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1、 第1章 绪 论1.1 课题的提出汽车在设计和制造时，为使转向前轮具有转向轻便、准确和行驶稳定等性能，在转向前轮上设有前轮定位，有些轿车和货车后轮也有定位，即四轮定位。车轮定位包括主销后倾角、主销内倾角，车轮外倾角和车轮前束等四项参数，车轮定位值就是指把车轮安装成一定的静态几何角度与尺寸的数值，是前轴技术状况的重要诊断参数。车轮定位正确与否，将直接影响汽车的操纵稳定性、安全性、燃油经济性、轮胎等汽车的使用性能及相关机件的使用寿命。车轮定位值在汽车使用过程中，由于车架、车轴、转向机构的变形与磨损，改变了原有的几何角度与尺寸数值，导致车轮定位失准。此时当汽车行驶时，转向车轮在向前滚动的同时，将会产
2、生横向滑移现象，即车轮侧滑。实践证明，车轮的侧滑量会造成滚动阻力、轮胎磨损、运行油耗等方面的增加，造成转向沉重、行驶方向稳定性变差，增加驾驶员的劳动强度等，极易形成行车事故的潜在危险。因此，对汽车进行车轮定位的检验是车辆年检中必不可少的一项。汽车车轮定位的检测，有静态检测法和动态检测法两种。静态检测法是在汽车停止的状态下，使用测量仪器对车轮定位值进行几何角度的测量；动态检测法是在汽车以一定车速行驶的状态下，用测量仪器或设备检测车轮定位失准产生的侧向力或由此引起的车轮侧滑量。车辆年检中一般都采用动态检测法测量转向轮的侧滑量，侧向滑移量的大小与方向可用汽车侧滑检测台来检测。机动车运行安全技术条件规
3、定：汽车转向轮的横向滑移量用汽车侧滑检测台检测时，侧滑量应不大于5m/km。1.2 国内外相关技术的现状及发展方向汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的，国外一些经济技术比较发达的国家早在40、50年代就发展成以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术，进入60年代后获得较大发展。逐渐将单项检测技术连线建站，在向着即能进行维修检验又能进行安全与环保检测的综合检测的方向发展。50年代我国汽车检测行业还主要采取传统的检测方法，80年代国内汽车检测技术得到迅速发展。但国外引进的技术和设备占相当比例。随着社会汽车保有量的不断增多，近几年来，我国汽车综合性能检测站得以迅速发展，目前已建成各类汽车综合性能
4、检测站1100多个,检测设备也得到迅速发展，产品的品种规格已在两千多种以上，基本满足国内需求。 为了提高检测效率，保证检测数据的公正性、准确性。检测线的自动化是检测线发展的必然趋势。一九九三年清华紫光电器科技公司依托清华大学率先研制成功全自动机动车安全性能检测系统，此后ACMLKZQJ-1等型号的全自动检测线相继研制成功。这些系统的部分功能已达到国际先进水平。 汽车检测技术的发展和提高离不开微电子技术和计算机技术，在各个生产和科学技术领域得到不断的广泛而深入的应用，测控技术及仪器仪表也取得了突飞猛进的发展，随着电子计算机的发展，70年代初出现的检测控制自动化、技术数据处理自动化技术等综合检测技
5、术提高了检测的自动化程度和效率，主要表现在精度高、可靠性高。检测技术在小型化、低功耗、抗干扰能力强和多功能等方面进步显著，随着信息处理技术和微计算机技术在检测技术领域中的应用，创造出许多新型的测量方法和仪器，使检测技术发展为以微计算机为核心的在线测控技术。具有典型意义的测控系统在包括汽车性能检测等各个领域不断被研制和开发出来。目前一些国家的现代汽车检测技术已基本达到广泛应用的阶段，在交通安全环境保护、节约能源、降低运输成本和提高运输能力等方面带来了明显社会效益和经济效益。汽车侧滑检测台通常以额定承载质量(设备允许承载的受检车辆轴载质量的载荷)为主参数划分产品规格。世界上的两大模式中，日本模式的
