Устройство автомобиля

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Серия основана в 2001 году

В.П. Передерий

УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации 
в качестве учебного пособия для студентов образовательных 
учреждений среднего профессионального образования

3 л в к т р о н н о 
znanium.com

Москва

ИД «ФОРУМ» -  ИНФРА-М 
2020

УДК 629.33(075.32) 
ББК 39.33я723

П27

Р е ц е н з е н т ы :

Сальников В.И. — кандидат технических наук, профессор кафедры «Автомобили имени Е.А. Чудакова» МАМИ, заместитель генерального директора ФГУП «НИЦИАМТ» 
заслуженный машиностроитель Российской Федерации;

Петров Ю.В. — преподаватель спецдисциплин Дмитровского политехнического колледжа, почетный работник среднего профессионального образования России

Передерий В.П.

П27 
Устройство автомобиля : учеб. пособие /  В.П. Передерий. — М. : ИД «ФОРУМ» : 
ИНФРА-М, 2020. — 286 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-8199-0848-8 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-014525-9 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107029-1 (ИНФРА-М, online)

В пособии представлены этапы развития автомобилестроения и классификация автотранспортных средств. Подробно рассмотрены устройство и работа основных механизмов 
и систем автомобиля: двигателя, трансмиссии, несущих конструкций, систем управления.

Пособие составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным 
стандартом среднего профессионального образования.

Предназначено для студентов и преподавателей средних профессиональных учебных заведений, реализующих образовательные программы по специальности 23.02.03 «Техническое 
обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», может быть полезно для студентов вузов и учащихся учреждений начального профессионального образования, а также для работников автотранспортных предприятий.

УДК 629.33(075.32) 
ББК 39.33я723

ISBN 978-5-8199-0848-8 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-014525-9 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-107029-1 (ИНФРА-М, online)

© Передерий В.П., 2014 
© ИД «ФОРУМ», 2014

Введение

Развитие автомобилестроения в России

Автомобиль — наиболее эффективное транспортное средство. Автомобильный транспорт выполняет основной объем перевозок грузов и пассажиров. Первый русский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания 
был построен Е. А. Яковлевым и П. А. Фрезе в 1896 г. Производство автомобилей в России началось в 1908 г. со сборки машин на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. Было выпущено примерно 800 машин. В 1916 г. в Тюфелевой роще состоялась закладка завода Автомобильного Московского Общества (АМО), где с 1917 г. по 1919 г. собирались 
автомобили Ф-15 по итальянской лицензии. С 1919 г. по 1923 г. завод выполнял в основном ремонт автомобилей. 1 ноября 1924 г. был собран первый советский грузовик АМО-Ф-15.

В развитии отечественной автомобильной промышленности можно выделить несколько основных этапов.

1924—1930 гг. — мелкосерийное производство автомобилей на заводе 
АМО (в настоящее время АМО ЗИЛ).

В 1925 г. начал выпуск грузовых автомобилей Ярославский автомобильный завод.

В 1930 г. пущен в строй Московский завод малолитражных автомобилей, принято решение о строительстве в Нижнем Новгороде автомобильного завода мощностью 100 тыс. автомобилей в год.

1931—1946 гг. — основными задачами стали создание материальной 
базы для массового производства автомобилей и обеспечение заводов высококвалифицированными кадрами.

В 1931 г. начата реконструкция завода АМО для массового производства грузовиков конвейерным способом.

В 1932 г. построен Горьковский автомобильный завод, начался серийный выпуск грузовиков ГАЗ-АА. В этот период начал выпуск большегрузных автомобилей Ярославский автомобильный завод, Московский завод 
малолитражных автомобилей освоил производство легковых автомобилей 
КИМ-10.

В 1944 г. построен завод на Урале, начат выпуск грузовых автомобилей 
ЗИС-5В.

1947—1958 гг. — разработаны и поставлены на производство автомобили новых конструкций: грузовые большой грузоподъемности, тягачи, автомобили-самосвалы, специализированные (пожарные, санитарные и др.). 
Вступили в строй новые автомобильные и автобусные заводы в городах

Введение

Минск, Павловск, Кутаиси, Кременчуг и Львов. Расширился типаж грузовых и легковых автомобилей и автобусов.

1959—1965 гг. — увеличивается число выпускаемых автомобилей, повышается их качество. Происходит специализация и кооперирование заводов по выпуску автомобилей. Так, Ярославский автомобильный завод 
(ныне ЯМЗ) становится заводом по выпуску дизелей, а производство автомобилей передается на новый завод в г. Кременчуг. Производство карьерных самосвалов грузоподъемностью выше 25 т, изготовляемых на Минском автомобильном заводе, передано Белорусскому автомобильному заводу в г. Жодино.

