四轮定位对汽车行驶性能的影响及检测与调整分析

四轮定位对汽车行驶性能的影响及检测与调整分析 摘要 针对目前轿车为了适应高速行驶的稳定性要求，本文以发动机前置前轮驱动形式的轿车为研究对像，研究四轮定位对汽车行驶性能的影响。对常见问题进行了研究和分析，如:行驶跑偏，车轮侧滑，操纵稳定性，轮胎异常磨损等。文章最后介绍利用四轮定位仪排除故障的方法。 关键词:四轮定位，行驶跑偏，操纵稳定性，检测与调整 1 Abstract The purpose of this thesis is to adapt driving on the high way, to research the engine which is in front. It researches the influence that the Four-wheel alignment to the driving performance. It analyses the normal problems during driving，for example driving wandering, wheel sideslip, Controllability and Stability and tire’s abnormal wear and tear. In the end, it introduces the method of how to obviate the malfunction when using Four-wheel alignment Keywords: Four-wheel alignment，Driving wandering, Controllability and Stability, Calibration & adjustment 2 目录 前言 ............................................................. 4 1四轮定位概述 .................................................... 5 1.1四轮定位参数定义 ......................................... 5 1.2 测量原理与测量要求....................................... 6 .3四轮定位仪组成 .......................................... 11 1 2对汽车行驶性能的影响 ........................................... 14 2.1车身空气阻力对前轮定位参数的影响 ........................ 14 2.2四轮定位对车轮侧滑的影响 ................................ 18 2.3前轮定位及其动态变化对汽车操稳性能的影响 ................ 23 2.4四轮定位对行驶跑偏的影响 ................................ 26 2.5四轮定位对轮胎寿命的影响 ................................ 30 2.6四轮定位的发展趋势 ...................................... 31 3检测与调整 ..................................................... 34 3.1故障诊断程序 ............................................ 34 3.2调整技术研究 ............................................ 37 4结论 ........................................................... 41 致谢 ............................................................ 42 参考文献......................................................... 43 3 前言 目前中国的汽车工业发展迅速。从整体上看中国汽车工业，仍然是一个国际竞争力较弱的产业。从汽车产量上看，中国已成为世界汽车工业的主要制造基地之一。就长远来看，中国汽车工业也必将具备完全的自主开发的能力，并且逐步提高其在世界汽车工业体系中的地位。 本文讨论轿车四轮定位对汽车行驶性能的影响。因为汽车在行驶一段时间后，四轮定位角度会由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈的颠簸，特别是高速行驶时突然遇到不平路面，使底盘零件磨损;以及更换底盘悬架零件、轮胎等原因都会导致四轮定位参数发生变化。所以有必要进行四轮定位技术的研究。 四轮定位技术的发展，主要是为了适应高速行驶下的操纵稳定性和舒适性要求，通过 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 或调整四轮定位参数来实现较好的行驶稳定性，提高汽车稳定行驶能力。 汽车性能的评价最终是以主观评价为最终的评价。仪器测量数据为主观评价作佐证。在汽车产品开发后期，设计验证期间，都会做一些驾评，一般会把自己设计和生产的车型与同挡次的其它公司车型相比较。然后按照一定的评价 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 给出合适的评分，在这样的驾评中，底盘状态的评估是主要的工作。四轮定位直接影响最终的评价结果，也决定汽车行驶性能。 正确的四轮定位可以有效地降低使有成本。定位参数失准会使车轮的滚动阻力增大，汽车动力性下降，运行油耗增多;另外，会引起轮胎异常磨损也降低了汽车的使用经济性。 所以说四轮定位技术的推广对降低汽车的使用成本，提高行驶的稳定性和安全性具有极其重要的意思。 4 1四轮定位概述 汽车四轮定位的要求定位更准确，这就对四轮定位的测量技术提出了更高的要求，以前束尺，米尺为主要设备的维修已跟不上要求。目前以无线激光测量，蓝牙传输的仪器已经普遍使用。本章介绍四轮定位仪以及它的测量原理。 1.1四轮定位参数定义 1 主销内倾角 如图1-1所示，转向主销(或者上球节与下球节的连线)相对铅垂线向内倾斜，称这个倾角为主销内倾角。 图1-1车轮外倾角和主销内倾角 图1-2主销后倾角示意图 2 主销后倾角 如图1-2所示，从前轮的侧面看转向销相对应铅垂线向前、后倾斜，称这个倾角为主销后倾角。 3 前轮外倾角 如图1-1所示，转向轮安装时并非垂直于路面，而是向外侧倾斜一个角度，车轮中心平面与铅垂线的夹角称为外倾角。 4 前轮前束 转向轴上两转向轮并非平行安装的。如图1-3所示，两前轮前面的间隔A比后面的间隔B小，称这种状态为总前束，通常用B-A来表示这个量即左、右单轮前束之和。 前束值也可以用角度来表示。 每一车轮的旋转平面相对汽车纵向轴线(几何中心 5 线)的内夹角称为单轮前束角，车轮前端偏向纵向轴线方向为正，反之为负，单轮前, 束通过公式(1-1)计算。 (1-1) L=D，sin, 式中: L——单轮前束值,单位:mm; D——车轮前束测量点所处的直径，单位:mm; ——单轮前束角，单位:º。 , 图1-3前轮前束(俯视图) 图1-4推进角示意图 5推进角 如图1-4所示，推进角是指汽车的行进方向与汽车纵向几何中心线的角度由于车辆制造精度、长期使用或发生交通事故后，车本体或车桥发生变形，致使后轴中心对称线发生偏斜，产生了推进角。 6 轴偏角 同一轴上两车轮中心连线与车辆纵向轴线的垂线之间的夹角。右轮相对于左轮在前为正，反之为负。轴偏角也称为退缩角。 7包容角 即是前轮外倾角和主销内倾角之和 8 后轮前束和车轮外倾角 后轮前束和外倾角的定义与前轮一样，只是在这些参数在后轮上。 1.2 测量原理与测量要求 目前常用的定位仪测量原理是一致的，只是测量方法(或使用的传感器的类型) 6 及数据记录与传输的方式不同，下面介绍四轮定位仪可测量的几个重要检测项目的测量原理。 车轮前束和推进角的测量方法 1 总前束测量范围:?6º;精度:在?2º范围内精度为?4′，其余范围精度为?10′。单轮前束测量范围:?3º;精度:在?2º范围内精度为?2′，其余范围精度为 º;精度:在?2º范围内精度为?2′，其余范围精度为?5′。推进角测量范围:?6 ?10′。 在测量前束时，必须保证车体摆正且方向盘位于中间位置，为了提供车轮前束值(或前束角)的测量精度，在检测车轮前束之前，常通过光线照射或反射的方式形成一封闭的直角四边形如图1,5所示。将待检车辆置于此四边形中，通过安装在车轮上的光学镜面或传感器不仅可以检测前轮前束、后轮前束，还可以检测出左右车轮的同轴度(即同一车轴上的左右车轮的同轴度)及推进角。四轮定位仪采用的传感器不同，测量方法亦有所不同，这里仅就光敏三极管式传感器来说明一下车轮前束的测量原理。 图1-5 8束光线形成封闭的四边形 图1,6光敏二极管结构和外形 光敏三极管为近红外线接收管，是一种光电变换器件，它的结构与外形如图1-6所示。其工作状态为:不加电压，利用P,N接在受光射时产生正向电压的原理，把它作为微笑光电池。在光敏三极管后面接一些用于接收信号的元件，以便及时对光敏三极管上所获得的信号进行分析处理。 安装在两前轮和两后轮上的光敏三极管式传感器均有光线的接收和发射(或反射)功能，通过它们间的发射和接收刚好能形成类似于图1,5所示的四边形。在传感器的受光面上等距离地将光敏三极管排成一排，在不同位置光敏三极管接收到光线照射时，该光敏管产生的电信号就代表了前束角或推力角的大小。下面进行具体说: 7 当前束为零时，在同一轴左右轮上的传感器发射(或反射)出的光束应重合。当检测出上述两条光束相平行但不重合，说明此时左右两车轮不同轴(即车发生了错位)， 可以依据此时光敏管输出偏离量的信息，测量出左右轮的轴距差。 当左右轮存在前束时，在左轮传感器上接收到的光束位置会相对于原来的零点位置有一偏差值(注意正负号)，这一偏差值即表示右侧车轮的前束值(或前束角);同理，在右传感器上接收到的光束位置相对于原来零点位置的偏差值则表示左侧车轮前束值(或前束角)。其测量原理的简单示意图如图1,7所示。 1- 刻度盘2-投射器支臂 3-光敏三极管 4-激1,4-光线接收器 5-前轮 6-后轮 光盘 5-发射激光束 6-接收激光束 7-汽车纵向轴线 ,推力角 图1-7 车轮前束角的测量原理 图1-8推力角的测量原理 依据上述检测原理，同时可以检测出位于该四边形内的待检车辆前后轴的平行度(即推力角的大小和方向),其检测原理的简单示意图如图1,8所示。同理，通过安装在后轮上的传感器，我们可以检测出后轮前束值(后轮前束角)的大小和方向。 图1-9外倾角测量原理图 2车轮外倾角测量方法 测量范围:?10º;精度:在?4º范围内精度为?2′，其余范围精度为?10′。 8 如图1-9所示，安装在车轮上的传感器可直接测得车轮外倾角。在车轮传感器上有水平仪。当外倾角为α的车轮外于直线行驶位置时，通过支架垂直于转向轮旋转平现垂直。此时，气泡管与水平面的夹角与外倾角相等，气泡管中的水泡偏移向车轮一侧。把气泡管调回水平位置，气泡位移量或角度调节量即反映了外倾α的大小。 3 主销后倾角和主销内倾角的测量原理 º;精度:在?12º范围内精度为?6′，其余范围精主销后倾角测量范围:?15 度为?10′。主销内倾角测量范围:?20º;精度:在0º~+18º范围内精度为?6′，其余范围精度为?10′。 主销后倾角γ和注销内倾角β不能直接测出，只能用建立在几何关系上的间接测量。 (1)主销后倾角γ的测量原理 通常先把转向轮向外转20?，回正后再向内转20?，由于主销后倾角的存在，转向节枢轴轴线与水平面的夹角发生变化，该变化值即可间接反映主销后倾角的大小。 图1-10 主销后倾角的测量原理 图1-11 主销内倾角的测量原理 如图1-10所示，在三维坐标系OXYZ中，OA为主销中心线，位于OYZ平面内，OA与OZ构成的夹角γ为主销后倾角;OC为转向节枢轴轴线，转向轮处于直线行驶状态时，OC与OX轴重合。假定转向轮外倾角α和主销内倾角β均为零，则OC与OA垂直。此时，若转向轮偏离直线行驶位置，转过某一角度Φ时，OC移至OC’, OC扫过的平面OCC’与水平面的夹角等于主销后倾角γ。由于水准仪垂直于转向轮旋转平面安装，其上的水泡管始终与转向节转动轴轴线重合或平行。当OC移至OC’时，水泡管由MN移至M‘N’，OC与水平面间形成的夹角为ω，水泡管中的气泡偏离水平时的位置而向M’ 移动，位移量取决于ω的大小。ω角取决于前轮转向节Φ和主销后倾 9 角γ，当 取定值时(通常取20?)， ω与γ一一对应，而水泡管中气泡位移量与ω一一对应，因而通过对气泡位移量的标定即可反映γ的大小。 (2)主销内倾角β的测量原理 主销内倾角是通过测量转向轮绕主销转动过程中转动平面的角位移20?而间接测量的。 -11所示，在OXYZ坐标系中，主销OA在OYZ平面内，OA与OZ的夹角β如图1 为主销内倾角，直线行驶位置时，转向节枢轴线OC与主销OA的平角为90?+β。转 '''向轮在制动状态向右(或向左)偏转Φ时，OC移至 (或)。由于主销内倾角OCOC '''''β的存在，C点的轨迹C (或)圆弧，OCC’(或)为圆锥面。因此，若在CCCOCC OC前端放置一平行于水平线且垂直于转向节枢轴的OC的气泡管EF，则在转向轮偏转 ''''过程中，气泡管EF将绕转向节枢轴轴线转动，OC移至OC’后，EF移至，EF与EFEF间形成的平角为θ，角θ取决于转向轮转角Φ和主销内倾角β。若使角为一定值时，则角和角成一一对应关系。由于角的出现导致了气泡管EF中气泡的位移，因此通过对气泡位移量的标定既可反映角的大小。 , 4 转向20?时前张角的测量原理 汽车使用时，由于前轮的碰撞冲击、长期在不平的路面上行驶和经常采用紧急刹车，对车辆的冲击作用都可能引起转向梯形的变形。因此会造成汽车在转向行驶中前轮异常磨损，操纵性变差并间接影响汽车的动力性和燃油经济性。此项目检测在测量主销内倾角和后倾角时一起测量。 为了检测汽车的转向梯形臂与各连杆是否发生变形，在四轮定位仪中均设置了转向20?