案例分析之四輪定位

1、故障案例分析 車輛轉向橋在保證汽車轉向功能的同時，應使轉向輪有自動回正作用，以保證汽車穩(wěn)定的直線行駛。即當轉向輪在偶遇外力作用發(fā)生偏轉時，一旦作用的外力消失后，應 能立即回到原來直線行駛的位置。這種自動回正的作用是轉向輪的定位參數來保證的。1.主銷后傾角 設計轉向橋時，使主銷在汽車的縱向平面內，其上部有一個向后的一個傾角，即主銷軸線和地面垂直線在汽車縱向平面內的夾角。11主銷后傾角能形成回正力矩。當主銷具有正的后傾角時，主銷軸線與路面交點將位于車輪與路面接觸點的前面。因此，車輪是從前方被拉著前進的，這個拉力減少車輪的干擾力，從而保持直線穩(wěn)定行駛。當汽車直線行駛時，若轉向輪由于轉向操作或受到外力

2、作用而有偏轉，這就產生了側向力（如圖示F2和F2），它的方向正好與轉向操作力及其它外力的方向相反。這時，由于主銷后傾角產生的拖距，這些側向力起到圍繞主銷軸線旋轉力的作用，T=F2拖距L，驅動力（離心力）P越大，反作用力的分力（側向力）F2也就越大，所產生的回正力矩T也就越大。任何作用在銷軸上的力都將使車輪偏轉到與加力方向相同的位置。在此力矩T作用下，將使轉向輪回到原來的中間位置，從而保證車輛的直線行駛 ，故此力矩T稱為穩(wěn)定力矩。但穩(wěn)定力矩不宜太大，否則 在轉向時為了克服該穩(wěn)定 力矩，駕駛員要在轉向盤上施加較大的力（即轉向沉重），而且太大的主銷后傾角會造成操作方向后回正太快。因穩(wěn)定力矩T的大小取

3、決于主銷軸線延長線與輪胎著地點之間力臂的長短（即拖距的大?。６Ρ鄣拈L短以取決于主銷后傾角的大小 ，現在一般采用的后傾角不超過2-3度，現代高速汽車則于輪胎氣壓降低，彈性增加，而引起穩(wěn)定力矩增大，因此后傾角可以減小到接近于零，甚至于是負值。一般情況下，車輛是向著后傾角較小的一側跑偏。12正的主銷后傾角使左前心軸（轉向節(jié)羊角）在左轉向時向路面傾斜，這種轉向節(jié)的向下運動會使輪胎壓進地面，由于這是不可能的，所以左懸掛和底盤被升起，產生了一個使方向恢復回正的扭矩，由于這個扭矩的作用試圖使車身回到水平位置并且保持車輛的直線行駛，保證了車輛的直線行駛的穩(wěn)定性。過大的正的主銷后傾角增大了左轉向時左前心軸（

4、轉向節(jié)羊角）向下傾斜，這增加了底盤的升高，因此過大的主銷傾角增大了轉向用力，即轉向會沉重。在右側心軸也有同樣的情況，只不過是右側心軸向下傾斜。過大的主銷后傾角可能導致不平順的行駛狀況，因為主銷中心線實際上可能是指向一些路面不平處的，在低速行駛時大的主銷后傾角會導致前輪左右擺振。小角度的主銷后傾角或負的后傾角可減小這種情況的發(fā)生（提高低速平順性）。正的主銷后傾角多用于大多數的前輪驅動的車輛。一些廠家建議左前輪的正主銷后傾角比右邊的小一些平抵消由路拱引起的轉向拉力。如果主銷后傾角用來抵消路拱的影響，兩只前輪的外傾角應相同。正的主銷后傾角的重要性有以下幾點：正的主銷后傾角有助于前輪在轉向后回到直線行

