Конструкторский семинар 3

Базовая планировка.

Заметка из июньского номера японского «Автоспорта» 1971 года.

§ Чертеж компоновки

Прежде чем собирать каркас и определяться с формой кузова, необходимо заранее разобраться с конструкцией, размещением узлов, общем балансе и т. д. Если они будут организованы в «упаковку» наилучшим образом, это сэкономит вам время и усилия, а также будет полезно при обдумывании эффективности работ по техническому обслуживанию, способах улучшения деталей и т. д. Не забывайте, что когда другие люди - механики, водители, опытные конструкторы - осмотрят ваш проект, вы сможете получить соответствующий совет. Одна из техник для предварительных работ — рисование компоновки.

В качестве конкретной модели на рисунке 1 показан пример проекта спортивного автомобиля «Опель» из итальянского журнала о дизайне «Стиль авто №24». На этой диаграмме видно не только как спланирована силовая система, кабина и багажник, но и то, что баланс с общим стилем автомобиля продуман чрезвычайно художественно.

 

 

 

Этот рисунок компоновки — метод, который вошёл в употребление недавно, и редко кто видел, чтобы он использовался при проектировании гоночных машин. Впрочем, он весьма полезен, если вы напрактикуетесь, так как позволяет создать два или три разных макета с одними и теми же узлами, а собрать компоновку можно за очень короткое время.

Поэтому я хотел бы применить этот способ и в этом курсе. Не нужно забывать, что до сих пор проект «умозрительный». Тот факт, что мы сделали компоновку на таком чертеже, не означает, что проект полностью готов и останется неизменным. По ходу процесса мы внесем множество изменений, чтобы избежать конфликтов между разными деталями.

Чертеж компоновки хорош, если все оказывается на своих местах. Для справки, давайте посмотрим, как выглядит реальная машина на Фото 1.

Как показано на фото, важно пространство и функциональность.

Колеса, двигатель, топливный бак, педали, руль и т. д. Каждый из этих элементов имеет примерно одинаковый размер в каждой машине. Но в зависимости от компоновки из одинаковых деталей получаются совершенно уникальные машины. Чтобы сделать чертеж компоновки, сначала необходимо знать размер и форму каждой детали.

 

 

 

Начнем с важнейшей детали. Водителя. Телосложение людей значительно различается, поэтому практически невозможно создать машину, которая подойдет каждому. Самый эффективный метод — использовать макет среднего размера. Здесь мы будем использовать плоскую модель человеческого тела среднего телосложения японца. Это называется «JM50» (50-процентная японская модель), и 50% всех японцев имеют габариты, соответствующие этому типу. Даже автопроизводители учитывают его на этапе начальной компоновки. Именно его я и использую здесь, но я несколько изменил его, чтобы сделать более удобным для конструирования машины. Я также использовал манекен, чтобы нарисовать конструкцию в меньшем масштабе. Изготовление куклы с движущимися руками и ногами облегчит работу. Подобный макет водителя можно сделать по фотографии человека.

Двигатель. Проверьте габаритные и иные внешние размеры, а также монтажное положение. Лучше всего измерить сам двигатель в натуре, но есть и метод копирования и увеличения чертежей из журналов. Что касается двигателя Honda N360, могут оказаться полезными журналы «Воскресное техническое обслуживание Honda N360», опубликованное издательством Gijutsu Shoin, и «Специальный выпуск по двигателям внутреннего сгорания за сентябрь 1970 года», опубликованное издательством Sankaido.

Колеса. На машине Arrow S1, о которой мы говорили во втором семинаре, используются шины Dunlop CRB1. Исходя из этого, размеры составят: внешний диаметр 480, ширина 173.

Топливный бак. Емкость бака будет определена на основе основных характеристик, определенных на предыдущем семинаре. Из-за «конфликтов» с другими деталями форма будет меняться в зависимости от места установки, но обязательно заранее обеспечьте необходимое пространство.

Аккумулятор. Он также занимает относительно много места, поэтому иногда может случиться так, что вам не хватит места для его установки. Лучше всего использовать что-нибудь как можно более компактное. Самый маленький и мощный, что удалось найти, занимает 900х203х160 мм. Можно использовать батарею с двухколесных транспортных средств.

Рулевое колесо. Как показано в предыдущей таблице технических характеристик, часто используется рулевое колесо диаметром 280 мм. Толщина обода 20~30мм. Если место водителя установлено низко, даже такой размер может сделать компоновку неразумной. В этом случае коммерчески доступны варианты с диаметром около 250 мм.

Педали/главный цилиндр/расширительный бачок. Область вокруг педалей на удивление трудна для компоновки. На рисунке 2 показан пример. Пока у вас в запасе достаточно места, проблем не будет. Обычно так происходит, если конструкция более или менее традиционная.

 

 

 

§ «Капсула кабины»

• прим.перев. Да, именно «капсула» (カプセル), а не «кокпит». Интересно, что мы в «Гоночной Технике» используем термин «короб», взятый из описания рабочего места пилота штурмовика Су-25. Там же иногда применяется термин «бронекапсула». Так что, мыслим мы примерно в одном направлении.

Внутри кабины расположены различные детали: рулевое колесо, сиденье, педали, переключатели, рычаг переключения передач и т.д. Рассматривать все это нужно одновременно.

Если есть возможность, следует опробовать различные положения педалей, руля и приборов, изготовив простую полноразмерную модель. Не нужно использовать что-то слишком сложное: просто прислонитесь к стене, сев на пол, и проделайте различные движения, имитирующие управление автомобилем. Это даст вам хорошее первичное представление.

