汽车车轮定位原理及检测分析

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1、汽车车轮定位原理及检测 分析Principle and Diagnostics of Wheel Alignment 主讲：尤明福 1、车轮定位的目的是什么？设计车轮定位参数的目的是保证汽车的操纵稳定 性、制动时的方向稳定性及最小的轮胎磨损，并在各 种路况下保证这些要求的实现。但在使用过程中，由于悬架及转向系中元件的 磨损、变形、损坏会使定位参数发生变化而失准，从 而导致严重事故和轮胎磨损。而在更换球销、摆臂、 横拉杆等零件后对车轮定位参数进行调整则是必须的 。进行车轮定位就是对悬架及转向系各部件进行 调整，以达到原设计功能。且只有电脑四轮定位才是 快捷、准确的定位方法。一、引言2、 任何定位

2、都需要基准，一个好 的基准，是准确定位的先决条件。进行车轮定位时就有这么一个选择 最优基准的发展过程。3、首先介绍以下三个概 念：车轮中心线：指轮胎上对车轮轴垂直的中心线。 几何中心线：指车身纵向中心平面和过前后两 车轴水平面的交线。 推力线：指后轮总前束的角平分线 。很长一段时间以来，都是以几何中 心线为基准进行定位的，我们称它为几 何中心线定位。但当后轮位置发生变化 ，是不会被察觉的，便会发生定位问题 。这时，就发展为考虑后轮位置进行 定位，便是推力线定位。但只要有如下 任何一种变形出现，推力线位置便不正 确了。、什么时候就应当考虑做四轮定 位？当发生以下任一情况，就应考虑做四轮定位 。

3、直线行驶困难：（转向沉重、发抖、跑偏、 不自动复位）驾驶时车感飘浮、颠颤、摇摆 等不正常的驾驶感觉。行驶中转向盘不正或 行车方向的跑偏现象出现。 。 轮胎出现不正常磨损：（单边磨损、波状磨 损、块状磨损、偏磨等）。n汽车更换悬架系统或转向系统有关部件。n前部经碰撞事故维修后。5、四轮定位的检测项目有哪 些？四轮定位的检测项目包括： 1.转向轮前束值角及前张角、 2.转向轮轮外倾角、 3.主销后倾角、 4.主销内倾角、 5.后轮前束值角、 6.后轮外倾角、 7.轮距、 8.轴距、 9.转向20时的前张角、 10.推力角、 11.轴距偏差、 12.横向偏位、 13.轨迹宽度偏差、 14.轴偏位、

4、15.轮轴偏移等。1、主销后倾角的分析二、车轮定位参数的定义及其参数主销后倾角 ： 定义：转向节主销轴线或假想的主销轴线（某些独立悬 架的汽车无实际主销）在纵向平面内向后倾斜，与铅垂 线所形成的夹角称为主销后倾角。主销后倾角 ：有零后倾、负和正后倾。作用n行驶中的方向跑偏能自动回正，但转向时 费力。图示n不影响轮胎磨损。n动力转向的车，后倾大。n过小易偏摆（摆振），高速摆振。n胎压低后可减小后倾（起后倾作用）。a)主销后倾角的作用使车轮复位以及 提高直线行驶的稳定性。汽车直线行驶时，若转向轮偶遇外力作用而偏转 时，如向右偏转，汽车的行驶方向也将向右偏转。 由于汽车本身离心力的作用，在车轮与路面

5、接触点 处产生一个与离心力方向相反的侧向反力Y。当主销 后倾时，反力Y对车轮形成的绕主销转动的力矩正好 与外力使车轮偏转力矩方向相反，从而使车轮克服 外力影响而回到原直线行驶方向 （见图示）。显然，其高速作用强，但若主销后倾角过大， 将使回正力矩太大而转向沉重。主销后倾角的测量主销后倾角不能直接被测量，而是利用转向轮 绕主销转动一定角度时的几何关系间接测量。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。动画演示调整n双叉臂调偏心凸轮n有撑杆的调撑杆头n下控制臂等长时后倾、外倾都变，先后再 外

