汽車底盤檢測設(shè)備與技術(shù)畢業(yè)論文1

1、目 錄 摘摘 要要.1 前前 言言.3 第一章第一章 汽車檢測系統(tǒng)的基本組成汽車檢測系統(tǒng)的基本組成.5 1. 1 傳感器.5 12 變換及測量裝置.5 13 記錄及顯示裝置.5 14 數(shù)據(jù)處理裝置.5 15 試驗激發(fā)裝置.5 第二章第二章 側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu)側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu)與與工作原理工作原理.7 2.1 汽車車輪側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu) .7 2.1.1 雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺的結(jié)構(gòu).7 2.1.2 單板式側(cè)滑臺的結(jié)構(gòu).10 2.1.3 側(cè)向力與側(cè)滑量雙功能檢驗臺結(jié)構(gòu).11 2.2 側(cè)滑臺的工作原理 .12 2.2.1 雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺的工作原理.12 第三章第三章 四輪定位儀的檢測工作原理及四輪定位儀的檢

2、測工作原理及結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu).16 3.1 車輪前束和推力角的測量原理 .16 3.2 主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的測量原理 .18 3.2.1 主銷后傾角的測量原理.19 3.2.2 主銷內(nèi)傾角的測量原理.19 3.4 四輪定位的意義.22 3.4.1 外傾角(camber) .23 3.4.2 內(nèi)傾角(k.p.i.).23 3.4.3 后傾角(caster).23 結(jié)結(jié) 論論.24 參考文獻參考文獻.25 致致 謝謝.26 摘 要 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和道路條件的改善，汽車的車速越來越高， 對汽車各方面的性能要求也隨之提高。為了解決這些問題，工程師們研究了各 種高科技的檢測設(shè)備與檢測途徑，逐步代

3、替了傳統(tǒng)的檢測方法。本文以汽車底 盤檢測設(shè)備與技術(shù)為主，介紹汽車檢測設(shè)備的基本組成，電腦四輪定位儀工作 原理及使用方法，側(cè)滑試驗臺的工作原理及使用方法，結(jié)合實際操作和理論學(xué) 習(xí)，通過學(xué)習(xí)使用我們具備汽車底盤檢測技術(shù)的基本理論和基本技能。讓大家 認識到現(xiàn)代汽車檢測技術(shù)在檢測汽車檢測與維修行業(yè)中的重要性。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：傳感器傳感器 四輪定位四輪定位 側(cè)滑試驗臺側(cè)滑試驗臺 檢測檢測 abstract in recent years, with the development of science and technology and road conditions to improve, car

4、sped more and more high, for car all aspects of performance requirements increases. in order to solve these problems, the engineers research high-tech testing equipment and testing approach, gradually replaced the traditional test methods. based on automobile chassis testing equipment and technology

5、 is given priority to, introduces the basic composition of automotive test equipment, computer four-wheel working principle and method of use, lateral spreads test-bed working principle and operating method, combining the practical and theoretical study, learning through use us to possess automobile

6、 chassis detection techniques of basic theory and basic skills. let us realize the modern automobile detection technology in the test vehicle inspection and repair industry of importance. keywords:keywords: sensorsensor four-wheelfour-wheel locationlocation sideslipsideslip test-bedtest-bed detectio

7、ndetection 前前 言言 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，汽車檢測診斷技術(shù)也飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測方法一 不能滿足現(xiàn)代汽車檢測需要，其他領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展?jié)B透也促進了汽車檢測設(shè) 備與手段的發(fā)展更新。目前人們已能依靠各種先進儀器設(shè)備，對汽車進行綜合 診斷，而且具備有自動控制檢測過程，自動采集檢測數(shù)據(jù)等功能，是檢測診斷 技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。 汽車檢測技術(shù)是利用各種檢測設(shè)備，對汽車在不解體情況下確定汽車技術(shù) 狀況或工作能力進行的監(jiān)測和測量?，F(xiàn)代汽車科技含量迅速增長，傳統(tǒng)的“望” 、 “聞” 、 “摸” 、 “切”式的汽車檢測方式已不適應(yīng)維修形式的發(fā)展要求?，F(xiàn)代汽 車檢測技術(shù)依靠先進的傳感技術(shù)與檢測技術(shù)。采集

8、汽車的各種具有某種特征的 動態(tài)信息，并對這些信息進行各種分析處理，區(qū)分、識別并確認其異常表現(xiàn)， 預(yù)測其發(fā)展趨勢，查明其產(chǎn)生原因、發(fā)生部位和嚴重程度，提出針對性的維修 措施和處理方法，達到“預(yù)防為主” 、 “定期檢查” 、 “視情修理” 。采用現(xiàn)代汽車 檢測技術(shù)提高了汽車的利用率，最大限度的減少了維修的次數(shù)，延長了汽車使 用壽命，確保了汽車運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。 第一章概述“檢測”主要指“性能檢測” ，一般是在汽車使用過程中，對汽 車的動力性、經(jīng)濟性、安全性和環(huán)保性等方面進行檢查測試，一便對相關(guān)的性 能作出評價，對發(fā)現(xiàn)的問題做出及時調(diào)整，保證汽車保持良好的技術(shù)狀況。 汽車檢測與診斷技術(shù)是