По результатам фактических замеров у водителя ростом 165 см угол наклона верхней части тела назад составляет 20–25 градусов, а высота глаз – на 530–570 см от поверхности сиденья. Расстояние до педали будет варьироваться в зависимости от длины ног, но у этого водителя оно составило 900 мм от центра вращения бедра с добавкой в 50 мм.

Пространство для ног. Если вы посмотрите на ширину этой области (около 430 мм), то поймете, что этого достаточно. Расположение педалей показано на рисунке 4. Благодаря такой ширине ничто не будет мешать, что упрощает управление и выполнение техники «пятка-носок». Есть примеры, такие как Colt F2C, у которых пространство для ног узкое - 370 мм, и им может быть сложно пользоваться, если вы не опытный водитель, поэтому, если вы проектируете впервые, лучше оставить немного больше пространства.

Положение руля. В зависимости от гонщика, но чаще всего руки вытянуты. Бывает, некоторые любят водить машину, согнув локти. Но я предпочитаю больше пространства.

Установите верхнее и нижнее положение руля так, чтобы он не закрывал обзор и не касался ног. Таким образом определяется его расположение.

Рычаг переключения передач. Для быстрого переключения лучше всего расположить его как можно ближе к рулю, но так, чтобы тот не мешал. Оптимальное продольное положение — ~200 мм перед центром вращения ноги (бедра), а оптимальное вертикальное положение — между центром и нижним краем руля. В случае селективной схемы управления коробкой, ход переключения должен составлять около 40 мм от нейтрального положения.

Приборы. Разместите тахометр, указатель температуры масла и т. д. так, чтобы они не были скрыты за рулевым колесом. Лучше всего перенести все с серийного автомобиля, но если вы знаете положение глаз водителя относительно приборов, можно изучить разные варианты на чертеже.

Таким образом можно обустроить внутреннюю часть капсулы кабины. Расположение водителя относительно других узлов машины пока не определено, но при принятии решения об общей компоновке лучше опираться на уже готовую капсулу.

§ Фактическая планировка

Согласно основным характеристикам, определенным в прошлый раз, колесная база составляет 2050 мм, а ширина передней и задней колеи — 1230 мм, поэтому расположите колеса в этих позициях. Далее нарисуйте линию, обозначающую минимальный дорожный просвет на виде сбоку. Для многих машин класса эта высота составляет 70-85 мм.

Установите двигатель так, чтобы центр заднего колеса и центр вращения дифференциала находились не слишком далеко друг от друга. При выборе вертикального положения будьте осторожны, чтобы масляный поддон не опускался ниже линии, обозначающей минимальный дорожный просвет. Чем ниже расположен двигатель, тем ниже будет центр тяжести, что улучшает устойчивость.

Начертите капсулу кабины на отдельном листе бумаги, используйте ее как основу и обведите сверху. Затем подумайте о форме и расположении топливного бака, в который поместится 20 литров топлива. Если вы не можете найти достаточно места, рассмотрите возможность перемещения капсулы кабины вперед или назад. Не забудьте освободить место для аккумулятора и главного тормозного цилиндра.

 

 

 

На рис. 5-6 показана эта схема. На рисунке 5 топливный бак расположен под сиденьем водителя. Выхлопная труба выдвинута вверх, чтобы держать ее подальше от топливного бака. Этот метод опробован на машине Hayashi 702. Передняя подвеска будет обсуждаться позже, но если монтажная поверхность главного цилиндра расположена на переборке, в этой компоновке будет использоваться А-образный рычаг.

На рис. 6 показано измененное положение топливного бака, и цель состоит в том, чтобы передать боковую силу, приложенную к передним колесам, прямо на перегородку. Форма рычага подвески в этом случае будет иной. В настоящее время мы рассматриваем вопрос о том, устанавливать ли топливный бак перед главным цилиндром или разместить его по обе стороны от ног водителя. Сейчас часто приходится слышать мнение, что размещение бака спереди не так уж и опасно в случае аварии. Например, у машин Arrow S1 и Augusta баки расположены в носовой части. В любом случае вы можете установить его там, где, по вашему мнению, он принесет много преимущества. При такой компоновке пространство между двигателем и водителем меньше, поэтому выхлопную трубу провести затруднительно. В итоге найден способ вынести ее в сторону, как на машине Augusta MkII.

Думаю, у меня есть приблизительное представление о том, как все будет выглядеть после того, как мы сделали макет. Чтобы еще легче понять основные моменты, я сосредоточился на двигателе и водителе, опустив другие детализированные элементы. Однако на самом деле во внимание принимаются аэродинамическая форма кузова, подвеска, конструкция рамы и т. д., и машина создается постепенно по мере продвижения проекта, путем внесения множества модификаций. В следующий раз давайте рассмотрим аэродинамически желательную форму кузова.

 

 

 

(Выкройка модели тела. Используя тонкую прозрачную пластиковую доску, скопируйте контур каждой части с этой выкройки и вырежьте их с помощью ножниц. Материалы удобно сделать прозрачными, чтобы можно было видеть примерную схему раскладки. Все состоит из нескольких частей, поэтому их взаимное расположение можно свободно менять, соединив шарниры обычными кнопками.

Выкройка масштабной плоской модели двигателя Honda N360. Эта модель создана путем копирования контура из журнала на прозрачную пластиковую пластину. Создание боковой модели сэкономит вам много времени при компоновке).

• < Назад
• Вперёд >