Разработка дизайна городского автомобиля класса А | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 января, печатный экземпляр отправим 2 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №27 (265) июль 2019 г.

Дата публикации: 03.07.2019

Статья просмотрена: 238 раз

Библиографическое описание:

Лоншакова, М. М. Разработка дизайна городского автомобиля класса А / М. М. Лоншакова, В. Р. Кротова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 27 (265). — С. 53-60. — URL: https://moluch.ru/archive/265/61334/ (дата обращения: 19.01.2022).



Городской автомобиль (ситикар) — сверхкомпактный, манёвренный, сравнительно небыстрый автомобиль, предназначенный преимущественно для езды в городе. Как правило, он является четырёхместным, и имеет длину не более четырёх метров. Скорость ограничена 150 км/ч, так как из-за малой массы и сравнительно большой высоты при небольшой ширине такой автомобиль плохо приспособлен для движения с высокой скоростью. Проходимость также не является определяющим фактором, что позволяет уменьшить размер колёс до разумного минимума и благодаря этому получить более обширное внутреннее пространство за счёт уменьшения колёсных ниш [4].

Проблема заключена в том, что на сегодняшний день ситикары по-прежнему не устраняют затруднения с пробками, а также с наличием парковочных мест. К тому же большинство городских автомобилей работают за счет двигателя внутреннего сгорания, выхлопные газы которого являются одним из основных источников загрязнения атмосферы. В связи с этим обусловлена актуальность исследования, которое предполагает необходимость разработки современного городского электрокара, позволяющего снизить экологическую нагрузку и шумовой фон, уровень пробок в городской среде.

Распространение получили эти автомобили в Европе c 1960-х годов, после спада бума мотоколясок и прочих подобных конструкций. Фиат в 1957 году выпустил короткие Fiat 500 и Fiat 126, которые стали первыми автомобилями городского типа. Они имели длину около трёх метров и соответственно два и четыре посадочных места. Fiat 500 имел довольно обтекаемую форму и скруглённые детали, а Fiat 126, напротив, имел достаточно угловатую форму (рис. 1).

https://www.1zoom.ru/big2/952/297269-Berserker.jpg

Рис. 1. Городской автомобиль Fiat 500

Формообразование ситикаров стало совершенствоваться к концу XX века. Новое представление о городских автомобилях сложилось в 1988 году в СССР, производился автомобиль ВАЗ-1111 «Ока». Он отличался достаточно современной для своего времени внешностью и превосходил по малогабаритности всех своих итальянских предшественников [1].

Другое решение для ситикаров было предложено в 1993 г., когда появился Renault Twingo, который представлял собой до того времени невиданный в автомобиле такого размера объём салона за счёт увеличения высоты посадки и сильного смещения пассажирского салона вперёд (рис. 2). Так, машина стала более обтекаемой и современной формы, ее капот практически слился с остальной частью кузова, создавая единую плавную конструкцию, не имеющей угловатости, свойственной ранним моделям городских автомобилей.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a3/Renault_Twingo_front_20080402.jpg/800px-Renault_Twingo_front_20080402.jpg

Рис. 2. Городской автомобиль Renault Twingo

Формообразование городских автомобилей усовершенствовалось в 1996 г. Тогда был представлен Ford Ka с оригинальным «геометрическим» дизайном, заложившим основы того, что впоследствии получило название стиля New Edge. Данный автомобиль сильно напоминает Fiat 500 своей скругленной формой и некоторой «мускулистостью», но все же имеет более современный и оригинальный внешний вид, который представляет собой сочетание мягких, округлых поверхностей и острых граней между ними (рис. 3). При этом выпирающие арки по бокам и над колесами остались достаточно узкими.

https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=fb130facadd86ac64e8fd30b113f57de-l&n=13

Рис. 3. Автомобиль Ford Ka

В XXI веке взгляд на внешний вид ситикаров кардинально поменялся. Из городских автомобилей, появившихся в это время, можно отметить следующие: Kia Picanto (2004), Citroën C1 (2005), Peugeot 107 (2005), Toyota Aygo (2005), Fiat Nuova 500 (2006), Mitsubishi i (2006) и Hyundai i10 (2007), Volkswagen up! (2011), Chevrolet Spark (2012) [4].

