багажник получаем одновременно и доступ к салону). И таких примеров несколько.

Но в целом, широкое разнообразие несущих кузовов позволяет делать автомобили разных типов и назначения.

https://sitekid.ru/izobreteniya_i_tehnika/avtomobili/kak_sozdayut_avtomobili.html

Кузов автомобиля