Создание первого автомобиля

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Факультет «Современные технологии и автомобили»

Кафедра «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование»

Реферат

Создание первого автомобиля

Подготовила: студентка гр. Б01-731-1

Веревкина Е.В.

Проверил: зав кафедры, к.т.н.

Музафаров Р.С.

Ижевск

2011

Содержание

Введение

1. Паровая машина

2. Автомобили с бензиновым двигателем

автомобилестроение бенц рено ройс

Введение

В настоящее время разновидность автомобилей огромное количество. Но в недалеком прошлом, в 19 веке, их было очень мало. Первые автомобили были очень просты в конструкции. Некоторые были очень большие, паровые машины, и маленькие, как трехколесный автомобиль Карла Бенца.

На внешний вид первые автомобили очень красивые и необычные. На первый взгляд напоминают карету. Сейчас такие автомобили увидишь только в музее.

И в моем реферате я расскажу, как строились первые автомобили, расскажу про их конструкцию.

1. Паровая машина

Первый паровой котел был построен англичанином Томасом Севери в 1698 г. Это был железный бак, под которым в топке разводили огонь. Через некоторое время вместо бака стали применять длинный (до 10 м) цилиндр диаметром около 1,5 м. Его окружали каменной кладкой, а под ним разводили огонь. Поверхность, омываемая горячими газами, у таких котлов была очень маленькой. Поэтому пара они производили очень мало, а из-за того, что горячие газы в основном уходили в трубу, эффективность такого котла была очень низкой. Большая часть топлива при этом сгорала впустую.

В начале XVIII в. конструкция парового котла была изменена. Горячие газы начали пускать по трубам, со всех сторон окруженным водой. Такие котлы получили название «газотрубных» и стали широко применяться в паровозах и пароходах.

В конце XIX в. были изобретены прямоточные котлы. Вода в них превращалась в пар по мере движения по трубам: с одной стороны в трубы подается вода, а с другой - выходит пар.

Первая паровая машина была построена Джеймсом Уаттом в 1784 г. Главной ее частью был цилиндр, закрытый с обоих концов крышками. В крышках цилиндра имелись отверстия, через которые поступал пар. Вначале его впускали с одной стороны, а когда поршень доходил до противоположного конца цилиндра - с другой.

Паровая машина - устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии пара. Рабочим телом в таких машинах является водяной пар.

Первый автомобиль, так называемая малая телега Кюньо, с собственным именем «Фардье», развивал на дороге скорость 4,5 км/ч, но только в течение 12 мин, поскольку на большее не хватало ни воды, ни пара. Необходимо было наполнить котел водой и вновь разжечь под ним костер, так как у первого автомобиля отсутствовала даже топка. Несмотря на свои недостатки, телега так понравилась министру, что он приказал тотчас же приступить к постройке улучшенного и увеличенного экземпляра, который можно было бы изготовлять в больших количествах для использования в войсках для транспортировки пушек.

Известный французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо одним из первых попытался использовать паровую машину для нужд транспорта. Построенный Кюньо в 1769 г. паровой экипаж в настоящее время хранится в Музее искусств и ремесел в Париже, а его изображение стало эмблемой французского общества автомобильных инженеров.

Паровоз - локомотив с самостоятельной паросиловой установкой (паровой котел и паровая машина), движущийся по проложенным рельсам. Первые паровозы были созданы в Великобритании в 1803 г. Р. Тревитиком и в 1814 г. - Дж. Стефенсоном. В России первый паровоз построен в 1833 г. отцом и сыном Черепановыми.

Модель первого российского паровоза, построенного механиками отцом и сыном Черепановыми в 1833 г.

В 1533 г, еще, будучи студентом медицинского университета, итальянский математик и философ Джероламо Кардано (1506-1576) предложил способ соединения двух вращающихся валов, находящихся под углом друг к другу. Благодаря этому открытию вот уже пятое столетие человечество использует карданную передачу.

Паровая машина «Послушная», построенная Амадеем Болли в 1875 г.

Но несмотря на все усовершенствования, паровые автомобили второй половины XIX в. оставались весьма неудобными для эксплуатации. Водитель должен был владеть теми же знаниями и сноровкой, что и машинист на железной дороге.

2. Автомобили с бензиновым двигателем

Даймлер и Бенц - основоположники автомобилестроения.

