Тема лекции 8 Основы общей компоновки грузовых автомобилей
8.1 Задачи общей компоновки
Основными задачами общей компоновки автомобиля являются:
- выбор схемы;
- выполнение требований технического задания с соблюдением законодательных ограничений и предписаний (габаритные размеры, осевые нагрузки, полные массы и др.);
- рациональное относительное размещение основных агрегатов и оборудования с целью обеспечения выполнения автомобилем его функционального назначения с наибольшей эффективностью, обеспечение необходимых эксплуатационных качеств (проходимость, устойчивость, маневренность и т. д.) и удобства при выполнении технического обслуживания и ремонта автомобиля.
8.2 Анализ компоновочных схем грузовых автомобилей
Эксплуатационные свойства автомобиля в значительной степени зависят от основных параметров компоновки: базы, осевых нагрузок, переднего и заднего свеса и других, которые зависят от схемы компоновки.
В современном автомобилестроении получили широкое распространение две основные схемы компоновки грузовых автомобилей (рисунок 8.1): с кабиной, расположенной за двигателем; с кабиной, расположенной над двигателем.
![]() | ![]() |
Рисунок 8.1. Основные компоновочные схемы грузовых автоиобилей |
К преимуществам компоновки «кабина над двигателем» относятся: более рациональное использование колесной базы и габаритной длины автомобилей; возможность получения максимальной допустимой загрузки переднего моста автомобиля, а следовательно, увеличение грузоподъемности автомобиля; снижение собственной массы автомобиля при одновременном исключении трудоемких в изготовлении деталей облицовки, крыльев капота и уменьшение длины автомобиля; улучшение маневренности автомобиля и обзорности с места водителя; улучшение доступа к двигателю и связанным с ним узлам и механизмам, так как в данном случае кабина опрокидывается относительно передних точек крепления.
Для автомобилей, оборудованных кабинами со спальными местами, применение схемы «кабина над двигателем» предпочтительно из-за лучшего использования колесной базы и габаритной длины автомобиля.
Компоновка автомобиля по схеме «кабина над двигателем» для седельных тягачей также позволяет максимально использовать потенциальную их грузоподъемность при прочих равных показателях по сравнению с другими схемами.
Например, при создании автомобилей семейства МАЗ-500 впервые в практике отечественного автомобилестроения была принята компоновка по схеме «кабина над двигателем», которая по сравнению с компоновкой автомобилей МАЗ-200, выполненной по схеме «кабина за двигателем» (рисунок 8.2), позволила сократить колесную базу на 570 мм, общую длину автомобиля на 480 мм, увеличить длину платформы на 310 мм и грузоподъемность автомобиля на 1000 кг. Несмотря на большую грузоподъемность, автомобиль МАЗ-500 имел собственную массу, не превышающую массу МАЗ-200. Новая компоновка автомобилей обусловила и новое конструктивное и эстетическое решение кабины.
Рисунок 8.2. Сравнительные параметры компоновки автомобилей
МАЗ-500 и МАЗ-200
Отсутствие выступающего капота, передних крыльев и возможность понижения нижней кромки ветрового стекла позволили улучшить обзорность с места водителя.
К недостаткам компоновки «кабина над двигателем» относятся: усложнение конструкции кабины из-за устройства механизма опрокидывания и запирания кабины; менее удобный вход и выход из кабины; усложнение привода управления коробкой передач, сцеплением и тормозами. При удачной конструкции кабины и правильной компоновке автомобиля в целом указанные недостатки сводятся до минимума.
При компоновке автомобиля по схеме «кабина над двигателем» увеличивается передняя осевая нагрузка и, следовательно, ухудшается проходимость автомобиля вследствие снижения коэффициента сцепного веса.
Существующая тенденция увеличения передней осевой нагрузки магистральных автомобилей до 60 кН и выше связана с дальнейшим перемещением кабины вперед, что уменьшает сцепной вес ненагруженного автомобиля и соответственно ухудшает проходимость на скользких дорогах при движении без груза. Поэтому вопрос о минимально допустимой нагрузке на ведущие колеса ненагруженного автомобиля является важным и требует проведения теоретических и экспериментальных исследований по определению проходимости и устойчивости автомобиля на разных дорогах в зависимости от сцепного веса.
8.3 Организация рабочего места водителя и выбор основных параметров кабины
Общие сведения. Рациональная организация рабочего места водителя имеет большое значение для безопасности движения, повышения производительности труда и сохранения здоровья водителя. Решение данной задачи при проектировании в настоящее время осуществляется с соблюдением эргономических требований.