1966—1970 гг. — реконструкция и техническое перевооружение заводов 
ГАЗ, ЗИЛ, АЗЛК, МАЗ, БелАЗ и др. Вступили в строй Ижевский автомобильный завод по производству автомобилей «Москвич»-408 и Волжский 
автомобильный завод в г. Тольятти.

1971—1980 гг. — интенсивное развитие автомобилестроения. В 1975 г. 
было выпущено 1 964 000 автомобилей. 16 марта 1976 г. в г. Набережные 
Челны был выпущен первый автомобиль КамАЗ-5320. В декабре 1976 г. автомобильная промышленность СССР преодолела двухмиллионный рубеж, 
выпустив 2 025 000 автомобилей за год.

Переход на новые экономические отношения затормозил развитие отечественного автомобилестроения.

В настоящее время заводы автомобильной промышленности развивают 
новые формы сотрудничества с зарубежными фирмами и в основном ориентированы на выпуск автомобилей по заказу.

Классификация автотранспортных средств

Классификация отечественных автотранспортных средств осуществляется по следующим признакам:

• вид автотранспортного средства;
• основной технический параметр (масса, мощность или габаритные 
размеры);

• тип кузова;
• назначение;
• колесная формула;
• тип двигателя.
Автомобильный подвижной состав подразделяют на пассажирский, 
грузовой и специальный. К пассажирскому относятся легковые автомобили, автобусы, пассажирские прицепы и полуприцепы; к грузовому — грузовые автомобили, атомобили-тягачи, грузовые прицепы и полуприцепы с 
универсальными или специализированными надстройками для размещения груза; к специальному — автомобили, прицепы и полуприцепы с установленным специальным оборудованием, имеющие технологическое или 
другое назначение и выполняющие различные, преимущественно нетранспортные, работы.

Введение
5

Пассажирские автомобили вместимостью до восьми человек, включая 
водителя, относятся к легковым, свыше восьми человек — к автобусам.

Легковые автомобили по рабочему объему цилиндров двигателя делятся 
на следующие классы:

• особо малый (до 1,099 л);
• малый (1,1—1,799 л);
• средний (1,8—3,499 л);
• большой (3,5 л и более);
• высший (не регламентируется).
На базе легковых автомобилей выпускаются грузовые и грузо-пассажирские автомобили (комби и грузовой комби), у которых для увеличения 
размеров площадки, предназначенной для размещения в кузове груза, задние сиденья делаются складывающимися, а задняя часть кузова обеспечивает увеличенный внутренний объем.

Автобусы подразделяются по габаритным размерам (длине) на следующие классы:

• особо малый (до 5 м);
• малый (6—7,5 м);
• средний (8,5—10 м);
• большой (11—12 м);
• особо большой (16,5—24 м).
Грузовые автомобили, прицепы и полуприцепы в зависимости от полной массы подразделяются на следующие основные классы (без наименования): менее 1,2; 1,2—2; 2—8; 8—14; 14—20; 20—40; свыше 40 т.

Классификацией грузовых автомобилей с бортовой платформой по грузоподъемности выделены следующие классы:

• особо малый (менее 1 т);
• малый (1—3 т);
• средний (3—8 т);
• большой (8—15 т);
• особо большой (15—26 т);
• сверх особо большой (свыше 26 т).
Специальные автомобили выполняют преимущественно нетранспортные работы. К ним относят пожарные автомобили, автолавки, автомобили 
с компрессорными, буровыми установками, автокраны, уборочные, автомобили скорой медицинской помощи.

Специализированные автомобили учитывают специфику груза (сыпучие, жидкие, крупногабаритные и т. д.). К ним относятся: самосвалы, фургоны, цистерны, панелевозы, контейнеревозы и т. п.

Автомобили для буксирования прицепов и полуприцепов называются 
автомобилями-тягачами.

Автомобиль-тягач или стандартный грузовой автомобиль вместе с одним или несколькими прицепами образуют автопоезд.

По приспособленности к дорожным условиям различают автомобили 
обычной и повышенной проходимости.

Автомобили по общему числу колес и ведущих колес условно обозначают формулой, где первая цифра — число колес автомобиля, вторая — число ведущих колес.