6、产品系列为1.53.06.010.0(t)；欧洲模式(以德国为例)的产品系列为0.52.5(3.5)13.016.0(15.0)(t)。而我国产品系列的模式可以说是综合二者模式为3.010.015.0(t)，并以10t级产品作为产量最大的基本型产品。侧滑检测台还可以按其他参数分类：（1）根据滑动板数的不同，有单板式和双板式两种；（2）根据滑动板长度不同，有500mm,800mm,1000mm3种；（3）根据滑板运动方式的不同，有联动式和分动式两种。目前在我国应用较广泛的是双板联动式侧滑检测台，但国内产品和国外相比，还存在以下不少差距：产品可靠性差，性能不稳定，故障率多，精度低，品种少，更新慢，
7、技术含量低等。在今后的研发生产上，应朝着提高可靠性，尤其是使用寿命上发展，进一步提高测量精度，尽量减小误差，使自动化更加完善。1.3 课题的主要研究内容及技术途径 （1）进行调研，收集与侧滑检测台有关的资料；综合分析国内外侧滑检测台设计方面的区别，找出不同之处，并为国内侧滑检测台设计提出相应的改进方法和进行优化设计；（2）侧滑检测台机械结构设计对侧滑检测台机械部分进行设计，机械部分设计包括尺寸确定和详细设计。详细设计的重点内容是盖板和底板的连接以及传感器的安装，用CAD绘制零件图及装配图。 图1.1汽车左前轮通过单板式侧滑检测台 图1.1是汽车通过侧滑板时的状态,利用单板可以完成侧滑的检测,节
8、省了空间和材料的需求。 图1.2单板式侧滑检测台 图1.2是侧滑板的实物图其技术参数如下：1、滑板行程： 向内5mm，向外5mm2、测量范围： 向内0-9m/km，向外0-9m/km3、滑板移动力：滑板移动0.1mm时 30N 滑板移动2.5mm时 70N4、分 辨 率： 0.1m/km5、显示方式：指针显示6、显示误差：0.2m/km7、判定误差：0.2m/km8、工作环境温度：-10459、相对湿度：85%10、最大轴重： 6吨11、外型尺寸：1270X500X42（mm）12、 主板尺寸：500X500X42（mm）图1.2DHB-2型单滑板侧滑试验台，是汽车前轮定位的动态检测设备，主要
9、用于汽车前轮（转向轮）定位综合检测。当汽车低俗驶过试验台时，通过测定车轮作用在侧滑试验台上的位移量判定前轮定位是否正确。侧滑量以轮胎每公里的侧滑米数来表示。 该设备是为汽车维护、修理部门专门设计的，能满足他们对汽车侧滑量的需要，尤其适用于流动检测部门，且结构紧凑、操作简单、价格低廉，是汽车维护、维修行业理想的检测设备。第2章 侧滑检测台总体方案的论证2.1 侧滑的基础知识2.1.1 侧滑的产生原因为保证汽车转向车轮无横向滑移的直线滚动，要求车轮外倾角和车轮前束有适当配合，当车轮前束值与车轮外倾角匹配不当时，车轮就可能在直线行驶过程中不作纯滚动，产生侧向滑移现象。当这种滑移现象过于严重时，将破坏
10、车轮的附着条件，丧失定向行驶能力，引发交通事故并导致轮胎的异常磨损。侧向滑移量的大小与方向可用汽车车轮侧滑检验台来检测。侧滑是指由于前束与车轮外倾角配合不当，在汽车行驶过程中，车轮与地面之间产生一种相互作用力，这种作用力垂直于汽车行驶方向，使轮胎处于边滚边滑的状态，它使汽车的操纵稳定性变差，增加油耗和加速轮胎的磨损。如果让汽车驶过可以在横向自由滑动的滑板，由于存在上述作用力，将使滑板产生侧向滑动。检验汽车的侧滑量，可以判断汽车前轮前束和外倾这两个参数配合是否恰当，而并不测量这两个参数的具体数值。12.1.2 正前束引起正侧滑，正外倾引起负侧滑转向轮正前束的作用正好与正外倾的作用相反。当转向轮具