5、駛的位置 正確的主銷后傾角能改善車輛的方向穩(wěn)定性過大主銷后傾角導致行駛不平順過大的主銷后傾角加劇前輪擺振左前輪可以調節(jié)的小點的主銷后傾來抵消路拱的影響。當后懸掛彈簧彈性減弱或車輛過載時，前輪的正的主銷后傾角會變大，這就解釋了為什么卡車嚴重過載時前輪可能發(fā)生擺振。如果有人提高了后懸掛的高度并超過了廠家規(guī)定，前輪正的主銷后傾角變小，這時前輪主銷后傾角可能會由正變負或減小，這就解釋了當后懸掛升高時，車輛的方向穩(wěn)定性和控制性會降低的原因。大多數前輪驅動的車輛采用麥弗遜式前懸掛并設置較小的正主銷后傾角。因此滑柱上支座向后傾斜。對于這種懸掛，如果它的高度降低，后傾角變小。升高則后傾增大。負的主銷后傾角無助

6、于在轉向后前輪的回正負的主銷后傾角導致方向失穩(wěn)并減弱對方向的控制 負的主銷后頃角消除了前輪的擺振負的主銷后傾角減輕了傳到懸掛與底盤的路面沖擊。2.主銷內傾角（SAI） 主銷在汽車的橫向平面內，其上部向內傾斜而產生一個角度，即主銷軸線與地面垂直線在汽車橫向平面內的夾角，稱為主銷內傾角。21主銷內傾角也有使車輪自動回正的作用。當轉向軸線向車輛中心傾斜并且車輪處于直行位置時，轉向節(jié)的高度距離底盤最近。由于重力的作用，這使得車輛的高度被降低，當轉向輪在外力作用下同中間位置偏轉一個角度時，每個轉向節(jié)沿一條弧線運動，車輪的最低點將下陷入路面 以下 。但實際上車輪下邊緣不可能陷入路面 以下 ，而是將轉向車輪

7、邊同整個汽車 前部向上抬起一個相應的高度。這樣，汽車本身的重量有使轉向輪回到原來的中間位置的效應。22因為轉向輪以轉向主銷軸線為中心，以主銷偏距為半徑向左或向右轉動。轉向阻力以偏距為力臂作用于主銷軸線，產生一個阻礙轉向的力矩，主銷偏距越大，此力矩越大，即轉向阻力也就越大。主銷的內傾還使得主銷軸線與路面交點到車輪中心平面與地面交線的距離減?。雌鄿p小），從而可減少轉向時駕駛 員加在轉向盤上的力，使轉向操縱輕便。23主銷內傾角可減小從轉向輪傳到轉向盤上的沖擊力。如果偏距過大，由于驅動或制動的力就會在轉向軸線周圍產生一種扭矩，其扭矩的大小與偏距的大小成正比關系。同時，對車輪施加的任何路面沖擊都會使

8、方向盤突然跳動或反沖。這些現象可以通過縮小偏距量來得到改善。如果汽車左右輪主銷內傾角不同的話，行駛時，車輛將向內傾小（在偏距）的車輪一側跑偏。但這個距離不宜過小，即內傾角不宜過大，否則在轉向時車輪繞主銷偏轉的過程中，輪胎與路面將產生較大的滑動，因而增加了輪胎與路面間的磨擦阻力。這不僅使轉向變得沉重，而且加大了輪胎的磨損。因此，一般內傾角不大于8度。主銷內傾角是在前大梁設計中保證的，由機械加工來實現。麥弗遜式懸掛有一個較大的主銷內傾角（13-18度），比后輪驅動車輛的雙橫臂懸掛的內傾角（6-8度）大一些。前輪驅動車輛需較大的主銷內傾角以獲得方向穩(wěn)定性，主銷內傾角較大即主銷偏距較?。慊蜇摚?，用以

9、防止因剎車或駛過障礙路面造成的轉向輪沖擊傳到方向盤，并減小因突然加速時的驅動力繞主銷產生的力矩轉向。由于主銷內傾角有助于維持前輪處在中間位置，因而它實際上減少了對大的正主銷后傾角的需求。3.車輪外傾角 除了上述主銷后傾角與主銷內傾角兩個角度保證汽車穩(wěn)定直線行駛外，前輪外傾角也具有定位的作用。車輪外傾角是通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的夾角。車輪外傾角是輪胎磨損角之一。在早期的汽車中，給正的車輪外傾，以便改善前橋的耐用性前使輪胎與路面成直角接觸，以防止因道路中間比兩邊高而造成的輪胎不均勻磨損。如果空車時車輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時車橋將因承載變形而可能出現車輪內傾

