Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО. Теория автомобиля

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

СВОЙСТВА ТиТТМО

ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ

Учебное пособие

Новосибирск 2013

УДК 431.35 (055.6)
ББК 40.52

Составители: ст. препод. С. П. Матяш;
 
канд. техн. наук, доц. П. И. Федюнин

Рецензент: канд. техн. наук, доц. В. В. Коноводов

Конструкция и эксплуатационные свойства ТиТТМО. Теория 

автомобиля: учеб. пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. 
ин-т; сост.: С. П. Матяш, П. И. Федюнин. — Новосибирск: Изд-во 
НГАУ, 2013. — 112 c.

Рассмотрены условия работы автомобиля, тяговый баланс 

и характеристики двигателей внутреннего сгорания. Представлены 
вопросы кинематики, динамики, проходимости, управляемости, 
устойчивости, плавности хода, тяговые и тормозные свойства автомобиля.

Учебное пособие предназначено для студентов очной, очно
заочной и заочной форм обучения по направлениям подготовки: 
190700 — Технология транспортных процессов и 190600 — Эксплуатация транспортно-технологи ческих машин и комплексов, 
профилям: 190700.62 — Организация и безопасность движения 
и 190600.62 — Автомобили и автомобильное хозяйство.

Утверждено и рекомендовано к изданию методическим советом 

Инженерного института (протокол № 15 от 26 марта 2013 г.).

© Новосибирский государственный аграрный университет, 2013

ВВЕДЕНИЕ

Наука об автомобилях развилась и приобрела само
стоятельность в первой четверти XX в. Хотя автомобили выпускались и до того времени, но требования 
к ним отсутствовали. Каждый изготовитель определял 
технические показатели по своему разумению и возможностям. В дальнейшем появились три достаточно 
разграниченных научных направления: теория автомобиля — наука, изучающая эксплуатационно-технические качества автомобиля и законы его движения; 
конструирование и расчет автомобиля — наука о правилах конструирования, определения нагруженности 
как автомобиля в целом, так и отдельных его деталей; 
испытание автомобиля — наука о правилах исследования технических показателей автомобилей и их прочностных возможностей.

Знать теорию автомобилей нужно не только для 

того, чтобы конструировать их. Это знание позволит 
выбирать наиболее приспособленные к эксплуатации 
в различных условиях имеющиеся автомобили.

Огромную пользу приносит сочетание теории 

и практики. Например, казалось бы, простое дело — 
поддержание определенного давления в шинах. Зачастую давление во всех шинах автомобиля поддерживают одинаковым или в передних шинах его делают 
несколько меньше, чем в задних. Вроде бы все в соответствии с расчетной нагрузкой на оси и с заводскими 
инструкциями. Но инструкции составлены с учетом 
средних условий эксплуатации автомобиля. Фактические же условия эксплуатации автомобилей отличаются 
от средних. Эксплуатационные показатели автомобиля 
можно улучшить, изменив давление в шинах.

Применяя знание теории автомобиля, можно повы
сить устойчивость, сделать ход более спокойным, плав

ным, уменьшить расход топлива, увеличить путевую 
скорость, улучшить проходимость по плохим дорогам.

Появление первых в мире автомобилей относится 

к концу XIX в. Экспонировавшийся в июле 1674 г. на 
Всероссийской промышленно-художествен ной выставке в Нижнем Новгороде автомобиль Б. А. Яковлева считается первым русским автомобилем. Серьезный вклад 
в развитие отечественного автомобилестроения внес 
Русско-Балтийский вагонный завод в Риге, на котором 
в 1705 г. создан автомобильный отдел. Через год там 
были изготовлены первые автомобили и в 1707 г. организовано их серийное производство. В 1715 г. завод был 
эвакуирован в связи с наступлением немцев и фактически прекратил свое существование, выпустив за эти 
годы около 500 автомобилей, из которых 451 были легковые, 8 грузовых и несколько десятков специальных.

Известны также попытки организовать изготов
ление автомобилей предпринимателями П. А. Фрезе, 
И. П. Пузыревым, Г. А. Лесснером и др. В основном же 
автомобили поступали из-за границы. К началу Первой мировой войны в России насчитывалось 11 тыс. 
автомобилей, из которых около 2 тыс. были грузовые.

Первая мировая война затормозила развитие от
ечественной автомобильной промышленности, однако 
показала большие преимущества автомобилей перед 
конными экипажами. В 1914 г. царское правительство приняло решение о строительстве шести крупных 
автозаводов: АМО в Москве, «Руссо-Балт» в Филях, 
«Русский Рено» в Рыбинске, а также в Ярославле, Нахичеване и Нижнем Новгороде.