11、有正前束，汽车向前行进时，两前轮具有向内收缩靠拢的趋势；转向轮具有正外倾，轮胎相当于圆锥的一部分，向前滚动时将有向外张开的趋势。理想的情况是转向轮向外的张力与向内收拢的作用力互相抵消，保持车轮直线行驶。假定将两个只有前束而没有外倾的车轮用一根可以自由伸缩的轴连接起来，车轮向前滚动一段距离以后，由于前束的作用，两只车轮将向里收拢，互相靠近。但实际上汽车的前轴是不可能缩短的。如果将两前轮放在可以横向自由滑动的滑板上，由于作与反作用的原理，滑板将会向外滑动。在侧滑试验台上，滑板向外滑动的数值记为“+”(进口设备记为“IN”)，向内滑动记为“-”(进口设备记为“OUT”)。我们说“正前束引起正侧滑”的
12、意思是，当前束的作用大于车轮外倾的作用时，产生的作用力使滑板向外滑动，仪表显示数值的符号为“十”当车轮外倾的作用大于前束的作用时，滑板向内滑动，显示数值的符号为“-”。记住这句话，根据仪表上显示数值的正负号，即可知道如何调整前束。侧滑是两个参数匹配的结果，因而两参数都合格时，侧滑合格；但反之，当侧滑合格时，并不一定能保证两参数是合格的。52.1.3 影响侧滑量的因素（1）当车轮外倾角一定时，改变前束值就会导致侧向力及侧滑量成正比的变化。因此当侧滑量超标时，一般情况下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，这时会出现这样
13、的现象:汽车侧滑不合格时，驾驶员感觉转向盘还能掌握；当采用调整前束的方法使侧滑合格以后，反而觉得汽车的转向盘掌握不了，汽车无法驾驶。遇到这种情况，应首先测量前束值，看是否在原厂规定的范围内，如超出原厂规定的范围较多，应将其调回原厂规定的范围内，再检查左右两侧轴距是否一致、前轮定位的其他三个参数是否符合要求。侧滑不合格不能一味用改变前束的办法去调整。（2）汽车轮毂轴承间隙过大，左右松紧度不一致;转向节主销与衬套磨损，或转向节臂松动;左右轮胎气压不等，花纹不一致，轮胎磨损过甚以至严重偏磨横、直拉杆球头松旷，左右悬架性能不等，前后轴不平行，都会影响侧滑量。在检验侧滑以前，应首先消除这些因素。当检验车
14、辆的侧滑不合格时，应注意在这些方面查找原因。（3）汽车通过侧滑板时的速度，规定为 3-5km/h，一般人快步行走的速度可达到 6km/h。3-5km/h 的速度只相当于一般人中速行走的速度。在检验侧滑时，有的驾驶员不自觉地将车速开快了，由于冲击的作用，滑板产生的侧滑量会显著增加。（4）轮胎气压不符合规定，轮胎上有水、油或花纹中嵌有小石子，都会影响轮胎与滑板之间的作用力，也就影响侧滑量。2.1.4 汽车前轮侧滑量对汽车使用性能的影响对汽车行驶阻力、加速性能和燃料经济性的影响：汽车前轮侧滑量过大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。由某一车型的试验可知，前轮侧滑
15、量为5.2m/km 与前轮侧滑量为 0.2m/km 相比，其滚动阻力增加了约 30%，加速性能降低了约 7.5%，等速行驶燃料消耗量增加了 5%左右。对直线行驶性的影响：汽车前轮侧滑量增大，对汽车的直线行驶性干扰很大。以 CA10B 和EQ1090E 两种车型所做的试验表明，前轮侧滑量每增大 1m/km，CA10B 汽车直线行驶偏移量增加(34-36)cm/l00m，EQ1090E 汽车增加(12-23)cm/l00m。对轮胎磨损的影响：汽车前轮侧滑量增大使轮胎磨损加剧，同时还会引起偏磨，导致轮胎使用寿命下降。有资料介绍，EQ1090E 汽车的前轮侧滑量从 1m/km 增加到 5m/km/轮胎磨损增加 140%。另外，前轮侧滑量过大，直接影响汽车的操纵稳定性，表现为高速时方向发抖、发飘。一辆新换轮胎的 TJ6320 汽车，行驶约 400km，前轮就磨出了帘布层，驾驶员反映方向发抖、发飘，且油耗增加了许多。经检查，侧滑量大于 10 m/km，将前轮侧滑调整为 1m/km 后，汽车性能良好，轮胎磨损正常。2.2 侧滑试验台的结构与工作原理2.2.1 侧滑试验台设计方案的确定目前国内在用的大多数侧滑试验