10、，這將加速汽車輪胎的偏磨。另外，路面對車輪的垂直反作用力沿輪轂的軸向分力，將使輪轂壓向輪轂外端的小軸承，加重了外端及輪轂 緊固螺母的負荷，降低了它們的使用壽命。因此，為了使輪胎磨損均勻和減輕輪轂外軸承的負荷，安裝車輪時應預先使車輪有一定的外傾角，以防止車輪內傾。但是，外傾角也不宜過大，否則會使輪胎 產生偏磨損。在高速行駛急轉彎時，離心力促使車輛重心向轉向外側移動，車輛較多的重量轉移到車輛的外側的車輪，因而彎道外側的前懸掛受壓向下移而內側向上提高 。這時，內側輪的正外傾角減小而內邊緣得以與路面較好地接觸以阻止側向打滑。同時，外側車輪向正外傾角更大的方向傾斜，這使車輪外邊緣得以與路面較好地附著以阻

11、止側滑。經常高速轉向易使胎冠邊緣磨損。在現代汽車中，懸架和車橋的強度比過去的汽車都有要好，并且路面也平坦了很多。結果是車輪定位正在趨向于零車輪外傾或負車輪外傾，事實上，負車輪外傾角更有利于車輛轉彎時的操控性。這是因為在車輛拐彎時總是伴有離心力，輪胎迫使車輛用比駕駛員想要的更大弧形轉向，除非車輛能產生足夠大的反力，這種反力叫做向心力，來平衡離心力。這種向心力是由于輪胎與路面之間產生磨擦，由胎面變形和側滑行產生的。這種力叫側向反作用力。在向外傾輪胎施加垂直載荷時，在水平方向產生一個力，叫車輪外傾推力。外傾推力對于負外傾的車輪時，是指向于車輪內側的，而正外傾角的車輪是指向外側的。在轉彎時，因為車輛偏

12、傾于外側，輪胎的外傾向正的方向變得更大，而對車輛內側的車輪外傾推力就減小，并且側向反作用力也減小。因此在轉彎過程中負車輪外傾能抑制輪胎的正外傾并有助于保持良好的側向反作用力，即有利于車輛在彎道上的操控性能。4.車輪前束 車輪有了外傾角后 ，在滾動時就類似于滾錐，從而導致兩側車輪向外滾開。由于轉向橫拉桿和車橋的約束使車輪不可能向外滾開，車輪將在地面上出現 邊滾邊滑的現象 。從而增加了輪胎 的磨損 。為了消除車輪外傾帶來的這種不良后果，在安裝 車輪時，使兩側車輪的中心面不平行，兩輪前邊緣距離小于后邊緣距離 ，這兩個距離之差就稱為車輪前束。這樣可使車輪在每瞬時的滾動方向接近于向著正前方，從而在很大程

13、度上減輕和消除了車輪外傾角而產生的不良后果 。 近年來隨著負前輪外傾的不斷普及及輪胎、懸掛性能的不斷改進，設法抵消前輪外傾帶來的不良已無必要。前束的初始目的已變?yōu)榇_保車輛的直線行駛穩(wěn)定性。當車輛行駛在傾斜路面上時，車身就會傾向一側，。車輛 將有向車身傾斜方向轉向的趨勢。如果各輪的前端都轉向內側（前束）時，車輛試圖按車身傾斜的相反方向運動。結果是保持了車輛的直線穩(wěn)定性。如果前束過大，側滑力會使輪胎有均勻磨損，如果后束過大，則難以保證直線穩(wěn)定性。5.前驅車輛的后輪外傾角和后輪前束 在FF前置前驅的汽車上，后輪是從動輪，汽車的驅動力通過縱臂（大梁的縱梁）作用于后軸上，當汽車行駛時，在驅動力的作用下，

14、后軸將產生一定彎曲，使車輪出現 前張現象 ，而預先設置的前束角就是用來抵消這種前張的。后輪外傾角有兩個作用：1.由于 外傾角是負值，可增加車輪接地點的跨度，增加汽車的穩(wěn)定性。2.負外傾角是用來抵消當汽車高速行駛且驅動力較大時，車輪出現 的負前束（前張），以減少輪胎的磨損。案例:題目：四輪定位在車輛跑偏中的影響一 故障現象：一輛HONDA Accord2.2在行駛過程中偏右，且方向自動回正性能差。二 故障診斷：接到此車后，首先對該車車主進行詢問，得知次車在一次小事故中碰撞到右前輪，當時的情況是右前輪在與路基的接觸中、嚴重起包，并且更換了右前輪。先進行常規(guī)檢查，輪胎氣壓，減震器，輪胎的尺寸都無問題