Отрасль автомобилестроения была заложена в Германии Карл Бенц (Karl Benz) сконструировал свою трехколесную «повозку с бензиновым двигателем». Тогда же Готлиб Даймлер (Gottlieb Daimler) построил велосипед с мотором, а год спустя - «повозку» на моторной тяге.

Трехколесное творение Карла Бенца (1886 год) стало первым в мире автомобилем, запущенным в промышленное производство. Его двигатель рабочим объемом 1,7 литра располагался горизонтально. Сзади выступал огромных размеров маховик. На заре автомобилестроения этим «монстром» управляли, как правило, с помощью Т-образного руля. В трехколесном автомобиле Бенца использовался двигатель с водяным охлаждением. Он располагался горизонтально вместе с огромным горизонтальным маховиком и открытым коленвалом. Двигатель приводил в движение задние колеса, с помощью ремня и цепей посредством простого дифференциала. Величайшим достижением конструкторской мысли можно было считать наличие электрического зажигания и впускного клапана с механическим приводом. В изначальном варианте рабочий объем двигателя составлял 985 куб. см, величина недостаточная даже для разгона машины.

Поэтому, когда машина была запущена в производство, на ней установили более мощный мотор рабочим объемом 1,7 литра, а также двухступенчатую коробку передач. Мощность двигателя год от года возрастала: от 0,75 л. с. до 2,5 л. с. Этого было достаточно для езды (довольно опасной) с максимальной скоростью 19 км/час.

Три года спустя «Benz» выпустил первые четырехколесные автомобили. Созданные на основе трехколесной конструкции. Однако, несмотря на тихий ход и примитивность, они отличались простотой, доступностью в техническом обслуживании и ремонте и долговечностью. Позднее появилась двухцилиндровая модификация, но, по настоянию Бенца, первоначальные технические решения в основном оставались неизменными.

Модернизация первого четырехколесного «Benz» (1892 г.) продолжалась до 1901 года. Несмотря на непритязательность конструкции, таких машин было выпущено более 2300 штук. На снимке - модель «Viktoria» 1893 года.

Первая модель Готлиба Даймлера 1886 года - попытка использования конного экипажа в качестве силового агрегата. Основные механические детали еще очень примитивны, одноцилиндровый двигатель - прообраз современных автомобильных двигателей.

На фотографии - первый «Mercedes» (декабрь 1890 г.) - прообраз современного автомобиля с простейшим кузовом, предназначавшимся для участия в автомобильных гонках. Вместо него мог быть установлен четырехместный «прогулочный» кузов. На снимке хорошо виден рычаг переключения передач.

Модель «Mercedes» 35 л. с. соединила в себе: переключение передач, сотовый радиатор и зажигание от магнита низкого напряжения - от прежних моделей Даймлера - и технические новшества - низко расположенную легкую штампованную раму и механический привод впускных клапанов (хотя от этой новинки впоследствии пришлось отказаться). Комбинация этих технических решений дала жизнь автомобилю, который отличался от своих предшественников более надежной эксплуатацией и был необыкновенно послушен воле водителя. Резко повысилась эффективность тормозов, и надежность управления новой моделью вскоре вошла в поговорку.

С того времени все модели «Daimler» стали называться «Меrcedes».

На фотографии - одна из моделей фирмы «Daimler» - «Mercedes-Simplex» 1904 года. На ней установлен четырехцилиндровый двигатель рабочим объемом 5,3 литра с боковыми клапанами. Даже сегодня модель не выглядит старомодной.

Пока в Германии Бенц переживал кризис, а Даймлер, несмотря ни на что, стремился к совершенствованию своих моделей, Франция приняла эстафету технической инициативы. Самой сильной была фирма «Panhard et Levassor», которая поначалу специализировалась на выпуске ленточных пил и деревообрабатывающих станков. В 1890 году она приступила к производству двухцилиндрового V-образного двигателя «Daimler» и тогда же представила публике два экипажа, в каждом из которых вместо гужевой тяги использовался двигатель «Daimler», установленный в середине кузова.

У автомобиля были и недостатки: сцепление представляло собой грубый механизм, хотя в коробке передач использовались неизвестные ранее скользящие шестерни. Главная передача была цепной, причем дифференциал был самой простой конструкции.

Представленный на фото «Panhard et Levassor» 1891 года прослужил своему хозяину 40 лет и теперь хранится в одном из парижских музеев. Установленный спереди двигатель, к которому примыкало сцепление и коробка передач, сделали компоновочную схему, избранную «Panhard», доминирующей в конструкции автомобилей на шестьдесят последующих лет.