时，前张角的检测项目。其测量方法为:让被检车辆前轮停在转盘中心出，右轮沿直线行驶方向向右转20?时进行测量;左轮沿直线行驶方向左转动20?时进行测量(该转向角可直接从转盘上的刻度读出)。具体作法如下: 右前轮向右转20?，读取左前轮下的转盘上的刻度X，则20?-X即为所要检测的转向20?时的前张角。 一般汽车在出厂时都已给出20?-X的合格范围，将测量值与出厂值进行比较即可检测出车辆的转向梯形臂与各连杆是否发生了变形，如果超出标准值或左右转向前张角部一致，则说明该车的转向梯形臂和各连杆已发生了变形， 10 需要进行校正、调整或更换梯形臂和各连杆。 1.3四轮定位仪组成 近几年来，四轮定位仪市场得到了前所未有的发展，无论从产品科技含量还是从市场竞争形式上都发生了质的飞跃，前几年水准仪、转角盘和前束尺三结合的简陋车轮定位装置，如今己经演变成为智能网络、数码摄像和蓝牙传输等多种高精尖技术的集体。本节介绍无线蓝牙式四轮定位仪。 1四轮定位仪主要组成 电脑四轮定位常由电脑主机，四轮平面举升设备，测量传感器和一些辅助设备组成 常用四轮定位仪主机与检测传感器之间的数据传输方式有:电缆传输式，蓝牙式。数据电缆式在前些年进口设备大多使用这种数据传输方式。蓝牙式四轮定位仪的各个车轮的测量机头与数据接收盒之前通过无线电波传输数据，所以无线蓝牙设备使用起来比较方便(如图1-12所示)。蓝牙通讯仅仅是众多通讯方式中的一种，它不是测量方式，并不影响测量精度，也不是衡量一个定位仪优劣的主要指标 图1-12无线蓝牙式主机和测量传感器外观 四轮平面举升设备目前在市场上有三种设 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 可供选择:剪式举升机，链条式四 -13所示)。此设备一般具有二次举升功能。可以把柱举升机和跑道式举升机(如图1 车子四轮同时举升的同时，还可以用二次举装置二次举起前轮或后轮，以方便操作。 11 图1-13四轮定位用举升机 常见辅助设备有:方向盘固定器，角度盘，传感器安装架，脚制动踏板固定装置以及一些常用维修工具。 2无线蓝牙式仪器介绍 蓝牙式四轮定位仪的与传统的电缆式不同。区别在于四个车轮测量传感器与数据处理主机之间的数据传输方式不同。主机与传感器之间采用蓝牙技术传输数据(如图1-14所示)。 图1-14蓝牙设备工作示意图 蓝牙设备的有效通信距离为10-100m，蓝牙无线部分十分小巧，重量轻，可穿墙通讯，只是在穿越障碍时，会损失功率，使通讯距离缩短。蓝牙技术是目前制造业的前沿科技，已进入了成熟的使用期。 蓝牙设备的传感器是四轮定位仪的最重要的部分，每个轮的传感器的精度直接影 12 响测量的结果。传感器的安装非常关键。传感器发出红外激光线束照射在对应的传感器上，对应的传感器得出测量的数据，然后把数据传到主机上的数据接收发射接收器，主机进行数据分析处理并显示测量结果。 13 2对汽车行驶性能的影响 车轮定位的正确与否, 将直接影响汽车的各种使用性能, 如汽车的动力性、操纵稳定性、安全性、燃油经济性等, 如不能正确定位就会造成轮胎的非正常磨损, 降低轮胎的使用寿命。因此, 汽车在使用过程中应保持车轮定位值在标准内。 2.1车身空气阻力对前轮定位参数的影响 本节主要研究汽车在行驶过程中车身所受到的空气阻力对车轮定位角的影响。对车身空气阻力对车轮定位角的影响进行了理论分析。 当汽车高速行驶时，车身所受的空气阻力很大(空气阻力随车速的平方而增大)。对于独立悬架的汽车来说，此空气阻力一定会直接或间接的影响车轮定位角。下面就这一问题从以下几方面进行理论分析。 1(行驶中汽车的受力分析 由汽车理论可知，汽车的行驶方程式为: F=ΣF=F+F+F+F (2-1) jtfwi 式中:F—驱动力; F—滚动阻力; F—空气阻力; tfw F—坡度阻力; F—加速阻力。 ji 这里为了研究的方便，设坡度阻力和加速阻力为零。则汽车的行驶方程式变为: F= F+F (2-2) ftw 受力分析如图2-1所示。 图2-1 汽车行驶受力分析图 图2-2麦弗逊式悬架的横向剖面图 14 由此可见，对于前轮驱动的汽车，其在行驶过程中驱动轮上输出的牵引力等于车身所受的空气阻力与车轮的滚动阻力之和。而滚动阻力与我们的研究无关，故这里设''=F- F= F，其中F就是与空气阻力有关的驱动力。 Ftttfw 2 独立悬架元件刚度对车轮定位角的影响 对于独立悬架，由于其结构复杂，各组成元件的刚度相对较低，特别是独立悬架导向杆系铰接点处均有橡胶衬套，故其各元件在各种力、力矩的作用下容易发生变形。 下面以麦弗逊式独立悬架为例，对其进行力学分析，从理论上论证悬架刚度对车轮定位角的影响。 图2-2所示为麦弗逊式悬架的横向剖面图。从图中我们可以很明显地看出其结构中的橡胶衬套。根据我们上面分析，当汽车匀速行驶时，车轮上剩余的驱动力为11'。此驱动力通过转向节、球铰链传递给横摆臂，即横摆臂受到向前的F,FtW 22 11'力驱动力为F=。此驱动力通过转向节、球铰链传递给横摆臂，即横摆如F,FtW22 ''图3-2所示。在F力的作用下，横向稳定杆受到向前的推力f，在f的作用下，橡胶衬套会产生变形，而在摆臂轴处会产生一转矩，在此转矩的作用下，摆臂轴内的胶套亦会产生变形。这两种变形的叠加将会导致车轮定位角的变化。 图2-3横摆臂受力分析 为了能够更清楚的表示各个力和力矩，下面我们把横摆臂、横向稳定杆和摆臂轴进行简化，并对其进行受力分析，如图2-3所示 综上所述，两驱动轮上的驱动力对汽车悬架的横摆臂，将造成一个很大的绕摆臂 15 铰链点向前转动的力矩和作用在平衡杆的纵向推力。而悬架的横摆臂和横向稳定杆与车身的联接均采用橡胶衬套联接，很容易变形，因此在此力矩和力的作用下两前轮前 -1虚线所示)，从而引起定位参数发生变化。 端内敛，即前束角增加(如图2 3(悬架振动对车轮定位角的影响 汽车行驶时，由于路面不平等因素激起汽车的振动。而汽车的振动系统主要由轮 胎、悬架等构成。对于独立悬架汽车而言，悬架的振动会影响车轮定位角的变化。 下面我们以双横臂独立悬架为例，建立其运动模型，对其性能参数进行分析，从而得出悬架振动时车轮定位角的变化规律。 图2-4所示为双横臂式独立悬架运动学模型，图中O点、A点分别为悬架在车身(或车架)上的铰接固定点，O点还与悬架的弹性元件——扭杆弹簧固结。通过O点建立XOY直角坐标系。 图2-4双横臂式独立悬架运动学模型 车轮上下跳动时，悬架摆臂的位置随着变化，各铰接点的坐标值也在变化。因此，车轮的运动学参数也在变化。 下面我们来确定各铰接点的动坐标: (1) D点 ,,,cos(，)XL,DOD0 (2-3) ,,sin(，)YL,,DOD0, 式中:——静载时上摆臂OD的初始角; , ,——上摆臂OD的摆角; 0 16 L——上摆臂OD的长度。 OD (2)B点 B点坐标的变化应满足:?杆DB的长度不变;?杆AB的长度不变，即: 2222,X,X，Y,Y,X,X，Y,Y，，，，，，，，DOBODOBODBDB, (2-4) ,2222,，，，，，，，，X,X，Y,Y,X,X，Y,YBOABOABABA,解此方程组，即各得X,Y BB 3)C点 ( C点相对于BD的位置不变，利用定比分点公式即可求得: ,，XX,BD,XC,,,1， (2-5) ,,，YXBD,,YC,1,，, 式中:λ——原始位置中，C点在BD中的位置比。 (4)E点 E点坐标的变化同样应满足两个条件:?EC的长度不变;?BD与EC夹角不变。 利用这两个条件同样可解出E点的坐标值。 X,YEE 根据上述坐标动态值，可求出悬架跳动时车轮定位角的变化规律，其中: (1)车轮外倾角 (Y,Y)(Y,Y)ECEOCO ,,arctg,arctg (2-6) ,(X,X)(X,X)ECEOCO (2)主销内倾角 Y,Y(Y,Y)，，DOCODB (2-7) ,,arctg,arctg,，，(X,X)X,XDBEOCO 至此，我们从理论上得出了悬架跳动时，车轮定位角的变化规律。图2-5为一双 横臂独立悬架跳动时车轮定位参数的变化曲线。 17 图2-5横臂独立悬架跳动时车轮定位参数的变化曲线。 2.2四轮定位对车轮侧滑的影响 车轮定位参数配合不当会引起转向轮侧滑。使汽车丧失定向行驶能力，导致轮胎异常磨损。其危害主要有:汽车行驶时发生侧滑，会使汽车的行驶阻力增加，对汽车的动力性、燃料经济性及制动性能均有不利影响;对汽车的直线行驶产生干扰;导致轮胎磨损加剧，同时会引起偏磨，导致轮胎使用寿命下降;会影响汽车的操纵稳定性，表现为高速行驶时方向发抖、发飘等。 1 转向轮侧滑的检测与调整 汽车侧滑检测常在侧滑检测台上进行，让汽车驶过可以在横向自由滑动的滑板上，当车轮通过检验台时, 滑板向外移动侧滑量值记为正; 滑板向内移动侧滑量值记为负。GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》规定:侧滑检测台检测时，转向轮的横向滑移量应不大于5米/公里。 只有外倾角的车轮，由于运动类似于滚锥,因而无论其前进还是后退,所引起的侧滑分量为负。反之,只具有内倾角的车轮引起的侧滑分量为正。仅具有前束的车轮,在向前驶过侧滑检测台时所引起的侧滑分量为正值,在倒车驶过侧滑检测台时所引起的侧滑分量为负值。由此可见:同时具有外倾角和前束的车轮,在前进时由外倾角引起的侧滑检测分量与由前束引起的侧滑分量方向相反,两分量相互叠加。在理想状态下使用侧滑板检侧滑时，应该前进时侧滑量为零，后退时为负;如果外倾偏大，则前进为负，后退也为负;前束偏大时，前进为正，后退为负。 18 在测量测滑量时，影响侧滑量超标的因素有很多，如转向轮零部件磨损，零件间配全间隙变大;轮胎气压及规格不符合标准以及胎面上有油污、石子;测量时通过侧滑 -5KM/H为宜，不应该有制动，转动方向盘等台的速度过快等因素。测量时车速一般以3 操作。一般情况下,当侧滑量超标时,调整前束就能使侧滑量合格。但也有特殊情况,当汽车前部因碰撞出现变形时,会导致左、右轴距不相等或使前轮定位角发生较大的变化，影响侧滑量超标，此时应该利用四轮定位检测仪，测量汽车的前轮定位参数。如果前轮定位参数合格，侧滑量应该是合格的;反之，侧滑量合格，前轮定位参数未必一定合格。 正常行驶的汽车，引起车轮侧滑的因素很多，除了主要因素——车轮定位参数之外，还有车速、轮胎气压、载荷、前驱动等因素也对汽车车轮侧滑有不同程度的影响产生侧滑。 2 前束和外倾引起车轮侧滑的理论分析。 车轮侧滑的产生是车轮前束与外倾综合作用的结果，但前束和外倾具体是如何影响侧滑的，下面详细论述 (1)车轮外倾角对侧滑的影响 图2-6外倾角与外倾侧向力的关系 图2-7外倾车轮的胎面变形 具有外倾角的汽车转向轮，当不受约束地滚动时，其类似于滚锥绕着锥尖滚动，轨迹不是直线而是向外的圆弧。由于其受到转向轴的约束，两转向轮都只能按汽车给定的方向直线行驶。因此，在车轮中心将产生一个侧向力将车轮拉回直线行驶方向，则在车轮接触面上产生一个与方向相反的侧向反作用力，这就是外倾侧向力，如图2-6所示。 当轮胎外倾滚动时，其胎面各部分变形如图2-7所示,图中2a为接地印迹长度。由于胎面各部分有相应的侧向变形，因而产生相应的侧向应力。对于x处印迹的侧向 19 变形为: ,Y,,Z,tg, 式中ΔZ为轮胎接地部分的垂直变形，它是x的函数。 22因为，车轮外圆的方程为: b,R,a 222 ，，，，x,a，z,b,R将b代入上式并整理得: 2222 z,2zR,a，x,zax,0解z的一元二次方程，x轴下方的z为: 2222 (2,8) ，，,z,R,a,R,x,a由泰勒级数近似展开式得: 2，，1a,,22,,, (2,9) RaR1,,,,2R,,,,，， 2，，,1xa,,22,,,,RxaR1 (2,10) ，，,,,,2R,,,,，，将(3-9)、(3-10)两式代入(3,8)式，则有: 22xaxaxx,2,,z ,,,,2,,RRaa22,,所以x处印迹的侧向变形为: 2axx,,,y,,z,tg,,,,2,tg, ,,2Raa,,则x处由外倾角引起的侧向应力为: C,axx,,yq,C,y,2,,tg, ,,yry2Ra,,式中:—胎面单位长度的侧向刚度 Cy 外倾侧向力F如下: yr 20 2C,aC,aaa22,,xx,,yy,,,,22F,,tg,x,dx,tg,x,dx,,yr,,,,0022RaRa,,,, 3C,aCa42yy,,tg,a,,,tg,,K,tg,r2233RR 32a式中为轮胎外倾刚度。 K,Cry3R 由上述分析可知，外倾侧向力与成正比，即与角必然成一定关系:FFtg,,yryr 随着车轮外倾角γ的增加，侧向力随之增大。同理，当车轮处于内倾(即负外倾)状 的方态时，侧向力也随着内倾角的增大而增加，只是方向与车轮外倾引起的侧向力Fyr向相反。 (2)前束对侧滑的影响 对只具有前束的转向轮，当其不受约束地在地面上滚动时，转向轮将按前束角偏离给定方向滚动。由于受到转向轴、转向横拉杆等的约束，转向轮只能沿汽车纵轴线 '方向直线行驶，因而在车轮中心将产生一侧向力，将车轮推回直线行驶方向。在Fya '车轮与地面的接触面上则会产生一个与方向相反的侧向反作用力，这就是前束FFyaya 侧向力。 图2-8 前束轮胎的胎面变形 当转向轮以一定的前束角α向前滚动时，前束车轮的胎面变形(为简化分析，假设胎体为刚性，轮胎的全部弹性集中在胎面上，且轮胎宽度很薄)如图2-8所示。O点为印迹前端点，印迹中轮胎上的一点经过时间t后，由O点到达P点，而后继续向前滚动。当轮胎变形产生的侧向应力与摩擦应力相等时(即到达A点后)，轮胎上的点P开始滑移，最后回到不变形的初始位置。OA为附着区，AB为滑移区，2a为印迹长度， 21 所以附着区内胎面上任一点P的侧向变形为 ,Y,x,tg, 印迹内胎面变形引起的侧向应力 q,C,,Y,C,x,tg,yayy 式中:为胎面单位长度的侧向刚度。 Cy ,，所以忽略胎面印迹内的滑移区，因此轮胎印迹上的由于一般前束角都小于3 侧向力为 aa222 F,q,dx,C,tg,,xdx,2aC,tg,,ktg,yayayy,,00 2式中:为轮胎侧偏刚度，。 k,2aCay 由上式可见前束引起的侧向力与前束角α成正比，随着前束的增大侧向力也Fya 随着增加。同理，当车轮处于前张(即负前束)状态时，侧向力也随着前张的增大而增加，只是方向与前束引起的侧向力的方向相反而已，如表2-1所示。 