Но военная обстановка не позволила это сделать. 

Уже при советской власти завод в Филях был передан 
Центральному управлению государственных заводов — 
ЦУГАЗ, где с 1921 г. собирались легковые автомобили 

«Руссо-Балт» модели С. Один из этих автомобилей был 
передан для исследования в созданную в 1916 г. научную автомобильную лабораторию, преобразованную 
в 1921 г. в Научный автомоторный институт — НАМИ, 
остающийся ведущим научным центром в области автостроения до сих пор. С создания НАМИ начинается 
развитие науки об автомобилях в нашей стране.

В процессе изучения дисциплины «Конструкция 

и эксплуатационные свойства ТиТТМО» формируются 
следующие профессиональные компетенции:

— способность к освоению особенностей обслужи
вания и ремонта технического и технологического оборудования и транспортных коммуникаций;

— владение знаниями технических условий и пра
вил рациональной эксплуатации транспортной техники, причин и последствий прекращения ее работоспособности;

— способность к освоению технологий и форм ор
ганизации диагностики, технического обслуживания 
и ремонта транспортных и технологических машин 
и оборудования;

— способность в составе коллектива исполните
лей к анализу передового научно-технического опыта 
и тенденций развития технологий эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов;

— готовность использовать приемы и методы рабо
ты с персоналом, методы оценки качества и результативности труда персонала;

— способность оценить риск и определить меры по 

обеспечению безопасной и эффективной эксплуатации 
транспортных, транспортно-технологи ческих машин, 
их агрегатов и технологического оборудования;

— способность использовать данные оценки техни
ческого состояния транспортной техники с использо

ванием диагностической аппаратуры и по косвенным 
признакам.

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЕЙ

1.1. Требования, предъявляемые 

к конструкции автомобиля

Каждый тип и модель автомобиля характеризуют
ся основными конструктивными данными (базовыми 
параметрами), которые определяют место автомобиля 
в параметрическом ряду. Эти параметры являются исходными и определяются в начале проектирования.

Основанием для выбора исходных параметров слу
жат прогнозы развития автомобильного транспорта 
и смежных отраслей народного хозяйства, перспективный типаж автомобилей и двигателей, анализ дорожных 
и климатических условий, удовлетворение потребностей 
населения, выполнение обязательств по международным договорам, а также планы внешней торговли.

Требования, предъявляемые к конструкции автомо
биля, могут быть разбиты на следующие 5 групп:

1. Производительность автомобиля.
2. Социальные требования.
3. Надежность автомобиля.
4. Технико-экономические требования: снижение 

массы автомобиля и его агрегатов; уменьшение затрат 
при изготовлении и эксплуатации автомобиля; уменьшение расхода топлива.

5. Соблюдение нормативных ограничений, относя
щихся к конструкции автомобиля, и обязательств по 
международным соглашениям.

Требования, изложенные в п. 1–3, касаются свойств 

автомобиля, оцениваемых по результатам его эксплуатации.

Требования, приведенные в п. 4, относятся к свой
ствам, которые нормируются техническими показателями и используются для экономической оценки. Эти 
свойства характеризуют затраты, связанные с реализацией требований, указанных в п. 1–3, при производстве 
автомобилей и поддержании их на работоспособном 
уровне с помощью обслуживания и ремонта при эксплуатации. Эти свойства обеспечивают:

•  безопасность и комфорт для водителя и пассажи
ров;

•  повышение средних скоростей движения автомо
биля и сокращение времени на вспомогательные 
операции: пуск, погрузку, разгрузку;

•  экономичное использование грузоподъемности 

(грузовместимости);

•  сохранность груза при транспортировке;
•  совершенствование внешних форм и отделки ав
томобилей, придание им современного стиля;

•  повышение надежности и долговечности кон
струкций;

•  приспособленность к климатическим условиям;
•  снижение трудоемкости ухода, регулирования 

и обслуживания;

•  повышение топливной экономичности;
•  предотвращение утечки смазки;
•  снижение стоимости и металлоемкости конструк
ции;

•  унификацию агрегатов, узлов и деталей;
•  использование технологической и конструктивной 

преемственности;

•  ремонтопригодность конструкции;
•  сокращение потребных запасных частей;
•  уменьшение трудоемкости восстановления при 

ремонте;

•  стабилизацию свойств конструкционных матери
алов в производстве;

•  соответствие конструкций дорожным ограничени
ям и классу дорог.