Процесс модернизации проходил в следующей последовательности: сначала появились боковые цепи и дифференциал с коническими шестернями, затем - конусное сцепление, похожее на то, что использовалось на токарных станках. Затем появилось управление посредством рулевого колеса, которое приводит в действие систему рычагов, тяг и шарниров, передающую движение от рулевого механизма к управляемым колесам. Конструкторы постепенно научились подбирать наклон шкворня поворотной цапфы в продольной плоскости, делая машину послушной рулю. Таким предстает перед нами зародыш современного автомобиля.

На снимке - широко известный ветеран, «Panhard» 1903 года. Рабочий объем цилиндров машины составлял 1653 куб. см, максимальная скорость - примерно 52 км/час, так как двигатель развивал мощность всего 7 л. с.

Почти в то же самое время граф Де Дион (Comte Albert de Dion) объединяет усилия с инженером Жоржем Бутоном (Georges Bouton). Результатом такого тандема явилась фирма «De Dion-Bouton». Начав с конструирования паровых машин, «De Dion-Bouton» в 1885 году сконструировала скромный на вид двигатель мощностью 0,5 л. с., чем внесла существенный вклад в создание легкового автомобиля: это был первый быстроходный автомобильный двигатель, работающий в режиме 1500 об./мин., но способный работать и на 3000 об./мин., при этом не разваливаясь на части. Для сравнения: двигатель «Daimler» мог похвастаться только 700-900 об./мин. Этот облегченный силовой агрегат сразу поставил бензиновый двигатель впереди газовых и паровых прародителей, обойдя их по своим техническим и скоростным характеристикам: конструкцией кривошипного механизма, продуманностью механической части и, главное, прерывателем зажигания (для предотвращения произвольного роста числа оборотов). Такой двигатель был установлен на трехколесном автомобиле Де Диона 1895 года, причем его мощность постоянно возрастала: от 0,75 л. с. до более внушительных 2,75 л. с.

Новая улучшенная модификация мощностью 3,5 л. с. представляла собой известную модель «De Dion», с оригинальной конструкцией заднего моста и удачно скомпонованную, что позволило уменьшить ее массу. Это не было открытием - такое решение уже использовалось на паровых автомобилях, - да на него и не претендовали ни Дион, ни Бутон; зато была нащупана весьма удачная схема заднего моста - в этом инженеры целого ряда известных фирм, таких как «Lancia» и «Rover», убедились много лет спустя.

На фотографии изображена модель фирмы «De Dion-Bouton» 1905 года с двигателем мощностью 8 л. с. Такие одноцилиндровые малолитражки отличались простотой и надежностью, что предопределило их исключительную популярность.

Двигатель «De Dion-Bouton» с 1898 по 1908 год дал жизнь сотне разных модификаций, а они, в свою очередь, - многим весьма престижным автомобилям.

Один из них - «Renault», имевший веские основания для гордости. Луи Рено (Louis Renault) (1877-1944) не был техническим гением, однако в молодые годы, занимаясь производством автомобилей, не побоялся проявить новаторский подход, доказательством чего стала его модель 1898 года. Речь идет об автомобиле с двигателем «De Dion» мощностью в 1,75 л. с. на трубчатой раме.

Изображенная на фотографии машина - копия автомобиля, построенного «Renault» в 1899 году. В своих первых моделях Луи Рено использовал двигатель «De Dion», предпочитая передачу карданным валом цепной, что явилось значительной технической новинкой.

На этой «малышке» была установлена революционная по тем временам коробка передач с высшей, прямой передачей. Крутящий момент на задние колеса передавали не цепи, а вал с карданными шарнирами. Таким образом, Рено заложил новую схему главной передачи, которая осталась неизменной до настоящего времени, во всяком случае, для убежденных сторонников привода на задние колеса.

Британия: от «Lanchester» до «Rolls-Royce»Англия оставалась позади Франции и Германии по производству легковых автомобилей. Первый «Daimler», созданный англичанами, появился в 1897 году. Он представлял собой всего-навсего копию модели «Panhard et Levassor», оснащенную двигателями «Daimler», которые первоначально импортировались из Германии.

На снимке - модель 1897 года с двухцилиндровым мотором. Первые модели «Daimler» в Англии копировали конструкцию «Panhard», причем не самым удачным образом. Промышленное производство автомобилей началось в 1897 году.