9、檢測診斷理論與方法的一種工程實現(xiàn)，它包括檢測 設(shè)備的研制、診斷參數(shù)的指定、汽車故障的診斷和汽車技術(shù)狀況的預(yù)測等多方 面的內(nèi)容。它是一門涉及機械、電子控制、數(shù)學(xué)、可靠性理論、測試和汽車使 用技術(shù)等方面的綜合型應(yīng)用學(xué)科，他已檢測技術(shù)為基礎(chǔ)，以診斷為目的，通過 對汽車性能參數(shù)或工作能力的檢測，依靠人工智能科學(xué)地確定汽車的技術(shù)狀態(tài)， 識別、判斷故障，甚至預(yù)測故障，為汽車繼續(xù)運行或進廠維修提供可靠的依據(jù)。 目前全世界汽車保有量已超過 5 億輛。汽車的大量使用，在提高運輸效率， 促進幾經(jīng)發(fā)展，改善人們生活的同時，也造成了排氣污染，噪聲污染，交通事 故以及能源緊張等引起全球關(guān)注的問題。汽車檢測的意義保證交通

10、安全，減少 環(huán)境污染，改善汽車性能等多方面。 隨著道路條件的改善，現(xiàn)代轎車的行駛速度越來越高，很多車都設(shè)置了四 輪定位。對于前輪驅(qū)動汽車和獨立后懸掛汽車，如果后輪定位不當，即使前輪 定位良好，任然有不良的操作性和輪胎早起磨損，因此，對汽車底盤，特別是 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢測有著特別重要的意義。 基于汽車底盤檢測設(shè)備，常用的有底盤測功試驗臺，汽車制動試驗臺，汽 車側(cè)滑試驗臺，電腦四輪定位儀等。這里重點介紹汽車側(cè)滑試驗臺和電腦四輪 定位儀工作原理和使用方法 第一章第一章 汽車檢測系統(tǒng)的基本組成汽車檢測系統(tǒng)的基本組成 目前，汽車檢測參數(shù)大多是非電量。非電量的檢測多采用電測量法進行檢 測，即首先將各種非電量轉(zhuǎn)

11、變?yōu)殡娏?，然后?jīng)過一第列的處理，將非電量參數(shù) 顯示出來。一個具體的檢測系統(tǒng)，通常是有傳感器、變換及測量裝置、記錄及 顯示裝置、試驗結(jié)果的分析處理裝置等組成，有時還有試驗激發(fā)裝置。 1.1 傳感器 傳感器是一種能把被測對象的非電量信息檢測出來，并將其轉(zhuǎn)換成電信號 的裝置。在現(xiàn)代汽車上它是一種獲得電信號的極重要的手段，在整個檢測系統(tǒng) 中占有首要地位，而且它處于檢測系統(tǒng)的輸入端，所以它的性能，直接影響著 整個檢測系統(tǒng)的工作可靠性。傳感器也被稱為變送器，發(fā)送器或檢測頭，在生 物學(xué)及超聲檢測儀器中，常被稱為換能器。 12 變換及測量裝置 變換及測量裝置，其作用是把傳感器送來的電信號變換成具有一定功率的

12、電壓或電流信號，以便推動下一級的記錄和顯示裝置。這類裝置常包括電橋電 路、調(diào)制電路、調(diào)解電路、阻抗匹配電路、放大電路、運算電路等，在檢測系 統(tǒng)里是比較復(fù)雜的部分。在這一裝置里，可對一些簡單信號進行測量，比較， 即反要測的量與某一標準量進行比較，獲得被測量與標準測量若干倍的數(shù)量概 念，對于傳感器送來的變化頻率很低，近似直流的信號，為了傳輸方便，可在 這一置里把它調(diào)制成高頻率放大信號等。 13 記錄及顯示裝置 記錄及顯示裝置，其作用是把變換及測量送來的電壓和電流信號不失真地 記錄下來和顯示出來。這類裝置有光線示波器，它可以實現(xiàn)記錄和顯示兩種功 能；電子示波器，它只能顯示而不記錄；磁記錄器，它只具有

13、記錄功能而不能 顯示。記錄和顯示的方式一般都有模擬和數(shù)字兩種，前者是記錄一條或一組曲 線，后者是記錄一組數(shù)字或代碼。 14 數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)處理裝置，是用來對檢測所得的結(jié)果進行分析、運算、處理、如對大 量數(shù)據(jù)的處理統(tǒng)計分析，曲線的擬合，動態(tài)測試結(jié)果的頻譜分析，幅值譜分析 或能量譜分析等。 15 試驗激發(fā)裝置 試驗激發(fā)裝置，是人為地模擬某種條件把被測系統(tǒng)中的某種信息激發(fā)出來， 以便檢測。如用激振器來模擬各種條件的振動，并將其作用在機械或構(gòu)件上， 把機械或構(gòu)件產(chǎn)生的振動幅度、應(yīng)力變化等信息激發(fā)出來，以便檢測后對其在 振動中的狀態(tài)及特性進行研究分析。 第二章第二章 側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu)與工作原理側(cè)滑檢

