Предмет теории автомобиля

История развития автомобиля

Слово «автомобиль» появилось в конце 90-х годов XIX века и происходит от греческого autos – caм и латинского mobilis – движущийся и означает самоходную машину с двигателем, на которой перевозят грузы, пассажиров и специальное оборудование.

Понятие автотранспортные средства (АТС) обозначает автомобиль и прицепные устройства к нему (прицепы и полуприцепы). Следовательно, АТС являются комплексной системой, состоящей из нескольких модулей, которые объединены общей решаемой задачей – перевозка грузов, пассажиров, специального оборудования. Основным модулем АТС является автомобиль, поскольку он обеспечивает целенаправленное движение.

Важную роль в жизни любого государства играет транспорт. Это подтверждается высказываниями английского философа-материалиста Ф. Бекона, который отмечал, что три фактора делают государство богатым и процветающим: плодородная земля, развитая промышленность и легкость перемещения людей и товаров.

Среди существующих видов транспортных средств (автомобильного, железнодорожного, водного, воздушного, трубопроводного) особое место занимает автомобильный. Особенностями автомобильного транспорта является то, что он может существовать самостоятельно и двигаться, как по дорогам, так и по бездорожью. Не один из других перечисленных видов транспорта этими свойствами не обладает.

Историю развития автомобиля можно условно разделить на шесть этапов:

1. Создание самоходной тележки, оснащенной основными функциональными системами, присущими автомобилю и приводимой в движение мускульной силой человека (период до конца ХYIII в).

2. Создание двигателя внутреннего сгорания (период до конца ХIХ в.).

3 . Объединение колесного шасси и источника энергии (конец ХIХ в.).

4. Массовые изобретения рациональных конструкций основных элементов функциональных систем автомобиля (конец ХIХ – начало ХХ в.).

5. Научно-обоснованное усовершенствование и начальная автоматизация функциональных систем автомобиля (начало и середина ХХ в.).

6. Автоматизация, компьютеризация и роботизация автомобиля (современный этап).

Началом развития автомобиля считается 1741 год, когда крепостной Л.Л. Шамшуренков создает самоходную тележку, приводимую в движение мускульной силой двух людей. В 1784-1791 г.г. механик И.П. Кулибин усовершенствует похожую тележку коробкой перемены передач и муфтой свободного хода.

Отсутствие самостоятельного источника энергии не позволяло тележке развивать необходимую скорость, однако она явилась прообразом современного автомобиля. Для конкуренции с гужевым и железнодорожным транспортом нужен был эффективный источник энергии.

Паровые двигатели И.И.Ползунова (1763) и Дж. Уатта (1765) имели малую энергоемкость и большие габариты, а потому проблему не решали. Француз И.Кюнье в 1869г. создал первый паровой дорожный экипаж, грузоподъемностью 3т, мощность двигателя – 2 л.с., скорость – 5 км /ч.

Двигателями внутреннего сгорания занимается француз Ж.Ленуар (1860), немцы М.Отто и Е.Ланген (1867-1876), наш соотечественник О.С.Кострович (1889). Двигатель Ж. Ленуара работал на светильном газе и имел низкий КПД – 0,046. М.Отто и Е.Ланген повысили КПД до 0,15 при мощности 8,8 кВт. Двигатель Г.Даймлера работал на жидком топливе. Двигатель О.Костровича – бензиновый, восьмицилиндровый мощностью 58 кВт и массой 240 кг.29 августа 1885 года Г.Даймлер впервые регистрирует патент тележки для верховой езды с газовым двигателем. Датчанин А.Хаммель создает автомобиль с двухцилиндровым двигателем мощностью 2,2 кВт. В 1889 г. в Германии Г.Даймлером создается первая автомобильная фирма. В 1884 г. создается немецким инженером Р.Дизелем дизельный двигатель. Француз Е.Мишлен 1874 г. оснащает тележку эластичными колесами и доказывает их преимущество.

В 1895 …1890 гг. завод «Панар-Левассар» (Франция) приступает к выпуску автомобилей с четырехцилиндровым двигателем, немец Р.Бош разработал систему электромагнитного зажигания, француз Л.Рено применяет карданную передачу. В Германии на заводе «Даймлер» был создан первый грузовой автомобиль. Заводы «Рено» (Франция), «Опель» (Германия), «Фиат» (Италия) начинают массовый выпуск автомобилей.

В 1900 – 1905 гг. в США устанавливается первый спидометр, вводится пневматический привод тормозов. Инженер Ф.Ланчестер разрабатывает дисковый тормозной механизм. Заводы «Форд» и «Бьюик» начинают массовый выпуск автомобилей; в Англии компания «Данлоп» создает шину с рисунком протектора. Во Франции на электромобили Ф.Порше применяет мотор-колесо. Проявляются броневики с шасси и восьмицилиндровыми двигателями. Количество марок автомобилей достигает 1000. Россия отстает. Только Петербургский завод «Лесснер» выпускает небольшую партию автомобилей инженера Б.Г.Луцкого.

В 1905-1910 гг. начинается борьба за металлоемкость, качество, безопасность автомобиля. В США на заводе «Форд» внедряется конвейер сборки автомобилей, создаются автомобили с колесной формулой 4х4 с межосевым блокируемым дифференциалом. В Бельгии создается двигатель с алюминиевым блоком. В Париже в 1909 году состоялась международная конференция по регулированию безопасности движения. В 1911-1920 гг. автомобиль усовершенствуется. В США создается гидравлический тормозной привод, разрабатывается гидравлический амортизатор. В Детройте устанавливается первый трехцветный светофор. Во Франции создается V-об-разный двигатель, фирма «Ситроен» вводит конвейер. Начинает выпуск автомобилей фирма «Мицубиси».