История дизайна развивалась таким образом, что изначально городские автомобили не имели определённого дизайнерского решения, в основном их форма была достаточно угловатой, но были и автомобили, обладающие аэродинамичной формой. В конце XX — начале XXI века стали появляться ситикары, которые отличались более современной и практичной формой, а их размеры становились все меньше и меньше. Также они отличились небольшими колесными нишами и узкими арками над ними.

В основе концепции нашей разработки находится художественно-конструкторское решение трансформирующегося малогабаритного городского автомобиля на гибридном электродвигателе для решения проблем с пробками на дорогах, разгрузки парковочных мест и снижения уровня загрязнения воздуха выхлопными газами. Предполагается, что электрический ситикар узкий в ширину, имеет одно водительское место и трансформируется, увеличиваясь в размерах таким образом, что автомобиль раздвигается и предоставляет два дополнительных места для пассажиров (рис.4).

ьрьпьпрь

Рис. 4. Принцип трансформирования ситикара

Так, водитель автомобиля сможет уменьшить габариты своего транспорта в длину, когда он находится в нем один, для того, чтобы занимать меньше места на дорогах и быть более маневренным в пробках. При наличии пассажиров или при другой необходимости владелец с помощью пульта управления сможет увеличить ситикар в длину, но при этом автомобиль все еще остается достаточно узким и коротким для маневрирования в условиях высокой плотности движения на дорогах. Также его можно «сложить» на время парковки с той же целью уменьшения площади, занимаемой автомобилем на дороге.

Композиция конструкции замкнутая, представляет собой две части корпуса. Автомобиль имеет обтекаемую и аэродинамичную форму, в основе которой находится вытянутый параллелепипед, углы которого сильно обрезаны и скруглены (рис. 5). Она имеет продолговатый вид и напоминает некую капсулу. По бокам ситикара расположены эффектные рамы пластичной формы, которые образуют небольшие колесные арки и ниши для расположения механизма безспицевых колес. Задняя часть кузова имеет форму усеченной пирамиды и образует большое багажное отделение между задними колесами. Тонкие рамы обеспечивают широко обозримые стекла, которые занимают почти все пространство боковой стороны автомобиля. Стекло на боковой части переднего кузова выступает также в роли двери.

Рис. 5. Формообразование проектируемого ситикара

В такой современной обтекаемой форме и компоновке узлов и деталей выражены эстетические качества ситикара, а также в его универсальном цветовом решении в серебристых оттенках и темно-серых деталях. Функциональные качества машины заключаются в высокой маневренности, малогабаритности, относительно высокой скорости благодаря аэродинамичной форме, снижении уровня загрязнения воздуха благодаря электродвигателю.

Общие габариты машины соответствуют ГОСТ Р 52051–2003 и позволяют отнести проектируемый автомобиль к классу А, поэтому он является малогабаритным и маневренным на дорожном движении. Увеличенные размеры салона автомобиля повышают его эргономичность и функциональность (рис.6).

424225

Рис. 6. Чертеж проектируемого ситикара

Для обеспечения деятельности и размещения всех функциональных зон автомобиля необходима конструкция площадью S = 5,4 кв. м. При планировке ситикара 3,6 х 1,5 м потребители имеют достаточно свободного пространства для расположения всех зон и оптимального функционирования (рис. 7).

эрг

Рис. 7. Эргономическая схема

В автомобиле присутствует шесть функциональных зон, каждая из которых отвечает за расположение определенных элементов (рис. 8).

пьеьеь

Рис. 8. Функциональные зоны

Конструкция стикара включает в себя трансформирующийся кузов, механизм безспицевых колес, отделение с двигателем и аккумуляторами. Кузов разделен на две части в длину, трансформируясь таким образом, что задняя часть задвигается в переднюю. Он также выполняет функцию рамы в несущей системе машины. Несущая система обеспечивает упругую связь колес с кабиной и обеспечивает плавность хода автомобиля при движении по неровной дороге, уменьшает вертикальные динамические нагрузки, передаваемые на автомобиль от дороги (рис. 9).