14、驗臺的結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1 汽車車輪側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu) 側(cè)滑臺是使汽車在滑動板上駛過時，用測量滑動板左右移動量的方法來測 量車輪滑移量的大小和方向，并判斷是否合格的一種檢測設(shè)備。側(cè)滑臺分單板 式側(cè)滑臺和雙板式側(cè)滑臺。 2.1.1 雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺的結(jié)構(gòu) 雙板聯(lián)動式側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，由機械部分、測量裝置、指 示裝置等幾部分組成。機械部分包括：左右滑動板、雙搖臂杠桿機構(gòu)、回位裝 置、導(dǎo)向和限位裝置等?；瑒影彘L度有 500mm、800mm 和 1000mm 三種，滑動板 越長精度越高?；瑒影逋ㄟ^滾輪、軌道和 兩板間的杠桿機構(gòu)進行左右等量的相 對運動?，F(xiàn)在大多數(shù)側(cè)滑臺的測量裝置有兩種

15、，一種是電位計式，另一種是差 動變壓式。 圖 2-1 雙板聯(lián)動式側(cè)滑檢驗臺結(jié)構(gòu) 電位計式的測量裝置安裝在圖 2-2 所示的位置。將滑動板的移到 量變?yōu)殡娢挥嬘|點的位移，從而引起電壓量的變化，并傳給指示裝置。 圖 2-2 電位計式測量裝置 電位計式測量裝置的電路原理 如圖 2-3 所示，電位計兩端加上一 定的電壓，當電位計的滑動觸點隨 滑動板移到時，觸點的輸出電壓與 位移量成正比，通過指示計可指示 出對應(yīng)于滑動板的位移量。差動變 壓器式測量裝置的位移傳感器安裝 在如圖 2-4 所示的位置上，由滑動 板帶動位移傳感器的電位計式測量 圖 2-3 裝置的電路原理撥桿產(chǎn)生位移，傳感器輸出與位移量成正比的

16、電壓量，并傳遞 給指示裝置。 圖 2-4 差動變壓器式的位移傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖 2-5 所示。差動變壓器是 將測量信號的變化轉(zhuǎn)化成線性互感系數(shù)變化的傳感器，它的結(jié)構(gòu)如同一個變壓 器，由初級線圈、次級線圈、鐵芯等幾部分組成，如圖 2-5 所示所示。 在初級線圈接入電源 u 后，次級線圈即感應(yīng)輸出電壓 u，滑動板移到時引 起鐵芯的移到，從而引起線圈互感系數(shù)的變化，此時的輸出電壓隨之作相應(yīng)的 變化。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、測量范圍大及使用壽命長。 圖 2-5 差動變壓器式位移傳感器 常用的指示裝置有指針和數(shù)字顯示兩種。指針式指示儀表如圖 2.6 所示， 該儀表把從測量裝置傳遞的滑動板位

17、移量，按汽車每行駛 1km 側(cè)滑 1m 定為一格 刻度指示。因此，滑動板長度為 1m 時，單邊滑動 1mm 時指示一格 2 刻度（側(cè)滑 量單位為 m/km）；滑動板長度為 0.5m 時 0.5mm 指示一格刻度。 圖 2.6 指針式 指示裝置 遵照汽車側(cè)滑臺的檢測標準，常常在指針指示裝置的儀表盤上將側(cè)滑量示值分 為三個區(qū)域：側(cè)滑量 03m/km（in 或 out）為合格區(qū)域或 good 區(qū)域，標記為 綠色；3m/km510m/km（in 或 out）為不合格區(qū)域或 bad 區(qū)域，標記為紅色，當 指針到達這一區(qū)域時并伴有蜂鳴聲報警。 智能型側(cè)滑儀的數(shù)字圖形顯示方式的指示裝置能夠及時記錄側(cè)滑量數(shù)值

18、的 大小，并能夠?qū)?shù)據(jù)進行鎖存，以保證車輪駛離側(cè)滑臺后操作人員能讀取側(cè)滑 量的顯示值。當后輪通過或前輪后退通過滑板時，自動清零復(fù)位，準備下次測 量。從這一點來看，它要優(yōu)越于指針式和常用數(shù)字式側(cè)滑儀表。 2.1.2 單板式側(cè)滑臺的結(jié)構(gòu) 便攜式單板側(cè)滑試驗臺，其結(jié)構(gòu)如圖 2-7 所示。在上下滑動板之間裝有 滾 棒，從而可以使得滑動板沿橫向（左右方向）自由滑動，但縱向不能移到，當 被測車輪從上滑動板上通過時，車輪的側(cè)滑通過輪胎與上滑動板間的附著作用 傳遞給上滑動板，使上滑動板左右橫向滑動（關(guān)于上滑動板滑動的原因同雙板 聯(lián)動式側(cè)滑試驗臺的側(cè)滑板滑動原因相同），通過杠桿機構(gòu)帶動指示偏轉(zhuǎn)，從 而在刻度尺上