6、。不同类型的主销后倾角和车轮外倾角的 调整2、主销内倾角的分析主销内倾角定义： 转向节主销轴线或假想的主销轴线在横向平面内向内倾斜，与铅垂 线所形成的夹角称为主销内倾角。内倾角的作用(1)偏置最小，操纵省力。偏置小，回跳 、跑偏小。(2)自动回正(3)过小不回正，低速偏摆（摆振）(4)左右不等，驱动跑偏。 n包容角：内、外倾角的总和。转向节弯曲，包容角变化。n偏矩：主销线与地面交点和胎中心线与地交点的 距离。也称摩擦半径，有正负零之分若前轮的制动器制动力不 等，左轮大与右轮（F1F2） ,会产生制动跑偏，车身偏向 是图示的X方向。此时两边不等的制动力， 作用在负偏距R上，F1使左轮 向A方向偏

7、转， F2使右轮向B 方向偏转，两方向效果综合 后，使车身偏向图示的Y方向 。即Y、X方向相反，但XY， 则可减小制动跑偏的趋势负偏距的作用：主销内倾角的检测原 理主销内倾角是通过测量转向轮绕主销转动过程中转 动一定角度时的几何关系间接测量的。此时，若使转向 轮在转盘上偏转一定角度，转向节和转向轮旋转平面 会绕转向节枢轴轴线偏转一定的角度。该角度的大小除 取决于转向轮偏转角度外，还与主销内倾角的大小 有关。因此，在限定角大小的前提下，测出转向轮旋 转平面偏转角的大小，即可反映主销内倾角的大小。动画演示3、车轮外倾角 外倾角的定义：转向轮安装时并非垂直于路面 ，而是向外倾斜一个角度，车 轮中心平

8、面与铅垂线的夹角称 为外倾角。即汽车在横向平面 内，车轮几何中心线与地面铅 垂线的夹角。有 零外倾 正外倾：铅垂线外侧 负外倾：铅垂线内侧正外倾角的作用n减低作用于转向节上的 负荷。n防止车轮滑脱。（分力 F2）n重载时防止内倾（重载 时内倾）n减小转向操纵力（偏矩 小）n减少磨损（全面接触）负外倾角的作用 转向时，如有正外倾，则离心力使外轮外倾加大，加大磨损变形。横向稳定性 差，不足转向加大，即增横向稳定和减小胎磨损。 配合负前束图车轮外倾角的调整n通过垫片、槽孔和凸轮进行调整。动画演示4、前束： 前束定义： 前轮前束是以推力线与几何中心线重合作为参考直线， 左右轮胎的中心线与其的夹角。有总

9、前束和单独前束之 分。后轮总前束的角平分线为推力线 。 正前束引起车轮内滚而悬架（车 轴）使其外移，因而产生侧向外 移力，胎外侧磨成羽毛状。 从动轮受阻力外滚增大正前束； 驱动轮增大负前束。p汽车几何中心线：汽 车纵向中心平面与过 车轮滚动中心线的汽 车水平面的交线。p推力角：几何中心线 与推力线的夹角。前束的作用消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。因为车轮外倾角 作用使车轮顶部朝外倾斜 当车辆向前行驶时，车轮要 朝外滚动，从而产生侧滑，会造成轮胎磨损。所以，前 束作用是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。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

10、射和接收刚好能形 成四边形。在传感器的受光平面上等距离 地将光敏三极管排成一排，在不同位置上 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。动画演 示下面进行具体说明：当前束为零时，在同一轴左 右车轮上的传感器发射(或反射 )出的光束如图。当检测出上述 两条光束变化，说明此时左右 两车轮不同轴(即车轮发生了错 位)，可以依据此时光敏管输出 偏移量的信息，测量出左右轮 的轴距差。当左右车轮存在前束时，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

11、光束位置相对 于原来零点位置的偏差值则表 示左侧车轮的前束值(或前束角 )。动画演示光敏三极管为近红外线接收管，是一种光电变换器 件其工作状态为：不加电压，利用PN结在受光照射时产生正向电压的 原理，把它作为微型光电池。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。5、前展：n定义：汽车转向时内外 轮的转角差。n内侧大于外侧，由转向 梯形保证。n汽车直行时两轮平行， 转弯时左右轮转动量相 同，则两前轮转动中心 不在一个交点上，内轮 滚动而侧滑、胎磨损严 重。n转向梯形臂保证n梯形臂变形则前展变化n三线交点为转向中心八.用控制臂调整外倾角和后倾角时