им ь прьпр

Рис. 9. Взрыв-схема проектируемого ситикара

Двигатель является источником энергии, необходимой для движения автомобиля. Оно обеспечивается гибридным двигателем, который предполагает совместное использование электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания (ДВС) [2]. При этом ДВС выполняет задачу вспомогательного элемента и в случае окончания заряда электрических аккумуляторов, расположенных на дне машины, подключается к работе электродвигателя как генератор для подзарядки электрической батареи [5]. Так наш ситикар способен преодолеть расстояние до 800 км без посещения зарядной станции. А для его подзарядки требуется зарядный кабель на 120–240 вольт [3].

Все вращающиеся части безспицевых колес (подшипники, тормозной обруч, безспицевый обод) расположены на внешней стороне невращающегося внутреннего кольца, которое прикреплено к колесной нише. Большие пластичные детали над колесами позволяют тщательно скрыть этот механизм. Принцип действия колеса без спиц осуществляется благодаря индукционному приводу [6].

Кузов автомобиля изготавливается из разных сортов стали, алюминиевых сплавов и даже пластмассы с добавлением стекловолокна. Металл используется в кузове, несущей конструкции механизма безспицевых колес, рамах и мелких деталях. Основным материалом выступает низкоуглеродистая листовая сталь с толщиной в 0,7–2 миллиметра. Благодаря использованию тонкого листа стали, уменьшается общая масса транспортного средства и при этом увеличивается жесткость кузова. Высокая прочность кузова получается благодаря специальным свойствам и составу стали, а также его способностью к глубокой вытяжке, которая позволяет изготовить сложные пластичные формы. Данный материал требует специальных дополнительных мероприятий для защиты от коррозии.

В изготовлении отдельных элементов применяется прочный термопластик, который имеет защитное покрытие. Например, из пластика сделана панель управления и приборов, все кнопки и ручки, обрамления фар, зеркал, элементы облицовки экстерьера и интерьера, фурнитура и другие мелкие детали. Также для боковых стен, лобового и заднего окна применяется многослойное закаленное стекло. Для отделки интерьера используется пластик с мягким покрытием, а для обшивки кресел используется искусственная кожа.

Таким образом, мы предлагаем электрический трансформирующийся ситикар, обеспечивающий комфортное движение в условиях городской среды и пробок. Проектируемый автомобиль имеет усовершенствованные эстетические и функциональные качества, благодаря которым он отвечает требованиям современного потребителя. Конструкция ситикара обеспечивают его полноценное функционирование и отвечают эргономическим качествам.

Литература:

  1. Бойков В. П. Многоцелевые гусеничные и колёсные машины. Эргономика и дизайн: Учебное пособие/Под общ. Ред. В. П. Бойкова. — М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. — 350 с.
  2. Вольдек А. И., Попов В. В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов.- СПб.: Питер, 2007.
  3. Paul Waide, Conrad U. Brunner. Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems. International Energy Agency Working Paper, Energy Efficiency Series.: Paris, 2011.
  4. Городской автомобиль. [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Городской_автомобиль (дата обращения: 20.03.2019).
  5. Левкин Д. Электродвигатели. [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/motor/ (дата обращения: 20.03.2019).
  6. Что такое электрокар и каким он может быть. [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: https://1electrocar.ru/princip/elektrokar.html (дата обращения: 20.03.2019).
Основные термины (генерируются автоматически): автомобиль, аэродинамичная форма, городской автомобиль, внутреннее сгорание, высокая скорость, городская среда, деталь, длина, проектируемый автомобиль, снижение уровня загрязнения воздуха.


Похожие статьи

Анализ предпосылок создания электромобилей на базе серийных...

электромобиль, внутреннее сгорание, окружающая среда, Россия, автомобиль, загрязнение воздуха, Норвегия, время, внедрение

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий...

Электромобили и экология. Перспективы использования...

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания производят много шума, много дыма.

Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей, а

скорость — ее обычно ограничивают в целях экономии заряда

Влияние автотранспорта на окружающую среду | Молодой ученый

Загрязнение от автомобилей также влияет на качество воды, поскольку диоксид серы и

Обследования, проведенные на протяжении многих лет, показали, что городской сток был

Использование автомобилей приводит к возрастанию шумового загрязнения, вследствие...