Fya 表2-1 前轮前束对侧向力的影响 车轮前束Toe(mm) -5 -1 3 7 11 15 左 LF 703.16 348.48 -169.81 -204.91 -415.46 -477.28 侧向力 右 RF 562.31 258.97 -114.56 -140.12 -306.95 -356.10 F(N) 平均值 632.74 303.73 -142.19 -172.52 -361.21 -416.69 ,'注:测试车型BJ1021S，车轮外倾角，车速5.13km/h，轮胎气压200Kpa，130 空载。向外为正，向内为负。 由表2-1可知，试验数据与理论分析完全吻合，侧向力与前束和前张都成正比，只是方向不同。表中的负号表示方向相反。 2.3前轮定位及其动态变化对汽车操稳性能的影响 为了确保所期望的行驶特性，汽车必须选取合适的前轮定位参数。研究结果表明:汽车的初始前轮定位参数以及其动态变化对汽车的操纵稳定性能有非常大的影响;同时可以通过合理的选择前轮初始定位参数以及合理的改变前悬架结构得到合适的动态变化特性来改善汽车的操稳性能。 22 汽车的操纵稳定性 是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。 常见的双横臂独立悬架是一组空间四连杆机构，运动关系比较复杂，这里用矢量方法推导出双横臂独立悬架的运动特性，并结合十二自由度整车动力学模型，编制了整车动力学仿真软件，据此，仿真分析了不同结构参数下的前轮定位参数对操纵稳定性的影响及其敏感性。图2-9为方向盘输入曲线，这种角输入是模拟汽车在实际行驶中超车工况下的方向盘理想角输入。下面分别研究在此工况下，不同的初始车轮定位参数以及车轮定位参数动态变化随车速而变化的汽车响应。 T(s) 图2-9 方向盘输入曲线 1 不同初始车轮定位的影响 (1) 主销后倾角对侧向偏移量的影响 图2-10初始主销后倾角对汽车侧向偏移量的影响 ,,,图2-10( a ) 中曲线1，2，3 分别是初始主销后倾角为时，汽车侧向偏6,0,,3 ,,移量随车速的变化曲线。图2-10(b)中曲线1，2 分别是初始主销后倾角为 时6,,3 ,的侧向偏移量与初始主销角为时的侧向偏移量的比值随车速的变化曲线。由图2-100 (a)，图2-10(b)可知，车速在95km/H以下时，随着后倾角的增加汽车侧向偏移量减小;而当车速大于95km/H，后倾角增加汽车侧向偏移量增大。这一现象初步揭示，传统 23 上认为“增大后倾角有利于汽车稳定性”的概念，对于中低速是适宜的，而对于高速车可能导致适得其反的结果。 2)主销内倾角对侧向偏移量的影响 ( 图2-11初始主销内倾角对汽车侧向偏移量的影响 ,,,图2-11(a)中三条曲线分别是初始主销内倾角为时，汽车侧向偏移量20,10,0 ,,随车速的变化曲线。图2-11(b)中两条曲线分别是初始主销内倾角为时的侧向20,10 ,偏移量与初始主销内倾角为时的侧向偏移量的比值随车速变化的曲线。由图2-110 (a)、(b)可知，初始主销内倾角越大，汽车侧向偏移量也越大;随着车速增加，偏移量差别明显增大。 (3)前束对侧向偏移量的影响 图2-12 初始前束对汽车侧向偏移量的影响 图2-12(a)中二条曲线分别是初始车轮前束角为- 30’、30’时，汽车侧向偏移量随车速的变化曲线。图2-12(b)中两条曲线是初始车轮前束角为- 30’、30’ 时的侧向偏移量与初始车轮前束角为0’时的侧向偏移量的比值随车速的变化曲线。由图2-12(a)、(b)可知，车速在65km / h 以下时，前束角减小，汽车侧向偏移量也相应减小;车速在65km / h 以上时，前束角增加，可减小侧向偏移量。同样表明高速及 24 中、低速时，前束角具有不同的效应，应引起设计人员和使用保养人员的注意。 2 车轮定位动态变化的影响 图2-13 车轮定位参数动态变化对汽车侧向偏移量的影响曲线 在图2-13(a)，(b)，(c),(d)中，是不考虑车轮定位参数动态变化时,Yst 的侧向偏移量;,Ydyn 是考虑车轮定位参数动态变化时的侧向偏移量;,Yt是不考虑车轮前束的运动学动态变化时的侧向偏移量;,Yi 是不考虑主销内倾角的运动学动态变化时的侧向偏移量;Yc 是不考虑主销后倾角的运动学动态变化时的侧向偏移量; , 由图2-13可知，车轮定位的动态变化对汽车侧向偏移量有明显影响;按车轮定位的动态变化对汽车的侧向偏移量的影响大小依次是:车轮前束的动态变化，主销后倾动态变化，主销内倾动态变化，其中车轮前束动态变化的影响占主导地位。 车轮的定位参数取值对汽车的操纵稳定性有很大的影响，而且车轮定位参数在汽车运动过程中的动态变化也影响到汽车的操纵稳定性能。这里利用已建立的整车模型以及双横臂独立悬架模型，对模型对车轮定位参数的敏感性进行了初步模拟计算，得到了不同的初始前轮定位参数值对汽车侧向偏移量的影响曲线和车轮定位参数动态变化对汽车侧向偏移量的影响曲线，通过对曲线的分析研究，得出一些参数对汽车性能影响的信息。 25 2.4 四轮定位对行驶跑偏的影响 汽车行驶跑偏是汽车常见的故障现象，该故障的原因很多，但大部分是由于四轮定位参数不准确或不匹配引起的。本节通过对四轮定位所引起汽车行驶跑偏的机理分析和实例验证，分别指出总后倾角、总外倾角、主稍内倾角、车轮摆动角和推进角等对汽车跑偏的影响，对四轮定位参数不匹配引起的汽车行驶跑偏现象进行了较为深入的分析和探讨. 1 汽车行驶跑偏 (1) 行驶跑偏的概念 汽车行驶跑偏是指汽车在正常直线行驶时，驾驶员将转向盘自由地置于中间位置，而汽车行驶方向总是有规则地向右或向左偏离汽车纵轴线方向的现象。汽车行驶跑偏是汽车使用过程中一种较常见的故障现象。该故障会导致驾驶员在行驶时，时刻需要对转向盘施加一个矫正力，增加驾驶员的操作难度，容易造成驾驶员的疲劳;使转向沉重;加快零部件和轮胎的磨损;容易造成制动跑偏，导致制动侧滑现象的产生，特别是在高速公路上的紧急制动，还可能会引起严重的侧滑，从而酿成重大的交通事故。所以，行驶跑偏会影响汽车零件的磨损速度，汽车的操纵稳定性以及制动时汽车的方向稳定性，而且容易造成驾驶员的疲劳，从而影响驾驶的安全。 (2) 行驶跑偏的原因 一般地说 ，引起汽车行驶跑偏的原因主要有: 1)左右轮胎气压不等，车轮直径不等。 2) 车轮动不平衡。 3) 四轮定位参数不准确以及不匹配。 4) 行走系零部件的制造误差和变形。 5) 转向系零部件的制造误差和变形。 6) 轮毂轴承左右间隙不一致。 7) 单边车轮制动器制动拖滞。 8) 两侧悬架弹性不等。 26 9) 各零部件安装和磨损引起的误差。 实际上,上述的许多原因又是通过影响四轮定位参数，进而引起汽车行驶跑偏。如某些零部件的制造误差和变形就会引起四轮定位参数的改变。四轮定位不准确将引起汽车的行驶跑偏，但即使四轮定位参数都在规定的范围之内，而它们之间的参数如果相互间不匹配，也是有可能会引起汽车行驶跑偏的。 四轮定位的因素 2 汽车的四轮定位包括前轮定位和后轮定位，其作用是使汽车转向时能自动回正，转向轻便，减少零部件的磨损和变形，提高汽车的行驶稳定性。