Совокупность затрат, связанных с повышением 

производительности автомобиля, отражается на стоимости тонно-километра (или пассажирокилометра). 
Для того чтобы создаваемые конструкции по своим 
параметрам и показателям опережали лучшие мировые образцы и в большей степени соответствовали непрерывно возрастающим требованиям эксплуатации, 
необходимо ускорение технического прогресса. Возможность повышения темпа технического прогресса 
определяется оперативностью производства и мобильностью промышленности.

Переход на новые модели автомобилей требует 

больших затрат на подготовку производства. Поэтому 
внедрение новых конструкций происходит так, чтобы 
окупались затраты производства на освоение предыдущей конструкции. Продолжительность выпуска одной 
модели зависит, кроме того, от прогрессивности общей 
компоновки автомобиля.

Подвижной состав автомобильного транспорта раз
деляется на грузовой, пассажирский и специальный. 
К грузовому подвижному составу относятся грузовые 
автомобили, тягачи, прицепы и полуприцепы; к пассажирскому — автобусы и легковые автомобили; к специальному — автомобили, прицепы и полуприцепы, 
предназначенные для выполнения нетранспортных 
операций (пожарные автомобили, автомобили для 
уборки улиц и т. д.).

Грузовые автомобили классифицируют по их основ
ной характеристике — номинальной грузоподъемности 
(в тоннах). По этому признаку их подразделяют на пять 
классов:

I — особо малой грузоподъемности  .........до 1,0 т;
II — малой грузоподъемности  ..................1,0–3,0 т;
III — средней грузоподъемности  ..............3,0–5,0 т;
IV — большой грузоподъемности  .............5,0–8,0 т;
V — особо большой грузоподъемности  ...свыше 8 т.
Одним из основных критериев оценки эффективно
сти работы автомобильного транспорта является производительность, т. е. транспортная работа, выполненная 
автомобилем (автопоездом) за 1 ч нахождения в наряде.

Оценивается она произведением количества пере
возимого груза на то расстояние, которое пройдет автомобиль за 1 ч работы:

PЧ = q γ νэ,  
(1.1)

где Рч — производительность, ткм;

q — номинальная грузоподъемность автомобиля, т;
γ —  коэффициент использования грузоподъемно
сти, равный отношению массы перевозимого 
груза к номинальной грузоподъемности автомобиля;

νэ — эксплуатационная скорость, км/ч.
Из приведенной формулы следует, что для увели
чения производительности автомобильного транспорта 
необходимо:

— производство подвижного состава большой грузо
подъемности для перевозок массовых грузов (вследствие 
весовых ограничений повышение грузоподъемности 
достигается применением автопоездов и многоосных 
конструкций);

— увеличение скоростей движения подвижного со
става, а следовательно, повышение его энерговооруженности;

— возможно более полное использование номи
нальной грузоподъемности, поэтому для перевозки 

мелких партий грузов (торговля, бытовое обслуживание 
населения, связь и т. д.) целесообразно производство 
автомобилей малой грузоподъемности.

Автомобили грузоподъемностью до 6 т обычно яв
ляются двухосными. При большей грузоподъемности 
осевая нагрузка превышает допустимые пределы, и автомобиль приходится делать трехосным.

Автобусы классифицируют по двум признакам: по 

их конкретному наз начению (городские, междугородные, туристские и т. д.) и по вместимости. В качестве 
показателя, характеризующего вместимость, принята 
полная длина автобуса. По этому признаку автобусы 
подразделяют на пять классов:

I — особо малой вместимости  ..........до 5,0 м;
II — малой вместимости  ...................4,0–5,0 м;
III — средней вместимости  ...............6,0–7,5 м;
IV — большой вместимости  ..............8,5–12,0 м;
V — особо большой вместимости  ....14,5 м и более.
Легковые автомобили классифицируют по рабочему 

объему двигателя и сухой массе автомобиля. По этим 
признакам их подразделяют на пять классов (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Классификация легковых автомобилей

Класс
Груп
па

Рабочий объем 

двигателя, л

Сухая масса 

автомобиля, кг

I — особо 
малый

1
До 0,7
До 500

2
0,7–1,2
500–650

II — малый
1
1,2–1,5
650–750

2
1,5–1,6
750–1150

III — средний

1
1,6–2,5
1150–1250

2
2,5–3,5
1250–1500

IV — большой

1
3,5–5,0
1500–1500

2
Более 5,0
Более 1500

V — высший
Не регламентируется
Не регламен
тируется