Оценка выбросов автомобильного транспорта на примере города...

Рост автопарка приводит к увеличению загрязнения окружающей среды выхлопными газами. В связи с этим оценка уровня воздействия автомобиля на окружающую среду является актуальной [1, 2, 3, 4]. Выхлопные газы — отработавшее в двигателе рабочее тело.

Исследование влияния выхлопных газов двигателя внутреннего...

В целях достижения снижения уровня вредных выбросов автотранспорта предлагается способ ограничения времени холостой работы двигателя путем установки в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания электрические подогреватели и использования...

Шум автомобильного транспорта: сделают ли электромобили...

В настоящее время, городская окружающая среда полна шума. Основным источником данного шума является транспортный поток. Проанализируем, какие элементы автомобиля в транспортном потоке издают какой-либо шум, и решим, уменьшит ли шум распространение на...

Разработка экстерьера автобуса с целью улучшения...

Возможности снижения аэродинамического сопротивления автобусов, учитывая их

Возникает динамичность формы, выраженная однонаправленным вторжением в

Исключить внутреннее пространство. Базовая ось — Z; 2. Текучая среда — газы — Air (воздух).

Экологические проблемы автомобильного транспорта и пути...

В защите среды обитания от загрязнения автомобильными выхлопами наша страна

Двигатели даже новых отечественных автомобилей

Проверки показывают, что каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью отработанных газов.

Акустическое воздействие и загрязнение атмосферного воздуха...

Проведены исследования акустического воздействия и химического загрязнения атмосферного воздуха, вызванное движением транспорта по магистрали «М-10». Выполнено сравнение результатов измерений с расчетными величинами базовых уровней шума и показаны способы...

Похожие статьи

Анализ предпосылок создания электромобилей на базе серийных...

электромобиль, внутреннее сгорание, окружающая среда, Россия, автомобиль, загрязнение воздуха, Норвегия, время, внедрение

Главным загрязнителем атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации в настоящее время является автотранспорт, использующий...

Электромобили и экология. Перспективы использования...

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания производят много шума, много дыма.

Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей, а

скорость — ее обычно ограничивают в целях экономии заряда

Влияние автотранспорта на окружающую среду | Молодой ученый

Загрязнение от автомобилей также влияет на качество воды, поскольку диоксид серы и

Обследования, проведенные на протяжении многих лет, показали, что городской сток был

Использование автомобилей приводит к возрастанию шумового загрязнения, вследствие...

Оценка выбросов автомобильного транспорта на примере города...

Рост автопарка приводит к увеличению загрязнения окружающей среды выхлопными газами. В связи с этим оценка уровня воздействия автомобиля на окружающую среду является актуальной [1, 2, 3, 4]. Выхлопные газы — отработавшее в двигателе рабочее тело.

Исследование влияния выхлопных газов двигателя внутреннего...

В целях достижения снижения уровня вредных выбросов автотранспорта предлагается способ ограничения времени холостой работы двигателя путем установки в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания электрические подогреватели и использования...

Шум автомобильного транспорта: сделают ли электромобили...

В настоящее время, городская окружающая среда полна шума. Основным источником данного шума является транспортный поток. Проанализируем, какие элементы автомобиля в транспортном потоке издают какой-либо шум, и решим, уменьшит ли шум распространение на...

Разработка экстерьера автобуса с целью улучшения...

Возможности снижения аэродинамического сопротивления автобусов, учитывая их

Возникает динамичность формы, выраженная однонаправленным вторжением в

Исключить внутреннее пространство. Базовая ось — Z; 2. Текучая среда — газы — Air (воздух).

Экологические проблемы автомобильного транспорта и пути...

В защите среды обитания от загрязнения автомобильными выхлопами наша страна

Двигатели даже новых отечественных автомобилей

Проверки показывают, что каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью отработанных газов.

Акустическое воздействие и загрязнение атмосферного воздуха...

Проведены исследования акустического воздействия и химического загрязнения атмосферного воздуха, вызванное движением транспорта по магистрали «М-10». Выполнено сравнение результатов измерений с расчетными величинами базовых уровней шума и показаны способы...

Задать вопрос