Введение

Каждое сдвоенное ведущее колесо считается как одно целое. Например, колесной формулой 4 х 2 обозначен двухосный автомобиль с одной 
ведущей осью (ЗИЛ-431410), 6 х 6 — трехосный автомобиль со всеми ведущими осями (ЗИЛ-131), 6 х 4 — трехосный автомобиль с двумя ведущими 
осями (КамАЗ).

По роду потребляемого топлива и типу двигателя автомобили подразделяются на бензиновые, дизельные, работающие на альтернативных топливах (газогенераторные, газобалонные), электрические (электромобили), паровые, газотурбинные, а также автомобили с комбинированными силовыми установками, например двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — 
электрический двигатель.

Каждой модели автомобиля (прицепа, полуприцепа) присваивается индекс, состоящий из четырех цифр.

Первая цифра обозначает класс автомобиля (прицепа, полуприцепа), 
по рабочему объему двигателя для легковых автомобилей, по длине для автобусов и по полной массе для грузовых автомобилей (табл. 1).

Таблица 1. Индексация автомобилей в соответствии со значениями определяющего показателя

Л егковы е

авто м о би л и
А втобусы
Г рузовы е автом оби л и

Р аб о ч и й  
объем  д в и гателя, л

И н д ек с

Г абари тн ая  д л и н а, м

И н д ек с
П о л н ая

м асса

И н д ек с

а вто м о б и л е й  с б о р т о во й  п л атф о р м о й

сед ельн ы х т я гачей

сам о свалов

ц и с терн

ф у р го нов

сп е ц и альны х
авто м о би лей

М ен ее

1,099
11
М ен ее 5
22
М ен ее

1,2
13
14
15
16
17
19

1,1— 1,799
21
6 —7,5
32
1—22,0
23
24
25
26
27
29

1,8—3,499
31
8— 10
42
2—8,0
33
34
35
36
37
39

3,5

и  более
41
11— 12
52
8— 14
43
44
45
46
47
49

6 ,5 —24
62
14—20
53
54
55
56
57
59

20—40
63
64
65
66
67
69

40

и  более
73
74
75
76
77
79

В основу деления классов на виды положен признак эксплуатационного назначения автомобиля. Установлены следующие виды автомобилей 
(прицепов, полуприцепов) по второму знаку четырехзначного цифрового 
индекса модели:

1 — легковые;
2 — автобусы;
3 — грузовые бортовые;
4 — седельные тягачи (резерв);
5 — самосвалы;
6 — цистерны;
7 — фургоны;
8 — резерв;
9 — специальные.
Третья и четвертая цифры обозначают номер базовой модели.

Введение
7

Для обозначения модификации модели вводится пятая цифра — порядковый номер модификации.

Перед цифровым индексом ставится буквенное обозначение предприятия-изготовителя.

В зависимости от полной массы прицепного состава для него установлены группы индексов модели (третий и четвертый знаки четырехзначного 
индекса модели прицепов, полуприцепов и роспусков), приведенные в 
табл. 1. Модификации модели имеют в обозначении пятую цифру.

Раздел I 
ДВИГАТЕЛЬ

Глава 1
Общие сведения

Автомобиль состоит из трех основных частей: кузова, двигателя и шасси. Кузов грузового автомобиля состоит из кабины водителя и платформы.

Двигатель — машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу.

На большинстве современных автомобилей установлены поршневые 
двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в которых часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в замкнутой рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

Первый работоспособный поршневой двигатель внутреннего сгорания 
был построен французским механиком Ленуаром в 1860 г. Двухтактный 
двигатель с золотниковым распределением работал на светильном газе с 
воспламенением от электрической искры без предварительного сжатия рабочей смеси в цилиндре.

В 1877 г. немецкий механик Н. Отто осуществил предварительное сжатие газовоздушной смеси в цилиндре, благодаря чему эффективность двигателей резко возросла.

В 1892 г. немецкий изобретатель Р. Дизель получил патент на двигатель внутреннего сгорания нового типа, рассчитанный на использование жидкого топлива. Он предложил нагревать воздух в цилиндре путем сжатия до температуры, при которой мелкораспыленное впрыскиваемое топливо могло бы испаряться, окисляться, самовоспламеняться 
и сгорать по мере поступления в цилиндр. Такой двигатель был впервые построен в 1899 г. на заводе Э. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель»).