19、顯出側(cè)滑量的大小和方向，為了防止?jié)L動棒滑出上下板之外，在 兩板間設(shè)有滾棒和導(dǎo)軌。當車輪通過上滑板后，在回位彈簧的作用下，上滑板 重新回位。 2-7 便攜式單板側(cè)滑試驗臺 另外一種單板式側(cè)滑試驗臺是固定在面上使用，其結(jié)構(gòu)主要特點是在上下滑板 之間裝有位移傳感器，其工作原理同前面雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺的一致。由于這種 試驗臺結(jié)構(gòu)簡單、磨損件少、工作可靠，單板式側(cè)滑試驗臺及其顯示儀表部分 結(jié)構(gòu)外觀如圖 2-8 所示。 圖 2-8 單板側(cè)滑試驗臺儀表、 2.1.3 側(cè)向力與側(cè)滑量雙功能檢驗臺結(jié)構(gòu) 側(cè)滑臺是用來檢驗車輪外傾角和車輪前束匹配狀況是否良好的一種檢測設(shè) 備。但由于側(cè)向力與側(cè)滑量雙功能檢驗臺結(jié)構(gòu)滑動板

20、的橫向移到會釋放積蓄在 左右輪胎與地面間的橫向作用力和能量，與實際行車狀況不符，為更準確地測 出輪胎與地面間的側(cè)向力的大小和方向，可在原有側(cè)滑臺的基礎(chǔ)上，加裝上兩 個測力傳感器（如圖 2-9），測量車輪與地面間的側(cè)向力。如圖 39 所示，在 左右滑動板旁邊安裝了兩傳感器，兩傳感器通過聯(lián)接器與兩滑動板相聯(lián)，它們 的連接與松開只要輕扳手柄就可以完成，聯(lián)接器松開時滑動板可以移到，恢復(fù) 其原有側(cè)滑臺的功能，此時的側(cè)滑量由位移傳感器測出，聯(lián)接器連接時，兩側(cè) 滑板被測力傳感器連接在一起，如同地面一樣穩(wěn)定不動，此時所測得的力就是 行駛時受到的車輪側(cè)向力。因而采用兩個力傳感器可以同時測出左右車輪所受 到的側(cè)向

21、力的大小，為了便于分析，規(guī)定：側(cè)滑板受到的向外的作用力記為負 的側(cè)向力；側(cè)滑板受到向內(nèi)的作用力記為正的側(cè)向力。 圖 2-9 加裝上兩個測力傳感器的側(cè)滑檢測臺 側(cè)向力更能準確反映車輪與地面之間的作用力，診斷車輪定位故障，根據(jù) 實測，側(cè)滑量超過 8m/km 以上的普通轎車車輪間的側(cè)向力高達 1000n 以上。這 么大的側(cè)向力很容易破壞車輪的附著條件使汽車失控，從而證明檢測側(cè)滑量的 重要性。 2.2 側(cè)滑臺的工作原理 2.2.1 雙原理 1 .滑動板僅受到車輪外傾角的作用板聯(lián)動式側(cè)滑臺的工作 以右前輪為例，先討論只存在車輪外傾角（前束為零）的情況。具有外傾 角的車輪，其中心線的延長線必定與地面在一定

22、距離處有一個交點 o，此時的 車輪相當于一圓錐體的一部分，如圖 2-10 所示，在車輪向前或向后運動時，其 運動形式均類似于滾錐。從圖 2-10 可以看出，具有外傾的車輪在滑動滾動時， 車輪有向外滾動的趨勢，由于受到車橋的約束，車輪不能向外移動，從而通過 車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向內(nèi)運動，運動方向如圖 2-10 所示。此 時滑動板向內(nèi)移動的位移量記為 （由外傾角所引起的側(cè)滑分量）。按照約 定，具有外傾的車輪，由于類似于滾錐的運動情況，因而無論其前進還是后退 時所引起的側(cè)滑均為正。反之，內(nèi)傾角車輪引起的側(cè)滑分量為負。 圖 2-10 具有外傾角的車輪在 滑動板上的滾動情況 圖 2-11

23、具有前束角的車輪在滑動板上的滾 動情況 2. 滑動板僅受到車輪前束的作用 僅討論車輪只存在前束角，而外傾角為零時的情況，前束是為了消除具有 外傾角的車輪類似于滾錐運動所帶來的不良后果而設(shè)計的。滑動板僅受到車輪 前束的作用，具有前束的車輪在前進時，由于車輪有向內(nèi)運動的趨勢，但因受 到車橋的約束作用，在實際前進駛過側(cè)滑臺時，車輪不可能向內(nèi)滾動，從而會 通過車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向外側(cè)運動。此時，車輪在滑動板 上做純滾動，滑動板相對于地面有側(cè)向移動，其運動方向如圖 3-11 所示，此時 測得的滑動板的橫向位移量記為 （即有前束引起的側(cè)滑分量）遵照約定，前 進時，由車輪前束引起的側(cè)滑分量