12、使用的“经验法”介绍 1.在一个控制臂的末端改变“18”垫片，则将会改变外倾角12度和后倾角 l度。 2.如果是同时增加或减少18的垫片在前后控制臂上，将会改变外倾角12度 。 3.同样的，一端加18垫片，另一端减少18垫片将改变后倾角2度。动画演示二、侧滑检测就一般意义而言，侧滑是指车轮胎面在 前进过程中的横向滑移现象。造成侧滑的 原因，既可能是由车轮定位（即车轮各个 角度参数）不合适所引起的，也可能是由 于紧急制动时因地面附着力的变化所造成 的。前轮侧滑检测的意义n为了保证汽车具有良好的操纵稳定性，前轮所在平面以 及主销轴线总是设计成与汽车的纵向或横向铅垂面成一 定角度。这些角度参数包括主

13、销内倾角、主销外倾角、 前轮外倾角和前轮前束，合称前轮定位参数。其中对前 轮侧滑起决定左右的是前轮外倾和前轮前束。n若这两个参数配合得好，侧滑就可以很小或为零；反之 侧滑量会比较大。所有检查侧滑的目的，不仅是为了侧 滑本身，而且也用于检查前轮定位是否合理。n前轮侧滑对汽车的操纵稳定性影响较大。侧滑量太大， 会引起汽车行驶方向不稳、转向沉重、增加轮胎磨损、 加大燃油消耗，甚至操纵失准而导致交通事故。n因此，在对汽车的定期检验中，侧滑检测是必不可少的 检验项目之一。1、侧滑量检测原理目前国内广泛采用滑板式侧滑试验台检测汽车 转向轮的侧滑量，其基本原理是：若转向轮外 倾和前束配合不当，则汽车直线行驶

14、时，转向 轮将处于边滚边滑状态，轮胎与地面间由于滑 动摩擦的存在而产生相互作用力。若使汽车驶 过可以横向自由滑动的滑板，则该作用力将使 滑板产生侧向滑动，侧滑量大小则反映了汽车 转向轮外倾和前束的匹配情况，但并不能表示 外倾和前束的具体数值。1）前束引起的侧滑 有前束无外倾，两轮内滚 ，由于前轴（悬架）的 约束车轮被外推，车轮 对地面产生向外的侧向 力，如有滑板则外移， 前束正侧滑、负前束负 侧滑（内滑），前轮滚 动为正，后轮滚动为负 。 动画演示2）车轮外倾引起的侧滑 外倾两轮外滚，由于约 束被拉回，车轮对地 面的作用力向内，如 有滑板，内移，负外 倾，外移，轮前后滚 动方向不变。 动画演示

15、：3）两者（车轮外倾前束） n外倾与前束合格，侧滑合格。n侧滑合格，不一定外倾前束合格n侧滑不能保证前束外倾具体数值，车轮定 位可测n前进无，后退大 合格n前进内滑、后退仍为内 外倾引起n前进内、后退外 前束引起4）侧滑量检测的意义侧滑量反映转向轮外倾与前束相互配合的综合结 果。二者匹配情况理想时，侧滑量为零，汽车 行驶时转向轮处于纯滚动状态。因此，轮胎磨 损轻，行驶阻力小，转向轻便，操纵稳定性好 。所以，通过检测和调整，使侧滑量在标准规 定范围内是非常必要的。应明确说明的是：转 向轮外倾和前束均合格时，侧滑量合格；反之 ，当侧滑量合格时，却不一定保证外倾和前束 都合格。2、侧滑的影响： n轮

16、胎磨损n降低附着系数，影响制动、驱动,转向. 3、侧滑试验台的结构和原理由于前轮侧滑是前轮外倾与前轮前束共同作用的 结果，为此在测量时，我们可以让汽车通过只 能横向移动的滑板，观察前轮外倾和前束对滑 板的横向推动作用。 我们很自然的想到让两个前轮分别通过各自的滑 板。其实，理论分析证明，只设置一块滑板， 让其中一个车轮通过这块滑板（另一个车轮就 在地面上走过）也是可以的。相应的就有两种 侧滑试验台双滑板试验台和单滑板试验台 。n侧滑装置机构：滑板下滚轮和导向机构。左右 滑动，前后限位。长有500、800、1000mm,侧 滑1mm为m/km。n双摇臂机构使两板等量内外移，共用回位装置 。n锁止装置使其不动。n测量装置：电位计