В 1957 г. немецкий инженер Ф. Ванкель создал роторно-поршневой 
двигатель. В отличие от поршневых двигателей, где возвратно-поступательные движения поршня преобразуются во вращательное движение 
коленчатого вала, в роторно-поршневом двигателе (РПД) основной рабочий орган — треугольный поршень совершает вращательное движение. На каждой грани поршня имеется камера сгорания. За полный

Глава 1. Общие сведения
9

оборот поршня в каждой из трех полостей последовательно совершаются все процессы рабочего цикла. Однако массовое применение данный двигатель не получил из-за низкой экономичности и высокой 
токсичности.

В 1897 г. по проекту инженера Кузьминского была построена газовая 
турбина. Газотурбинные двигатели (ГТД) используют в стационарных силовых установках, в авиации, на водном и железнодорожном транспорте. 
Начиная с 50-х годов XX века ГТД применяются на автомобильном 
транспорте.

Через проточную часть ГТД проходит непрерывный поток газа. Последовательность процессов, образующих термодинамический цикл (впуск, 
сжатие, сгорание, расширение и выпуск), осуществляется, в отличие от 
поршневых двигателей, в специально предназначенных для этого автономных агрегатах: сжатие — в компрессоре, сгорание — в камере сгорания, 
расширение — в турбинах. В поршневых двигателях эти процессы осуществляются в одном замкнутом объеме — цилиндре.

Уже два столетия ведутся работы по созданию и совершенствованию конструкций двигателей. Рассматриваются различные направления, 
ищется оптимальная конструкция для создания высокоэффективного 
двигателя. Так, еще в 1816 г. шотландский пастор Р. Стирлинг создал 
двигатель внешнего сгорания (воздушную машину), который работал на 
перепаде температур. Его цикл близок к идеальному циклу Карно, а 
КПД равен приблизительно 60 % (у современных двигателей — от 38 
до 42 %). В настоящее время созданы лишь опытные конструкции 
стирлинг-двигателей для автомобилей и судов. Возможно, это двигатель 
будущего.

Паровой двигатель использовался на автомобилях в начале XX века, 
однако работы над его совершенствованием продолжаются и сегодня.

Ведутся разработки и по использованию на автомобилях электродвигателей, но возникают такие сдерживающие факторы для широкого их применения, как необходимость зарядных станций, недостаточная мощность 
электромобилей и т. д.

1.1. Назначение и классификация двигателей

Двигатель — источник энергии, преобразующейся в механическую работу, обеспечивающую движение автомобиля.

Требования предъявляемые к двигателям:
• низкий уровень шума;
• соответствие требованиям международных норм по токсичности отработавших газов;

• высокая экономичность;
• компактность;
• простота и безопасность в обслуживании;
• высокие мощностные показатели.

Раздел I. Двигатель

Двигатели внутреннего сгорания могут быть классифицированы по следующим признакам:

• по применяемому топливу — двигатели, работающие на жидком топливе, газовые и газожидкостные;

• по способу смесеобразования — с внешним и внутренним смесеобразованием;

• по способу подачи топлива — с карбюрацией, под давлением впрыска (моновпрыск, центральный, многоточечный);

• по способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные;

• по способу воспламенения горючей смеси — с самовоспламенением 
от сжатия и с принудительным воспламенением от электрической 
искры;

• по способу наполнения рабочего цилиндра — двигатели без наддува 
и с наддувом;

• по числу цилиндров;
• по расположению цилиндров — рядные V- и W-образные, а также 
вертикальные, с наклоном, горизонтальные, оппозитные;

• по способу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
• по степени быстроходности — тихоходные (со средней скоростью 
поршня до 10 м/с) и быстроходные (со средней скоростью поршня 
выше 10 м/с).

1.2. Утройство и основные параметры двигателя

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих механизмов и систем:

• кривошипно-шатунный механизм (КШМ);
• газораспределительный механизм (ГРМ);
• система охлаждения;
• смазочная система;
• система питания;
• система зажигания (в карбюраторном двигателе);
• система электрического пуска двигателя.
В поршневом ДВС (рис. 1) преобразование энергии происходит в 
замкнутом объеме, который образован цилиндром, крышкой (головкой) 
цилиндра и поршнем. В карбюраторном двигателе горючая смесь вводится 
в цилиндр через впускной клапан, смешиваясь с остатками отработавших 
газов — образует рабочую смесь, которая сжимается поршнем и воспламеняется. Образовавшиеся при сгорании газы перемещают поршень, который через шатун передает усилие на кривошип коленчатого вала, поворачивая его вокруг оси. Отработавшие газы вытесняются при обратном движении поршня через выпускной клапан. Таким образом, тепловая энергия 
преобразуется в механическую, а возвратно-поступательное движение — 
во вращательное как наиболее удобный для трансформации вид движения.