24、小于或等于零。反之，汽車前進時由車輪 前張（負前束）引起的側(cè)滑分量 大于或等于零。 當具有前束的車輪后退時，若在無任何約束情況下，車輪必定向外側(cè)滾動， 但因受到車橋的約束作用，雖然其存在著向外滾動的趨勢，但不可能向外滾動， 從而會通過其與滑動板間的附著作用帶動滑動板向內(nèi)側(cè)移動，其運動方向如圖 311 所示。此時測得的滑動板向內(nèi)的位移量記為 ，按照約定具有前束角 的車輪在后退時，若在無任何約束的情況下車輪必定向外側(cè)滾動，但因其受到 車橋的約束作用，側(cè)滑分量 大于或等于零。反之，僅具有前張角的車輪在后 退時，通過側(cè)滑臺所引起的側(cè)滑分量 小于或等于零。 綜上可知，僅具有前束的車輪，在前進時駛過側(cè)滑臺

25、時所引起的側(cè)滑分量 為負值，在后退時駛過側(cè)滑臺所引起的側(cè)滑分量為正值。反之，僅具有前張角 的車輪，在前進駛過側(cè)滑臺時所引起的側(cè)滑分量為正值，在后退時駛過側(cè)滑臺 所引起的側(cè)滑分量為負值。 3. 滑動板受到車輪外傾角和前束角的同時作用 汽車轉(zhuǎn)向輪同時具有外傾角和前束角，在前進時外傾所引起的側(cè)滑分量 與前束所引起的側(cè)滑分量 的方向相反，因而兩者互相抵消。在后退時兩 者方向相同，兩分量互相疊加。在外傾角即前束值不大的情況下，可以認為 和 在前進和后退的過程中，側(cè)滑分量數(shù)值不變。設(shè)車輪在前進時通過側(cè) 滑臺所產(chǎn)生的側(cè)滑量為 a,在后退時的側(cè)滑量為 b，則可得到下述結(jié)論（在遵循 上述對側(cè)滑量的符合約定的條件

26、下）： b 大于和等于零，且 b 大于和等于 a 的絕對值。 另外，如果我們假設(shè)前進時的側(cè)滑量就是 和 簡單疊加（或抵消）關(guān) 系，則還可以得出下列結(jié)論： （1） 若前進時的側(cè)滑量 a 大于一定的正數(shù)，后退時的側(cè)滑量 b 大于另一正數(shù)， 則側(cè)滑量主要是由外傾所引起的。 （2） 前進是的側(cè)滑量 a 小于一定的負數(shù)，后退時的側(cè)滑量 b 大于某一正數(shù)， 則側(cè)滑量主要是由前束所引起的。 （3） 外傾角引起的側(cè)滑量 ； 前束所引起的側(cè)滑量 。 遵循上述分析和討論，我們可以得到其余三種組合情況下側(cè)滑臺板的運動 規(guī)律，從車輪外傾、車輪內(nèi)傾、車輪前束和前張四個因素中判斷出是哪個因素 主要引起車輪側(cè)滑的故障。因此

27、可有效地指導(dǎo)維修人員調(diào)整車輪前束及車輪外 傾角。 4. 單板式側(cè)滑臺的工作原理 如圖 2.12 所示，汽車左前輪從單滑動板上行駛，右前輪從地面上行駛。若 右前輪正直行駛無側(cè)滑，即側(cè)滑角 為零，而左前輪具有側(cè)滑角 向內(nèi)側(cè)滑 時如圖 2.12（a）所示。通過車輪與滑動板間的附著作用帶動滑動板向左移動 距離 b。若右前輪也具有側(cè)滑角 ，同樣右前輪相對左前輪也會向內(nèi)側(cè)滑，此 時，滑動板向左移動距離 c，并由于左前輪同時向內(nèi)側(cè)滑為 b，則滑動板的移動 距離為兩前輪向內(nèi)側(cè)滑量之和，即 b+c，如圖 2-12（b）所示。 圖 2-12 單板式側(cè)滑檢測臺的測試分析 上述 b+c 距離可反映出汽車左右車輪總的側(cè)

28、滑量及側(cè)滑方向。也就是說， 采用單板式側(cè)滑臺測量汽車的側(cè)滑量時，雖然是一側(cè)車輪從滑動板通過，但測 量的結(jié)果并非是單輪的側(cè)滑量，而是左右輪側(cè)滑量的綜合反映。此側(cè)滑量與汽 車駛過臺板時的偏斜度無關(guān)。根據(jù)這一側(cè)滑量可以計算出每一邊車輪的側(cè)滑量， 即單輪的側(cè)滑量為（b+c）/2。 第三章第三章 四輪定位儀的檢測工作原理及結(jié)構(gòu)四輪定位儀的檢測工作原理及結(jié)構(gòu) 目前常用的定位儀有拉線式、光學(xué)式、電腦拉線式和電腦激光式四種，它 們的測量原理是一致的，只有采用的測量方法（或使用的傳感器的類型）及數(shù) 據(jù)記錄與傳輸?shù)姆绞讲煌?，這里僅介紹四輪定位儀可測量的幾個重要檢測項目 的測量原理。 3.1 車輪前束和推力角的測量