Основным нормативным документом при проектировании рабочего места водителя является ГОСТ 12.2.023-76, устанавливающий эргономические требования к относительному расположению основных элементов рабочего места водителя (сиденье, рулевое колесо, педали управления), номенклатуру показателей, характеризующих степень соответствия рабочего места эргономическим требованиям к рабочей позе и пространству для размещения водителя. Тип и конструкцию кабин стандарт не определяет.
![]() |
Рисунок 8.3.Двухмерный манекен |
Рабочее место водителя проектируется с использованием двухмерных плоских манекенов, согласованных с трехмерным посадочным (ГОСТ 20304-74). Трехмерный манекен воспроизводит форму и массу человека, двухмерный (рисунок 8.3) - положение основных частей тела водителей различного уровня репрезентативности (представительности). Он используется на всех стадиях разработки автомобиля - от первого проекта до окончательного варианта опытного образца.
Ниже приведены переменные значения различных уровней репрезентативности: уровень репрезентативности, % - 10, 50, 90; А, мм - 390, 417, 444; В, мм - 408, 432, 456.
Шарниры, соединяющие отдельные элементы манекена, снабжены шкалами для измерения углов между осями элементов и фиксаторами. На торсе манекена шарнирно укреплена линейка с фиксатором и шкалой для установки торса под необходимым углом к вертикали.
![]() |
Рисунок 8.4. Размещение водителя |
Положение манекена на сиденье (рисунок 8.4) задается значениями координат а и Ь, углом наклона оси торса к вертикали и углами ,
и
между осями отдельных элементов. Манекены выполняются из листового дюралюминия или органического стекла.
Размещение водителя. Чтобы определить положение водителя, вначале строят линии внутренних границ пола кабины автомобиля, его наклонной части и перегородки моторного отсека (поверхность ковра или обивки), которые используют в качестве базы для координирования размеров, определяющих посадку. При этом длина наклонной части пола должна быть не менее 306 мм.
Затем наносят на чертеж линию уровня подушки сиденья, сжатой под действием силы тяжести водителя. Ее высоту над уровнем пола выбирают на основании опыта и изучения авто- мобилей-аналогов, на которых посадка водителя была признана удобной.
Сиденье водителя должно иметь устройство для регулирования его положения относительно органов управления и ветрового окна в продольном и вертикальном направлениях, чтобы приспособить сиденье к индивидуальным особенностям телосложения каждого водителя. Перемещение сиденья водителя в продольном направлении должно быть не менее 100 мм, а в вертикальном - не менее 80 мм.
![]() |
Рисунок 8.5.Параметры сиденья |
Сначала сиденье принимают установленным в крайнее заднее нижнее положение и используют 90%-ный манекен. Номинальный угол наклона а оси торса к вертикали равен 12°. Под этим углом устанавливают и фиксируют линейку, укрепленную к торсу. Когда стопа находится на линии наклонной части пола, нижняя точка бедра лежит на уровне сжатой подушки сиденья, а линеика располагается вертикально, шаблон занимает «свое» положение. Посадка признается удовлетворительной, если углы между осями отдельных элементов не выходят из определенных указанных ниже пределов. Угол между осями: торса и бедра - 95...120°; бедра и голени - 95... 135°; голени и стопы 90... 110°.
Найденное положение манекена фиксируют на чертеже, а затем наносят траекторию перемещения сиденья и проводят проверку для среднего и крайнего переднего верхнего положений сиденья, используя соответственно 50- и 10 %-ный манекены. Для найденного крайнего заднего нижнего положения сиденья строят контурную линию его задней стороны (предполагается, что его конструкция уже разработана или заимствована). Эта линия определяет положение задней стенки кабины автомобиля.
Расстояние от точки Н для сиденья, установленного в крайнее заднее нижнее положение, до обивки крыши должно составлять не менее 1000 мм вдоль прямой, наклоненной под углом 8° к вертикали.
Параметры сиденья водителя, регламентированные ГОСТ 12.2.023—76, показаны на рисунке 8.5.
Литература: 2[89-93]
Контрольные вопросы:
1) Какие задачи должен решать конструктор при общей компоновке автомобиля?
2) Представьте основные компоновочные схемы грузовых автомобилей.
3) Назовите преимущества и недостатки компоновочной схемы «кабина над двигателем».
4) Назовите преимущества и недостатки компоновочной схемы «кабина за двигателем».
5) С какой целью используют манекены?
6) Как осуществляют размещение водителя в кабине?