汽车前轮定位包括:主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束等4个因素。但四轮定位包括哪些因素目前还没有一个统一的标准，比较常见的四轮定位有:主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角(包括前轮和后轮)、车轮摆动角(前轮前束和后轮前束)、转弯半径、包容角、摩擦半径、推进角、车轴偏角和转向前展等因素。 3 定位参数不匹配对跑偏的影响 四轮定位的参数匹配主要是指汽车车轮的左右或前后的同一参数之间的相对值。在四轮定位的各参数中，参数不匹配引起跑偏的主要因素有:总后倾角、总外倾角、主销内倾角、车轮摆动角和推进角等。 (1)总后倾角的影响 总后倾角是指两侧车轮主销后倾角之差。如果主销后倾角都在规定的范围内，但总后倾角不等于零，则汽车两侧车轮所受的侧向力不等，汽车就可能会跑偏。一般是向 ,,后倾角小的方向跑偏。所以总后倾角不宜过大，一般应在之间。一般汽车对总0.5,1 后倾角的大小都作了规定。 (2)总外倾角的影响 总外倾角是指车轮两侧外倾角之差。车轮有了外倾角后，在滚动时，就有一个滚锥效应，导致两侧车轮向外滚开。这样，即使两侧车轮的外倾角都没有超标，但如果总外倾角不等于零，车轮向两侧滚动的效应便不相等，汽车就可能会跑偏。一般来说，外倾角大，向外侧滚动的效应也大，所以，汽车会向外倾角大的方向跑偏。因此，总外倾 ,角不宜过大，一般应在以内。 0.5 27 (3)主销内倾角的影响 主销内倾角可以使车轮有自动回正作用，并且使转向轻便。如果左右主销内倾角都在规定范围内但不相等，则汽车两侧车轮所受的侧向力也将不等，导致汽车会行驶跑偏。汽车将向主销内倾角大的方向跑偏。 (4)车轮摆动角的影响 车轮摆动角是指前轮前束和后轮前束，车轮摆动角是通过消除由外倾角引起的滚锥效应，从而消除轮胎与地面之间的滑动，以达到减少磨损，减少变形，提高转向轻便和行驶稳定的目的。车轮摆动角不在规定的范围内，其对两侧车轮滚锥效应的消除程度不同，所以，必然会导致汽车的行驶跑偏。 (5)推进角的影响 汽车是沿着推进线的方向前进的，而推进线就是后轮总前束的平分线。一旦推进线与汽车纵向几何中心线不重合，汽车将会跑偏，推进角越大，跑偏就越严重，汽车将向几何中心线偏推进线的方向跑偏。推进角是汽车行驶跑偏的一个重要原因。 4 实例分析验证 在对某新轿车行驶跑偏的测量、分析和排除的过程中，可以对上述机理进行验证。该车跑偏测量过程和数据如下:根据《GB 7258一1997 机动车运行安全技术条件1998一01一01》的规定，在平坦、硬实、干燥和清洁的道路上进行了往返各2次的测试。其有规则地向右跑偏的数据如表2-2所示。 表2-2 路试平均跑偏最 行驶距离/m 平均跑偏量/m 30(正向) 4.2 40(反向) 4.6 在排除了各种影响汽车跑偏的因素后，在四轮定位仪上，对其四轮定位参数进行了测量，其结果如表2-3所示。 28 表2-3 四轮定位参数表 前轮 左轮 右轮 ,','前束 ,050,110 ,'总前束 ,201 ,'车轴偏角 ,016 ,','车轮外倾角 ，017，018 ,'总外倾角 ,001 ,','主销后倾角 ，305，201 ,'总后倾角 ，104 ,','主销内倾角 ，1214，1325 ,','包容角 ，1232，1343 ,','转向前展 ，149，201 后轮 ,','前束 ,038,004 ,'总前束 ,042 ,'推进角 ,017 ,','车轮外倾角 ,032,014 ,'总外倾角 ,046(1) 跑偏原因的分析 将表2-3的数据与该车型的四轮定位参数标准进行比照，发现各参数都在厂家的规 定范围之内，但是汽车却出现了严重的跑偏。究其原因，对上表的数据进行分析后，可 以看出四轮定位各个参数对汽车跑偏的影响。 1)总后倾角的影响 ,','从表2-3知主销后倾角都在标准范围(标准为: - )内，但总后倾角为150320,'，这将使汽车行驶右偏(向较小后倾角的右边跑偏)。 ，104 2)总外倾角的影响 从表2-3知前轮的总外倾角很小，对跑偏的影响不大。后轮的总外倾角达到了 29 ,'，由于负号表示车轮的上端比下端更靠近汽车的内侧，而左轮的外倾角为,046 ,','，右轮的外倾角为,即:左轮向内跑偏较多，相当于右轮向右跑偏较多。,032,014 所以该总外倾角将导致汽车向右跑偏。 3)主销内倾角的影响 ,'从表2-3知左主销内倾角偏小，右主销内倾角在标准范围(标准为—，1315 ,')之内，但左右主销内倾角不等，汽车将向内倾角较大的方向跑偏，即导致汽车，1445 向右跑偏。 4)推进角的影响 ,'从表2-3知后轮的推进角为: (负号表示推进线向右偏斜)，这将使汽车行驶,017 右偏。 (2)调整后的对照 将四轮定位的参数逐步进行调整，特别是调整了上述引起跑偏的因素后，发现跑偏在逐步减少，直到汽车基本处于直线行驶状态。需要注意的是，四轮定位的调整比较困难。有时一个因素的调整会引起另外因素的变化，而且大部分车型都是只能调整其中的部分参数，所以部分参数不匹配有时是难免的。在实际的汽车修理和调整过程中，跑偏的故障很多，许多跑偏故障难以消除，原因比较多，但也可能存在制造厂家的某些原因: 1) 四轮定位参数的范围是否合理。 2) 四轮定位参数中各可调整的因素是否合理。 3)从本实例可以看出，各四轮定位参数的影响 都是向同一方向的(本例都向右)，其累积以后的效应会明显放大，导致该车跑偏严重。 2.5四轮定位对轮胎寿命的影响 汽车在运行中常出现转向车轮轮胎的不规则磨损，特别是胎面和胎肩花纹的锯齿形磨损，并时常伴随方向盘沉重或摇摆、动力下降、油耗增加等现象。其原因大都是由于转向轮定位不正确。对正确合理地使用和维护轮胎，提高轮胎的使用寿命和行驶的安全性及降低成本，具有非常重要的意义,下面介绍车轮定位不正确对轮胎磨损的影响 30 1 前轮前束的。 前轮前束值过大时，轮胎在滚动中必然会产生向外的滑移，结果使胎面产生从外侧到内侧的横向磨损，胎面外侧磨损严重，内侧花纹沟起毛;前轮前束值过小时轮胎内侧磨损加重，而外侧边缘花纹沟边起毛。前轮前束值不正确对轮胎磨损的共同特点是:胎面磨损速度很快，甚至几千公里就可将新胎磨废。引起前轮前束值不正确的主要原因是前桥和横拉杆弯曲变形、球头销及销座磨损过大、前轮轴承间隙过大、车架变形等。 2 前轮外倾角 前轮外倾角过大时，会使外侧车轮半径小于内侧车轮半径，使轮胎外侧胎肩磨损严重;前轮外倾角过小时，会使轮胎内侧胎肩加速磨损。不相等的前轮外侧角将前轴单边拖曳。这是因为过多的外倾，不论其为正值或负值，都将产生同一轮胎滚动半径的差异，使轮胎的一侧直径大于另一侧直径，造成轮胎的偏磨，同时易使汽车在高速行驶时造成前轮的摇摆。引起前轮外倾角变化的主要原因是前桥变形、轮辋边缘弯曲变形、主销及衬套松旷、轮毂轴承间隙过大等。 3 主销后倾角和内倾角 主销后倾角和内倾角过大或过小时，都会使前轮产生摇摆和振动，冲击负荷增大，转向沉重，加速轮胎磨损。此外，如负荷分布不均、车架前端弯曲变形、轮胎尺寸不一致、轴承松旷等，都可能造成主销内倾特别是后倾的失常现象。 4 后轮外倾和后轮前束 高速行驶轿车的稳定性不仅与前轮定位有关，也与后轮定位有关。