Самый оригинальный из всех автомобильных инженеров, Фредерик Уильям Ланчестер (Frederick William Lanchester) (1868-1946) отличался весьма своеобразным подходом к вопросам конструирования автомобиля.

Первый «Lanchester» был изготовлен в 1895-1896 годах и не был похож ни на один автомобиль того времени. По свидетельству летописца автомобилестроения Энтони Берда, «это был первый легковой автомобиль в мире, созданный на научной основе как единое целое». Однако его промышленное производство было начато лишь в конце 1900 года.

Силовой агрегат представлял собой двигатель с двумя противоположно расположенными цилиндрами и двумя вращающимися в разных направлениях коленчатыми валами, каждый из которых - с тремя шатунами. Оба вала были соединены шестернями со спиральными зубьями, поэтому отсутствовала вибрация, что обеспечивало двигателю недосягаемую по тем временам уравновешенность. Мотор включал в себя также оригинальный клапанный механизм, обеспечивающий долговечность клапана, и полностью автоматическую систему смазки. Этот удивительный двигатель работал в паре с планерной коробкой передач, от которой крутящий момент передавался коротким карданным валом червячной передаче заднего моста, а сам задний мост был оснащен шарикоподшипниками и шлицованными полуосями, что в те годы казалось высшим достижением технической мысли.

Все узлы были стационарно смонтированы на раме, включая бензобак, что придавало конструкции дополнительную жесткость. Управлялась машина при помощи легкого и простого Т-образного руля. Новшеством также было и зажигание от магнето низкого напряжения, и простейший по своему устройству фитильный карбюратор, предотвращавший загрязнение топлива.

Несколько усложненная, но совершенная по своему техническому решению, двухцилиндровая модель «Lanchester» обошла своих конкурентов, благодаря своей надежности, мягкости хода и простоте эксплуатации. Но, к сожалению, она заявила о себе слишком поздно: промышленность уже взяла на вооружение компоновку по «системе Panhard».

Последующие модели «Lanchester» уже в меньшей степени хранили нетрадиционный дух первого автомобиля.

Модели «Lanchester» всегда отличались не только своей неортодоксальностью, но и железной логикой, присущей их конструктору Фредерику Ланчестеру. В представленной на снимке модели 1903 года двухцилиндровый двигатель находился в середине кузова. Привлекает к себе внимание и характерный для ранних «Lanchester» скошенный фальшкапот.

В высшей степени консервативной и наиболее отвечающей британским вкусам, причем с ярко выраженной репутацией спортивного автомобиля, представлялась марка «Napier».

В 1901 году компания, испытывая серьезное противодействие, сконструировала первый британский гоночный автомобиль, добившийся на Gordon Bennett Trophy 1902 года внушительной победы. Только у самого финиша англичане пропустили вперед голландскую фирму «Spyker», которая к тому времени уже выпустила шестицилиндровый автомобильный двигатель. К сожалению, в соперничестве конструкторов за выпуск шестицилиндрового двигателя «Napier» проиграла из-за сильной вибрации коленчатого вала. Позднее недостаток удалось устранить, и машины «Napier» добились широкого признания, благодаря плавному ходу, хорошей управляемости, а также несложному переключению передач.

Несмотря на свои достижения, «Napier» вынужден был потесниться и дать дорогу одному из самых выдающихся автомобилей всех времен - непревзойденному «Rolls-Royce 40/50», именуемому чаще «Silver Ghost». Созданный в 1906 году, шестицилиндровый автомобиль модели «40/50» стал звездным часом его конструктора Генри Ройса (Henry Royce) (1863-1933). Элегантный, но не слишком дорогой, он выделялся среди других марок удивительной изысканностью, благодаря логичным техническим решениям и высочайшему качеству материалов и сборки.

Шестицилиндровый двигатель «Rolls-Royce» рабочим объемом 7,4 литра. На ранних моделях «Ghost» - двигатель рабочим объемом 7 литров.

В этом автомобиле вы слушаете тишину, даже при скорости более 110 км/час, ощущая вместе с тем хорошее держание дороги и легкость управления автомобилем. Механические детали этой модели до сих пор удивляют своей долговечностью, а надежность, проверенная в различных испытаниях, считалась легендарной.

В дальнейшем при конструкции новых моделей опирались на разработки старших конструкторов.

Размещено на Allbest.ru