15、，但前輪的輪胎內側有偏磨的跡象。然后去試車，結果同車主所描述的一樣，這輛車在平整的路面上行駛時方向總是偏右，而且操縱方向盤時感覺有發(fā)飄感覺。在這時維修人員提出先作四輪定位檢查，車主同意了，檢查結果如下：左右標準值/最大公差前軸前輪外傾角-012+005000/+000/-000主銷后傾角+245+155+100/+245/-100主銷內傾角+300+253前束+0.7mm-3.6mm+0.0mm/+0.9mm/-0.9mm總前束-2.9mm+0.0mm/+2.0mm/-2.0mm后軸后輪外傾角-105-044-330/+030/-030前束+0.5mm+1.6mm+0.9mm/+0.4mm/-

16、0.4mm總前束+2.1mm+2.0mm/1.0mm/-1.0mm驅動角+003通過上表內的檢測結果，維修人員判斷右前輪的主銷后傾角過小是造成車輛跑偏的原因，進而推該車在上次的碰撞中使右前輪的懸掛變形向后移動，使后傾角變小。維修人員又測量了兩側的輪距，比較后發(fā)現右側輪距比左側小5mm。三、維修方案：舉起車輛，對車輛的底攔，特別是右前輪處進行檢查，右前輪處的各部件似乎都沒有損壞，對照以往的經驗，維修人員決定減少左前輪主銷后傾角來補嘗右側的損失，從而使兩側一致。舉升車輛，拆下左前輪，下檔泥板，減震器下固定叉臂，進而將左側的半徑桿拆下，增加調整墊片使左側的后傾角變小，然后依次裝好所拆下的零件，測量輪

17、距，結果兩側一致，再一次的對車輛做四輪定位調整檢查，結果如下：左右標準值/最大公差前軸前輪外傾角-012+005+000/+100/-000-012主銷后傾角+200+155+100/+245/-100-012主銷內傾角+301+253前束+0.2mm+0.3mm+0.0mm/+0.9mm/-0.9mm總前束+0.5mm+0.0mm/+2.0mm/-2.0mm后軸后輪外傾角-105-044-330/+030/-030前束+0.8mm+0.7mm+0.9mm/+0.4mm/-0.4mm總前束+1.5mm+2.0mm/1.0mm/-1.0mm驅動角+000維修人員再次試車，車輛在這次的行駛中沒有再

18、跑偏，回到修理廠，對所維修處進行再一次檢查后，交車。幾天后，該客戶再次返回廠里，這次客戶對跑偏并沒有異議，但客戶反映；維修后方向盤的操縱性能好象不如以前好，在中高速時感覺發(fā)飄，且方向回正性能變差。接到客戶的抱怨，難修人員首先想證實客戶的描述，考慮到客戶是一位有相當駕齡的司機的時候，他請一位經驗豐富的師傅與自己一同去試車。首先對回正性能進行檢查。將汽車向右打方向直到接近最大轉向角，然后松開方向盤，輕啃加速踏板，車輛繼續(xù)向右行駛過去，用手向左回方向，能感覺到的確有一些阻力。跑到80km/h以上，方向有輕飄飄的感覺，輕輕的動一下方向盤，車輛的行駛方向就會改變，用句俗話說，就是路感減小了。回到廠里，首先檢查減震器，減震器并沒漏油，用手壓車體，減震器的反映也正常。想到減震與方向回正并沒有太大關系時維修人員判斷不會是其它的問題。對輪胎與轉向系統(tǒng)進行檢查，結果也無異常。這時維修人員有注意起上次的事故了，他帶著疑問向經驗比他大的師傅請教，師傅建議將主銷后傾角調大些。Accord車的前懸掛是麥佛遜雙撐桿，減掉左邊新加的墊片增加左側的后傾角，但右側卻無法將后傾角加大，維修人員再次對右前輪部位處進行仔細的檢查，這次他決定拆下零件檢查。在對右前下懸掛臂