29、原理 在下來前束時，必須保證車體擺正且方向盤位于中間位置，為了提供車輪 前束值（或前束角）的測量精度，無論是拉線式、光學(xué)式還是電腦式的四輪定 位儀，在檢測車輪前束之前，常通過拉線或光線照射或反射的方式形成一封閉 的直角四邊形如圖 3.1 所示。將待檢車輛置于此四邊形中，通過安裝在車輪上 的光學(xué)鏡面或傳感器不僅可以檢測前輪前束、后輪前束，還可以檢測出左右車 輪的同軸度（即同一車軸上的左右車輪的同軸度）及推力角。因為四輪定位儀 系統(tǒng)采用的傳感器不同，測量方法亦有所不同，這里僅就光敏三極管式傳感器 來說明一下車輪前束的測量原理。 圖 3.1 光敏三極管為近紅外線接收管，是一種光電變換器件，它的結(jié)構(gòu)與

30、外形如圖 2 所示。其工作狀態(tài)為：不加電壓，利用 pn 接在受光射時產(chǎn)生正向電壓的原理， 把它作為微笑光電池。在光敏三極管后面接一些用于接收信號的元件，以便及 時對光敏三極管上所獲得的信號進行分析處理。 安裝在兩 前輪和兩后輪上的 光敏三極管式傳感 器均有光線的接收 和發(fā)射（或反射） 功能，通過它們間的 發(fā)射和接收剛好能 形成 類似于圖 3-2 所示 的四邊形。在傳感 圖 3-2 器的受光面上等距離地將光敏三極管排成一排，在不同位置光敏三極管接收到 光線照射時，該光敏管產(chǎn)生的電信號就代表了前束角或推力角的大小。下面進 行具體說： 當前束為零時，在同一軸左右輪上的傳感器發(fā)射（或反射）出的光束應(yīng)重

31、 合。當檢測出上述兩條光束相平行但不重合，說明此時左右兩車輪不同軸（即 車發(fā)生了錯位），可以依據(jù)此時光敏管輸出偏離量的信息，測量出左右輪的軸 距差。 當左右輪存在前束時，在左輪傳感器上接收到的光束位置會相對于原來的 零點位置有一偏差值（注意正負號），這一偏差值即表示右側(cè)車輪的前束值 （或前束角）；同理，在右傳感器上接收到的光束位置相對于原來零點位置的 偏差值則表示左側(cè)車輪前束值（或前束角）。其測量原理的簡單示意圖如圖.3- 4 所示。 圖 3-3 圖 3-4 依據(jù)上述檢測原理，同時可以檢測出位于該四邊形內(nèi)的待檢車輛前后軸的平行 度（即推力角的大小和方向）,其檢測原理的簡單示意圖如圖 4 所示。

32、同理，通 過安裝在后輪上的傳感器，我們可以檢測出后輪前束值（后輪前束角）的大小 和方向。 3.2 主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的測量原理 車輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角這三個測量參數(shù)的測量都是關(guān)于角 度的測量，除了光學(xué)式四輪定位儀測量車輪外傾角和車輪前束時，采用的不是 測量角度的傳感器，其余各種類型的四輪定位儀均是采用測量角度的傳感器， 包括車輪前束角都可以用角度傳感器直接或間接測量。 主銷后傾角和注銷內(nèi)傾角不能直接測出，只能用建立在幾何關(guān)系上的間接 測量。為了容易理解測量原理，我們不妨先從感性上來認識。 以套筒扳手為例，先將扳手桿垂直立于桌面上，扳手接桿與視線垂直并使 扳手接桿保持水平，此桿即

33、為轉(zhuǎn)向節(jié)軸（面向車頭看為左前輪軸） 。將扳手桿下 端向自己面前偏轉(zhuǎn)一個角度，即形成主銷后傾角，然后由此位置繞扳手手柄軸 線分別向里、向外各轉(zhuǎn)動角，這時就會發(fā)現(xiàn)扳手接桿繞水平面分別向上、向下 偏轉(zhuǎn)了角。 注銷內(nèi)傾角的測量原理，在扳手接桿頭部系上一長接桿，長接桿與扳手接桿 垂直。將扳手直立于桌面，使長接桿保持水平位置并與視線垂直，再將扳手柄 下端向里偏轉(zhuǎn)一個角度，即形成注銷內(nèi)傾角（相當于從左前輪外側(cè)看） ，然后由 此位置繞扳手手柄軸線分別向左、向右各轉(zhuǎn)角，這時又會發(fā)現(xiàn)接桿分別沿逆時 針、順時針方向轉(zhuǎn)動了角。 3.2.1 主銷后傾角的測量原理 以左前輪為例，當車輪向左右各轉(zhuǎn)動20，zo 為主銷軸線，

34、ob 為轉(zhuǎn)向 節(jié)車輪軸線，四邊形 defg 表示水平面，四邊形 hijk 相對于平面的夾角為主銷 后傾角。lmnp 平面是與主銷垂直相交的平面，該平面是 hijk 平面以 st 為軸轉(zhuǎn) 動角（主銷內(nèi)傾角）形成的，od 為車輪向左轉(zhuǎn)動 20時轉(zhuǎn)向節(jié)軸平面的方向。 線段 ld、ab 、ab、a”b” 、mi、fn 和 kp 均是水平面 defg 上的鉛垂線。 上式表明為一特定角度時，主銷后傾角測量角存在唯一確定關(guān)系。通常規(guī) 定轉(zhuǎn)角為 20，2sin0.68404，故有： （1）即主銷后傾角為實際測量角度的 1.461 倍。這樣，用 1.461 倍的關(guān)系 標定儀器，就可直接讀主銷后傾角。 3.2.2

35、 主銷內(nèi)傾角的測量原理 仍以左前輪為例，當車輪向左右轉(zhuǎn)動時，zo 為主銷軸線，oc 為轉(zhuǎn)向節(jié)軸 線方向，oe 為與車輪平面平行且水平的線段。同（1）所述，四邊形 defg 表示 水平面，四邊形 hijk 相對于水平面的夾角為主銷后傾角。四邊形 lmnp 為與主 銷垂直相交的平面，該平面是 hijk 平面以 st 為軸轉(zhuǎn)動角（主銷內(nèi)傾角）形成 的，oe 是車輪向右轉(zhuǎn)動 20，垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)軸線且在水平面內(nèi)的線段，of 是 車輪向左轉(zhuǎn)動 20時，垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)軸線且在水平面的線段。由主銷內(nèi)傾角的 測量計算圖得（推導(dǎo)工程略）： 上式表明當為一特定角度時，主銷內(nèi)傾角與測量角存在唯一確定關(guān)系。通 常規(guī)定轉(zhuǎn)角

36、為 20，2sin0.68404，故有： 即主銷內(nèi)傾角為實際測量角度的 1.461 倍，這樣，用 1.461 倍的關(guān)系標定儀 器，就可以直接讀主銷內(nèi)傾角。 經(jīng)過上述兩部分的分析推導(dǎo)，了解了主銷后傾角、注銷內(nèi)傾角的測量原理。 但必須指出，在上述兩部分推導(dǎo)工程中提及的、為車輪向右轉(zhuǎn)動 20時，傳感 器所測得的實際角度值；、為車輪左轉(zhuǎn)動 20時傳感器所測得的角度值。在實 際測量中，只要按照公式（1） 、 （2）換算即可?，F(xiàn)常見的四輪定位儀在出廠前 就已用上述兩式對儀表進行了標定，因此，可直接讀主銷傾角實際測量值。 雖然四輪定位儀的類型有所不同，但它們測量主銷傾角的原理是相同的，所不 同的僅僅是它們各

37、自采用的測量角度的傳感器不同而已，為了便于理解四輪定 位儀的測試過程檢測方法，下面簡單介紹幾種常見的測量角度的傳感器： （1）光電編碼器，基本上可以分為兩大類：圓光柵編碼器和絕對式編碼器。 它們的特點是：結(jié)構(gòu)緊湊、信號質(zhì)量好、穩(wěn)定可靠和抗干擾能力強。 （2）光電電位器式角度傳感器，沒有金屬絲電刷造成的摩擦力矩，其優(yōu)點 是：分辨率高、壽命長、掃描速度快。缺點是：輸出電阻大、輸出信號要經(jīng)過 阻抗匹配變換器。 另外用于測量角度的傳感器還有電感式傾斜傳感器、小型雙軸斜度傳感器 和電位式傳感器。 3.3 轉(zhuǎn)向 20時前張角的測量原理 汽車使用時，由于前輪的碰撞沖擊、長期在不平的路面上行駛和經(jīng)常采用 緊急

38、剎車，對車輛的沖擊作用都可能引起轉(zhuǎn)向梯形的變形。因此會造成汽車在 轉(zhuǎn)向行駛工程中前輪異常磨損，操縱性變差并間接影響汽車的動力性和燃油經(jīng) 濟性。 為了檢測汽車的轉(zhuǎn)向梯形臂與各連桿是否發(fā)生變形，在四輪定位儀中均設(shè) 置了轉(zhuǎn)向 20時，前張角的檢測項目。其測量方法為：讓被檢車輛前輪停在轉(zhuǎn) 盤中心出，右輪沿直線行駛方向向右轉(zhuǎn) 20時進行測量；左輪沿直線行駛方向 左轉(zhuǎn)動 20時進行測量（該轉(zhuǎn)向角可直接從轉(zhuǎn)盤上的刻度讀出） 。具體作法如 下： 右前輪向右轉(zhuǎn) 20，讀取左前輪下的轉(zhuǎn)盤上的刻度 x，則 20-x 即為所要 檢測的轉(zhuǎn)向 20時的前張角。 一般汽車在出廠時都已給出 20-x 的合格范圍，將測量值與出

39、廠值進行比較即可檢 測出車輛的轉(zhuǎn)向梯形臂與各連桿是否發(fā)生了變形，如果超出標準值或左右轉(zhuǎn)向前張角部一 致，則說明該車的轉(zhuǎn)向梯形臂和各連桿已發(fā)生了變形，需要進行校正、調(diào)整或更換梯形臂 和各連桿。 汽車四輪定位儀的組成原理和零件部件工作原理 四輪定位儀涉及了機械、光學(xué)、 電子、計算機軟件、數(shù)學(xué)模型等多項領(lǐng)域的知識，從構(gòu)成來看，四輪定位儀主 要由上位機和下位機組成。上位機包括箱體、電腦主機、顯示器、打印機、軟 件、通訊系統(tǒng)。下位機由測量傳感器、夾具、轉(zhuǎn)角盤組成。 箱體：位于四輪定位儀前方，里面有計算機、打印機、顯示器、鍵盤、鼠 標以及夾具傳感器或夾具反像板等。 電腦主機：它是運行主程序的載體，可以是電

40、腦市場的組裝機、品牌機、 商用機。 軟件：即所用的操作系統(tǒng)和四輪定位儀應(yīng)用程序，與電腦主機共同決定了 可視性、操作性、功能穩(wěn)定性、測量速度等因素。操作系統(tǒng)可以是 windows98、windows2000、windowsxp。 通訊系統(tǒng)：分為有線與無線、藍牙等方式。使用那種方式?jīng)Q定了使用的方 便快捷性。 測量傳感器：它是測量車輛四輪的尺子，決定了整機的測量精度。也從側(cè) 面反映了四輪定位儀的技術(shù)屬性。傳感器由殼體、單片機主板、傳感元件（液 體、光學(xué)或純光學(xué)及 ccd）、通訊系統(tǒng)、電池等部分組成。所用元器件多，非 常精密，費用高。 夾具它是把測量傳感器固定在車輛的輪子上的裝置。四個夾具和測量傳感

41、器有一定的協(xié)調(diào)性，決定了其測量值是否標準準確。 目前市場上常見的四輪定位儀的檢測方式主要有：激光、psd、ccd 及 3d。 激光是一種平行光束。由于激光都是以平行的直線束輸出的，其束度的測 量范圍較窄，無補償且需人工計算推力線，其測量精度低，檢測速度慢。因光 大與刻度的關(guān)系，而且激光很容易受外界干擾，因此用激光做光源應(yīng)用于四輪 定位儀并不理想。并且激光對人眼視力有一定傷害，得不到安全認證。 psd 又稱光電位置傳感器。它的工作原理是：當 psd 的受光面某一位置存 在光照的情況下，其輸出電流會有相應(yīng)變化，從而可以得到光照位置，它是一 種模擬器件。它只能測量單一光點。psd 的溫度漂移嚴重并且

42、受環(huán)境光線的影 響。溫度變化可以使其輸出的零位變化幾十毫伏，光線的影響使系統(tǒng)取值不穩(wěn) 定，這兩項疊加在一起，便使 psd 失去了測量精度和設(shè)備穩(wěn)定性。 ccd 是一種半導(dǎo)體數(shù)字元器件（又稱光電藕合器件），它分為線陣 ccd 和面 陣 ccd 兩種。它是在一塊硅面上集成了數(shù)千個各自獨立的光敏元，當激光照射 到光敏面上時，受光光敏元將聚集光電子，通過移位的方式，將光量輸出，產(chǎn) 生光位置和光強的信息，ccd 無溫度系數(shù)、使用壽命長具有良好的環(huán)境適應(yīng)能 力等特點。現(xiàn)在國內(nèi)大多使用此 ccd 測量傳感器，但這種傳感器具有機械加工 精度高，電子元器件的維護，使用時要求小心怕碰，并在一定時間要做次校正。 制

43、造成本及配件價格高。 3d（三維）測量方式是采用數(shù)字圖像識別技術(shù)，用數(shù)字 ccd 相機采集裝在 車輪采像板上的圖像信息，以測量出車輪的相對數(shù)值，通過前后移動車輛，由 ccd 攝像頭同時采集采像板信息，電腦計算出其坐標和角度，通過軟件三維重 建，就能實時顯示四輪的三維狀態(tài)。這是一種相當先進的測量方式，利用圖像 識別技術(shù)，無需校正，具有測量精度高，無誤差，操作簡單等優(yōu)點（相對四輪 定位儀，三維重建技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在醫(yī)療、工業(yè)、公安、軍事已經(jīng)非常普 及）。并且制造成本非常低，僅有兩個（四個，一輪對應(yīng)一個）ccd 攝像頭和 四個采像板（成本配件價格低無電子元器件）和夾具。軟件也具有非常的開發(fā) 優(yōu)勢，可以實現(xiàn)三維重建，動畫調(diào)整，四輪結(jié)構(gòu)顯示，輪胎直徑，實時三維測 量數(shù)據(jù)，板金車身測量，照相等功能?？梢耘c電腦檢測儀，車輪平衡機，發(fā)動 機分析儀，車身校正儀等測量儀器通過藍牙結(jié)合在一臺主機上。這是今后發(fā)展 方向，通過軟件可以實現(xiàn)更多四輪定位儀的賣點。 從生產(chǎn)成本上，3d 的售價比 ccd 的應(yīng)還要低，因 3d 的成本只用兩個數(shù)字 ccd，采像板無電子元器件，無需維護。而 ccd 四輪定位儀用了四個或八個 ccd 傳感器，ccd 測量傳感器還有單片機、無線藍牙通訊系統(tǒng)、電池等電子元器件 故障率高，壽命短。3d 四輪定位儀即使使用高像素 ccd（專業(yè)數(shù)字 ccd）+專業(yè) 采集卡和高密集采像板提高