若后轮外倾角和后轮前束失准，低速时会出现扭摆行驶，加大后轮轮胎横向磨损 2.6四轮定位的发展趋势 汽车在正常行驶过程中，应具有转向操纵轻便和自动保持直线行驶的能力。同时转向轮应尽可能保持纯滚动，以减轻轮胎的磨损。为了满足上述要求，通常是通过主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束等转向轮定位的4个参数来保证的。随着汽车技术的迅速发展，现代汽车特别是轿车普遍出现了高速化趋势，为了适应汽车高速化的需要，同时也为了适应行驶平稳、乘坐舒适的要求，各种新技术和新结构被不断地 31 应用在现代汽车上。在悬架系统中不仅前桥采用了独立悬架，而且后桥大部分也采用了独立悬架等，致使现代轿车的车轮定位与传统汽车相比发生了较大的变化。 主销后倾角减小 1 由于现代轿车普遍使用弹性好、滚动阻力小、耐磨损的超低压扁平子午线轮胎，致使轮胎的弹性增强，稳定力矩也相应增加，从而导致转向较为沉重。特别是当轿车高速行驶时，由于轮胎变形量大，使回正力矩加大。但回正力矩并非越大越好，在高速行驶时，回正力矩过大会引起回正过猛，造成前轮摆振。此外，转向也会变得沉重。为了消除过大的回正力矩，使转向轻便，避免前轮摆振，现代轿车减小了主销后倾角，有的甚至为负值。例如:上海桑塔纳轿车的主销后倾角为，红旗CA7560型轿车的主销后倾30' ,角为。 ,130' 2 主销内倾角增大 ,传统汽车的主销内倾角不大于，主销偏移距一般为40-60mm，而现代汽车的这8 两个参数值有明显增大的趋势。这是因为，汽车主销内倾角的增加，能使主销轴线的延长线与路面交点处在轮胎与路面接触中心的外侧，增加了稳定力矩，提高了轿车行驶的安全性，能很好地满足急起动、急制动和急转向等工况的要求，同时有效地防止双管路制动系统中一管路因故不能制动时，出现制动跑偏的现象。研究表明，主销偏移距为零 ,或少量的负值是可取的。例如:奥油100和上海桑塔纳轿车的主销内倾角为，捷达14.2 ,为14，奥迪100的主销偏移距为-12.2mm。 3 前轮外倾角减小 传统汽车前轮外倾角为1度左右。由于现代轿车的行驶速度越来越高，从而导致在高速转向时，离心力增大，车身向外倾斜加大，因此产生了更大的正外倾，使外侧悬架超负荷，加重了外侧轮胎的超量变形。由于外侧轮胎与地面接触处的内、外滚动半径不同，外侧小于内侧，这就不仅加剧了轮胎磨损，也会使转向性能降低。又由于现代轿车的轮胎较宽、气压较低，高速行驶时，轮胎的纯滚动转向性能和动平衡性能下降，轮胎内、外侧磨损不均匀，所以，为保证高速转向时的侧向稳定性和减少轮胎磨损，现代轿车前轮外倾角已减小甚至为负值(内倾)，如桑塔纳2000型轿车的前轮外倾角为 ,'','，左、右两前轮外倾角允差为;奥迪100的前轮外倾角为，一汽捷,30,20153,30 32 ,'达轿车的前轮外倾角为. ,30,20 4 前轮前束减小 前轮前束的作用是抵消由于前轮外倾产生的锥体滚动的横向滑磨。前束和外倾是相互配合的，正的外倾角对应正前束，负的外倾角对应负前束。现代轿车由于前轮外倾角变为负值，相应地前轮前束值也出现了负值设计，以使前轮外倾、前轮前束匹配得更 型轿车前轮前束值为-1 到-3毫米，奥迪100好，从而减小车轮侧滑量。如桑塔纳2000 轿车的前轮前束值为0.5到1毫米。 5 后轮定位的作用在增大 现代汽车的后桥普通采用独立悬架，后轮定位某些参数在悬架设计已经保证。多数轿车的仅有后轮外倾角和后轮前束两项定位内容。后轮定位的目的是使前、后轮在路面上的运动轨迹重合，保证轿车高速行驶的稳定性，有助于减少轮胎及悬架各零部件的磨损。 33 3 检测与调整 在进行四轮定位故障诊断作业过程中，没有固定的工作模式。每个师傅都有自己工作经验和工作方式，有着自己的维修工艺流程。 3.1故障诊断程序 1 四轮定位调整前应进行以下检查， (1) 车轮检查。 包括轮胎的磨损是否均匀.轮胎的尺寸或类型配合是否恰当。轮胎的气压是否符合要求。子午线轮胎，发动机前置前轮驱动轿车，在空载时四轮胎压较低，常低于2.5bar. 满载时前轮胎压一般在2.5bar，后轮的胎压稍高，一般在3.0bar左右。具体数值应按照具体车型上的标示为准。如果是行驶跑偏问题，可以先将前轮左右两车轮进行互换对调，然后试车。如果车轮左右对调后跑偏方向朝向对调前的相反方向，可以确定前轮是主要的影响因素。如果前轮左右两车轮对调后跑偏方向不变，可以确定跑偏不是由车轮引起的。必须进行四轮定位测量以进一步找出原因。 (2)四轮悬架高度测量。 每个车轮承担的重量不相同，一般发动机前置且横放轿车，前轮轴重要略高于后轮，右侧车轮的重量略高于左侧车轮，所以会使四轮悬架的高度略有差别。常以每个车轮上部翼子板下边缘到车轮有中心点为测量对像。则前轮的悬架高度一般低于后轮，同一轴的左、右侧轮重应基本一致。 (3)车上负荷的检查 四轮定位参数的常以空载，满箱燃油以及备胎，随车工具均处于合适位置的状态给出。所以，做四轮定位时的车上负载应该按照出产要求准确摆放。 (4)零部件状态的检查 四轮定位参数的改变，往往是由于零部件失效所致。所以做四轮定位参数调整前，首先应该排除零部件失效的可能。 2 路试 路试的目的是为了确定故障现象。有时应当多向车主咨询一下，了解一下车子的 34 使用情况，有助于尽快解决故障。 驾驶时应当检查转向盘是否平顺感觉转向盘、地板和座位的震动。注意方向是否 1为一些常见的跑偏或操纵中出现的不正常情况如转向困难转向时出现轮胎噪音，表3- 问题及和原因。 表3-1 行驶故障可能原因 行驶故障 可能原因 主销后倾角太大 方向盘太重 动力转向机构故障 车轮动态不平衡 车轮中心点偏离，产生凸轮效应， 转向盘发抖 发动机运转不顺畅， 制动盘异常磨损，厚度不均匀 后倾角不正确 外倾角不正确 车身高度左右不相等 行驶跑偏 左右车轮气压不相等 轮胎变形或不良 转向系统卡住，制动片卡住。 主销后倾角太小 方向盘漂浮不定 零部件磨损严重，间隙太大 主销后倾角太小 方向盘不能良好回正 零部件动动干涉，卡滞 助力转向机构故障 方向盘不正 总前束正确，方向盘在中间位置时，单边前束不等 轮胎羽毛状磨损 前束不正确 轮胎单边磨损 外倾角不正确 轮胎凹凸状磨损 车轮动态不平衡 35 图3-1所示为一般四轮定位作业流程图 四轮定位作业流程图 图3-1 36 3.2调整技术研究 四轮定位参数的调整有时不能一次调整到位。四轮定位原因产生的故障，要完全解决问题，往往要进行2-3次的测量或调整才能完全排除故障。 现代四轮定位仪已经比较成熟，便用起来也比较方便，只要按照仪器的操作提示进行作业即可。 四轮定位仪只是我们解决问题时借助工具，不能过分依赖四轮定位仪。由于四轮定位仪本身也存在着测量误差，以用由于操作者本身操作也会引起误差。所以还得以实际行驶情况为最后的检验结果。 在做四轮定位数据调整时要以先后轮，后前轮，先外倾，后前束为调整顺序 a后轮外倾角。 b后轮束角。 c前轮主销后倾内倾角。 d前轮外倾角 e前轮束角。 在量产汽车中，很多车型只有前束和外倾这两项参数可以调整。其它的定位参数在汽车设计和制造时就可以保证参数的精度。如马自达323，只有前轮和后轮的前束可以调整;长安福特蒙迪欧只有前轮前束和后轮外倾角可以调整. 某些车子，经过长时间的使用或者事故修复后，在正常的调整范围内调整，不能满足要求。但是可以通过加装调垫片或者更换偏心螺栓等方法进行深度加工调整，下面来介绍此类调整方法。 1 四轮定位参数调整方法研究 前束一般可以通过调节转向机上的横拉杆就可以达到调整要求。外倾角调整要根据作业车型的悬架具体结构，选择调整方法。 (1)从上控制臂调整的常用方法 a增减垫片调整主销后倾角和车轮外倾角，如图3-2所示。 b移动上控制臂来调整前轮外倾角和主销后倾角，如图3-3所示。 37 图3-2从上控制臂调整方法一 图3-3从上控制臂调整方法二 图3-4从上控制臂调整方法三 图3-5从上控制臂调整方法四 图3-6从上控制臂调整方法五 图3-7从下控制臂调整方法一 c旋转凸轮来调整车轮外倾角和主销后倾角。如图3-4所示。 d旋转上控制臂上两个偏心凸轮来调整主销后倾角和车轮外倾角，如图3-5所示。 e分别旋转两个偏心螺栓，来调整车轮外倾角和主销后倾角，如图3-6所示。 (2)下控制臂调整的常用方法a旋转偏心凸轮，可调整车轮外倾角，如图3-7所示。 b调整主销后倾角时，松开环销并旋转即可，调整车轮外倾角时，旋转偏心螺栓，如图3-8所示。 38 c松开控制臂安装螺栓，旋转偏心凸轮可调整前轮外倾角，如图3-9所示。 d松开下控制臂前端的球头安装螺栓，可以推进或拉出球头，从而调整前轮外倾角，如图3-10所示。 图3-8从下控制臂调整方法二 图3-9从下控制臂调整方法三 图3-10从下控制臂调整三 图3-11从减振器顶部调整方法一 (3)从减振器顶部进行调整的常用方法 a松开前减振器顶上几个定位螺栓，可以沿前卡孔左右移动减振器来调整前轮外倾角如图3-11所示。 b松开前减振器顶上定位螺栓，向下推着前减振器并旋转180?，顺时针转增大外倾角，逆时针转减小外倾角,如图3-12所示。 (4)从减振器支架部位进行调整的常用方法 a松开减振器支架上两个螺栓，旋转上部带偏心凸轮的螺栓即可调整前轮外倾角，如图3-13所示。 b松开两个螺栓向里推或向外拉轮胎，可以调整车轮外倾角，，如图3-14所示。 c松开减振器两个螺栓向外或向内移动轮胎上部，可以调整车轮外倾角。调整后可以加进楔型锯齿边铁片，即能固定又可防松脱。，如图3-15所示。 39 图3-12从减振器顶部调整方法二 图3-13从减振器支架部位调整方法一 图3-14从减振器支架部位调整方法二 图3-15从减振器支架部位调整方法三 2 前束参数单位不统一的处理方法 我们知道，前束的单位表两种表示方法一种是以毫米(mm)为单位，另一种是以 ,度数()。他们之间如何换算呢,在第二章中我们给出式1-1，即 L= D，sin, 式中: L——单轮前束值,单位:mm; D——车轮前束测量点所处的直径，单位:mm; ——单轮前束角，单位:º , 在测量时我们常以轮胎的外缘为测量点。所以D可以通过轮能的型号计算出。如205/55R16 91V的轮胎205:其中205表示轮胎宽度为205毫米，55表示轮胎的扁平比，即轮胎高度是轮胎宽度205毫米的55%。16为车轮轮辋的直径即16英寸。可得此轮胎的外缘处直径为，，=631.9mm，即2倍的轮胎高度加上轮辋的2205，55%，16，25.4 直径。所以可由式2-1可以相互换算前束单位。 40 4结论 本 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 针对目前汽车高速行驶中出现的一些现象，结合自己的工作实践经验，对行驶中常见的汽车底盘方面关于四轮定位的问题进行了总结和分析。指导利用四轮定位仪对四轮定位进行故障分析，及解决问题的方法及步骤。为四轮定位的检测与调整引出具体的方法。 本论文主要内容和结论可归结如下: 1首先进行了汽车四轮定位的理论研究。说明四轮定位参数意义，以及四轮定位参数的测量方法，并从理论上分析了四轮定位参数在有风阻的情况下的状态。 2分析了汽车车轮产生车轮侧滑的原因，并给出了理论分析。指导性分析汽车产生行驶跑偏的原理。对分析了四轮定位参数对操纵稳定性的影响和汽车轮胎异常磨损原因。 3通过以上基本理论的分研究，给出四轮定位在汽车维修中具体可靠的操作方法。四轮定位仪是目前较为可靠的解决四轮定位问题的仪器。 四轮定位对汽车行驶性能的影响，会向一个更节约能源，操纵稳定性更好的方向发展。在四轮定位技术的发展过程中，四轮定位仪器的发展起着决定性的作用。 目前，全球最先进的四轮定位测量技术为V3D三维成像测量技术。 “V3D”技术，即是三维成像技术可视定位仪。国内一些定位仪生产厂家正在研究V3D技术，随着V3D技术的不断完善，中国的四轮定位测量技术会不断提高。 41 致 谢 本论文是在胡群老师悉心指导下完成的。同时感谢韩同群老师的论文前期准备辅导。们给胡老师安排了充足的时间，可以更好地批更应该感谢胡群老师的同事，是他 阅论文。 感谢襄樊教学部的老师，是他们的精心组织，才有我们今天的成绩。论文的完成也要感谢我的同事。是他们安排了充足的时间，让我完成论文的撰写。 最后，我要感谢我的亲人们，是他们给予生活上的关怀和精神上的鼓励。 42 参考文献 [1] 余志生 主编:汽车理论-3版.北京:机械工业出版社 2000，10。 ] 藏杰、阎岩 主编:汽车构造 下册.北京:机械工业出版社2005.8。 [2 [3] 陈焕江 主编:汽车检测与诊断.北京:机械工业出版社2002.7。 [4] 罗进益、周红军 主编:轿车四轮定位检测与调整.北京:人民交通出版社，2002.3 。 5] 郭孔辉 主编:汽车操纵动力学. 吉林:吉林科学技术出版社，1991。 [ [6] 阿达姆?措莫托. 汽车行驶性能，北京:科学普及出版社。 [6] 耶尔森?赖姆帕尔著:汽车底盘基础.北京:科学普及出版社。 [7] 雷雨成 主编:汽车系统动力学及仿真.北京:国防工业出版社。 [8] 张洪欣 主编:汽车系统动力学.上海:同济大学出版社. [9] 张竞走、凌雯、余卓平等编:汽车行驶跑偏机理分析.上海:上海汽车. 2000(3);21-22。 [10] 鲍宇 主编:车轮定位及轮胎.北京:化学工业出版社，2005。 [11] 元增民 主编:汽车车轮侧滑分析[J].北京:汽车研究与开发，1995,(3):26-30。 [12] 徐安 主编:轿车前轮侧滑统计建模[J].汽车技术,2000,(9):11-13。 [13] 詹文章 主编:汽车独立悬架多体动力学仿真及转向轮高速摆振的研究[D].长春:吉林工业大学汽车 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,2001。 [14] 宋健 主编:导向轮胎和定位参数对汽车摆振影响的研究及整车横向动力学优化分析[D].北京:清华大学汽车工程系,1987。 [15] 王学浩 主编:当今世界小汽车实用技术数据大全[M].天津:天津科学技术出版社,1994.87-92。 [16] 殷涌光、郁工瑞、程悦荪 主编:拖拉机前轮摆振及稳定性判定[J].农业机械学报,1984,15(1):11-13。 [17] 陈文 主编:汽车前轮摆振的研究[D].南京:南京林业大学机械电子工程学院,2000。 43