В 1921-1930 гг. начинается пятый период, формируется теория автомобиля как наука. Появляются гидромуфты, ШРУС, синхронизаторы, триплекс, изменяется форма кузова, несущий кузов устанавливается на автомобилях, появляются телескопические амортизаторы, шины низкого давления. Начался выпуск автомобилей «Бенц» с дизелем, в Швейцарии внедряется моторный тормоз-замедлитель. Фирма «Вольво» (Швеция) начинает выпуск автомобилей. Скорость движения автомобиля достигает 327,89 км/ч (Англия). В России в 1917 году было около 10 тыс. автомобилей преимущественно зарубежных. В ноябре 1924 года завод в г. Москве АМО собирает первые 10 автомобилей. В 1931-1940 автомобили развиваются под влиянием теории автомобиля. Появляются торсионные упругие элементы, широкопрофильные шины, переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателя, авто-мобили со всеми управляемыми колесами, автомобили амфибии.

В 1941…1950 гг. милитаризация автомобильной техники. Создаются автомобили с централизованной подкачкой воздуха, безкамерные шины. Во Франции разрабатывается роторно-поршневой двигатель. Появляется подвеска Макферсона (Англия). Производство автомобилей превысило 10 млн. шт. за год. Скорость достигла 634,26 км/ч.

В 1951…1960 гг. США применяет бесшкворневые подвески колес, создаются узлы, которые не требуют смазки, электронные системы зажигания, шины с радиальным кордом. Фирма «Ситроен» применяет гидропневматическую подвеску. Начались исследования автомобилей на активную и пассивную безопасность.

В 1961…1970 гг. США внедряют ремни безопасности. Максимальная скорость достигает 1014,28 км/час. Разработан луноход с дистанционным управлением, галогенные фары (Франция – Голландия). В Германии создается роторно-поршневой двигатель Ванкеля, внедряется инжекторная система питания, применяются противоблокировочные системы тормозов.

1970…1990 гг. отличаются бурным развитием электроники и робототехники. Автомобильное производство вместе с электротехникой становится динамичным. Перестраиваются автозаводы. Стоимость перестройки некоторых автомобильных компаний достигает сотни миллиардов долларов, создаются узлы, не требующие технического обслуживания, внедряются нейтрализаторы отработанных газов, пластмассовые рессоры, радары для контроля безопасной скорости движения.

Предмет теории автомобиля

Теория автомобиля – наука, которая изучает механику движения автомобиля, его взаимодействие с опорной поверхностью и воздухом, эксплуатационные свойства автомобиля.

Объектом теории автомобиля является колесная машина – автомобиль.

Предметом теории автомобиля являются закономерности, описывающие механику движения автомобиля, его взаимодействие с дорогой и воздухом, эксплуатационные свойства автомобиля.

На современном этапе развития теории автомобиля ее задачей является описать с помощью математики (разработать математические модели) механику движения автомобиля, как сложной механической системы, функционирование его механизмов и систем, формирующих его эксплуатационные свойства.

Россия отстала по производству автомобилей от западных фирм. Для устранения этого отставания в 1918 году была создана научная автомобильная лаборатория (НАЛ), руководил которой М.Р.Брилинг. В 1921 году она преобразовалась в научный автомоторный институт (НАМИ).

Как наука теория автомобиля сформировалась только в третьем десятилетии ХХ века. Большой вклад в ее формирование внесли русские ученые: Жуковский М.Е., Чудаков Е.А., Брилинг М.Г., Яковлев М.А. Первые фундаментальные работы принадлежат М.Е.Жуковскому «Вопросы теории поворота и динамики». В 1931 году Е.А.Чудаков публикует «Тяговой расчет автомобиля», а в 1935 году выходит его законченная работа «Теория автомобиля».

Заслуга Е.А.Чудакова заключается в том, что он обобщил результаты ранее проведенных исследований по теории автомобиля, представил их как законченный научный труд, а поэтому считается, что основоположником теории автомобиля как науки является академик Е.А.Чудаков.

Разработкой методов расчета тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля занимались Зимелев Г.В.,Фалькевич Б.С., Яковлев Н.А., вопросы управляемости и устойчивости рассматривались в трудах Литвинова А.С., Певзнера Я.М., Иларионова В.А., Фаробина Я.Е., плавностью хода занимались Ротенберг Р.В., Певзнер Я.М., тормозной динамикой автомобиля Бухарин И.А., Фрумкин А.К. и др.

В связи с ростом потребностей научно-обоснованых разработок автомобилей, его систем и узлов, удовлетворяющих наиболее полно эксплуатационным требованиям, к настоящему времени теория автомобиля становится самостоятельной наукой, возникают ее такие научные направления как: механика качения колеса, управляемость, устойчивость, проходимость, плавность движения, тормозная динамика, экономичность автомобиля и др.

Литература

1.Кошарний М.Ф. Основи механіки та енергетики автомобіля. -К.:Вища шк.,1992.-200с., с.3-12.

2.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: теория эксплуатационных свойств.- М.: Машиностроение,1984.-272 с.,с.- 5…7

Контрольные вопросы

1. Какие вопросы изучает теория автомобиля?

2. Что обозначает понятие АТС?

3. Какие основные этапы развития конструкции и теории автомобиля?

4. Кто является основоположником теории автомобиля?

5. Что является предметом теории автомобиля?

2 ЭКСПлуатационные СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЯