畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）研究四輪定位對(duì)汽車(chē)行駛性能的影響及檢測(cè)與調(diào)整分析

1、鄭州電子信息摘要針對(duì)目前轎車(chē)為了適應(yīng)高速行駛的穩(wěn)定性要求，本文以發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)形式的轎車(chē)為研究對(duì)像，研究四輪定位對(duì)汽車(chē)行駛性能的影響。對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了研究和分析，如：行駛跑偏，車(chē)輪側(cè)滑，操縱穩(wěn)定性，輪胎異常磨損等。文章最后介紹利用四輪定位儀排除故障的方法。關(guān)鍵詞：四輪定位，行駛跑偏，操縱穩(wěn)定性，檢測(cè)與調(diào)整 目錄前言41四輪定位概述51.1四輪定位參數(shù)定義51.2 測(cè)量原理與測(cè)量要求61.3四輪定位儀組成112對(duì)汽車(chē)行駛性能的影響142.1車(chē)身空氣阻力對(duì)前輪定位參數(shù)的影響142.2四輪定位對(duì)車(chē)輪側(cè)滑的影響182.3前輪定位及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)操穩(wěn)性能的影響232.4四輪定位對(duì)行駛跑偏的影響26

2、2.5四輪定位對(duì)輪胎壽命的影響302.6四輪定位的發(fā)展趨勢(shì)313檢測(cè)與調(diào)整343.1故障診斷程序343.2調(diào)整技術(shù)研究374結(jié)論41致謝42參考文獻(xiàn)43前言目前中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)發(fā)展迅速。從整體上看中國(guó)汽車(chē)工業(yè)，仍然是一個(gè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力較弱的產(chǎn)業(yè)。從汽車(chē)產(chǎn)量上看，中國(guó)已成為世界汽車(chē)工業(yè)的主要制造基地之一。就長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)也必將具備完全的自主開(kāi)發(fā)的能力，并且逐步提高其在世界汽車(chē)工業(yè)體系中的地位。本文討論轎車(chē)四輪定位對(duì)汽車(chē)行駛性能的影響。因?yàn)槠?chē)在行駛一段時(shí)間后，四輪定位角度會(huì)由于交通事故、道路坑洼不平造成的劇烈的顛簸，特別是高速行駛時(shí)突然遇到不平路面，使底盤(pán)零件磨損；以及更換底盤(pán)懸架零件、輪胎等

3、原因都會(huì)導(dǎo)致四輪定位參數(shù)發(fā)生變化。所以有必要進(jìn)行四輪定位技術(shù)的研究。四輪定位技術(shù)的發(fā)展，主要是為了適應(yīng)高速行駛下的操縱穩(wěn)定性和舒適性要求，通過(guò)設(shè)計(jì)或調(diào)整四輪定位參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)較好的行駛穩(wěn)定性，提高汽車(chē)穩(wěn)定行駛能力。汽車(chē)性能的評(píng)價(jià)最終是以主觀評(píng)價(jià)為最終的評(píng)價(jià)。儀器測(cè)量數(shù)據(jù)為主觀評(píng)價(jià)作佐證。在汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)后期，設(shè)計(jì)驗(yàn)證期間，都會(huì)做一些駕評(píng)，一般會(huì)把自己設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的車(chē)型與同擋次的其它公司車(chē)型相比較。然后按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出合適的評(píng)分，在這樣的駕評(píng)中，底盤(pán)狀態(tài)的評(píng)估是主要的工作。四輪定位直接影響最終的評(píng)價(jià)結(jié)果，也決定汽車(chē)行駛性能。正確的四輪定位可以有效地降低使有成本。定位參數(shù)失準(zhǔn)會(huì)使車(chē)輪的滾動(dòng)阻力增大，

4、汽車(chē)動(dòng)力性下降，運(yùn)行油耗增多；另外，會(huì)引起輪胎異常磨損也降低了汽車(chē)的使用經(jīng)濟(jì)性。所以說(shuō)四輪定位技術(shù)的推廣對(duì)降低汽車(chē)的使用成本，提高行駛的穩(wěn)定性和安全性具有極其重要的意思。1四輪定位概述汽車(chē)四輪定位的要求定位更準(zhǔn)確，這就對(duì)四輪定位的測(cè)量技術(shù)提出了更高的要求，以前束尺，米尺為主要設(shè)備的維修已跟不上要求。目前以無(wú)線激光測(cè)量，藍(lán)牙傳輸?shù)膬x器已經(jīng)普遍使用。本章介紹四輪定位儀以及它的測(cè)量原理。1.1四輪定位參數(shù)定義1 主銷內(nèi)傾角如圖1-1所示，轉(zhuǎn)向主銷（或者上球節(jié)與下球節(jié)的連線）相對(duì)鉛垂線向內(nèi)傾斜，稱這個(gè)傾角為主銷內(nèi)傾角。 圖1-1車(chē)輪外傾角和主銷內(nèi)傾角圖1-2主銷后傾角示意圖2 主銷后傾角如圖1-2所示

5、，從前輪的側(cè)面看轉(zhuǎn)向銷相對(duì)應(yīng)鉛垂線向前、后傾斜，稱這個(gè)傾角為主銷后傾角。3 前輪外傾角如圖1-1所示，轉(zhuǎn)向輪安裝時(shí)并非垂直于路面，而是向外側(cè)傾斜一個(gè)角度，車(chē)輪中心平面與鉛垂線的夾角稱為外傾角。4 前輪前束轉(zhuǎn)向軸上兩轉(zhuǎn)向輪并非平行安裝的。如圖1-3所示，兩前輪前面的間隔a比后面的間隔b小，稱這種狀態(tài)為總前束，通常用b-a來(lái)表示這個(gè)量即左、右單輪前束之和。前束值也可以用角度來(lái)表示。 每一車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)平面相對(duì)汽車(chē)縱向軸線（幾何中心線）的內(nèi)夾角稱為單輪前束角，車(chē)輪前端偏向縱向軸線方向?yàn)檎?，反之為?fù)，單輪前束通過(guò)公式（1-1）計(jì)算。l= （1-1）式中： l單輪前束值,單位:mm；d車(chē)輪前束測(cè)量點(diǎn)所處的直

6、徑，單位：mm；單輪前束角，單位：。圖1-3前輪前束（俯視圖）圖1-4推進(jìn)角示意圖5推進(jìn)角 如圖1-4所示，推進(jìn)角是指汽車(chē)的行進(jìn)方向與汽車(chē)縱向幾何中心線的角度由于車(chē)輛制造精度、長(zhǎng)期使用或發(fā)生交通事故后，車(chē)本體或車(chē)橋發(fā)生變形，致使后軸中心對(duì)稱線發(fā)生偏斜，產(chǎn)生了推進(jìn)角。6 軸偏角 同一軸上兩車(chē)輪中心連線與車(chē)輛縱向軸線的垂線之間的夾角。右輪相對(duì)于左輪在前為正，反之為負(fù)。軸偏角也稱為退縮角。7包容角即是前輪外傾角和主銷內(nèi)傾角之和8 后輪前束和車(chē)輪外傾角后輪前束和外傾角的定義與前輪一樣，只是在這些參數(shù)在后輪上。1.2 測(cè)量原理與測(cè)量要求目前常用的定位儀測(cè)量原理是一致的，只是測(cè)量方法（或使用的傳感器的類型

7、）及數(shù)據(jù)記錄與傳輸?shù)姆绞讲煌?，下面介紹四輪定位儀可測(cè)量的幾個(gè)重要檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)量原理。 1 車(chē)輪前束和推進(jìn)角的測(cè)量方法 總前束測(cè)量范圍：6；精度：在2范圍內(nèi)精度為4，其余范圍精度為10。單輪前束測(cè)量范圍：3；精度：在2范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為5。推進(jìn)角測(cè)量范圍：6；精度：在2范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為10。在測(cè)量前束時(shí)，必須保證車(chē)體擺正且方向盤(pán)位于中間位置，為了提供車(chē)輪前束值（或前束角）的測(cè)量精度，在檢測(cè)車(chē)輪前束之前，常通過(guò)光線照射或反射的方式形成一封閉的直角四邊形如圖15所示。將待檢車(chē)輛置于此四邊形中，通過(guò)安裝在車(chē)輪上的光學(xué)鏡面或傳感器不僅可以檢測(cè)前輪前束、后輪前束，還可以檢測(cè)出左右

8、車(chē)輪的同軸度（即同一車(chē)軸上的左右車(chē)輪的同軸度）及推進(jìn)角。四輪定位儀采用的傳感器不同，測(cè)量方法亦有所不同，這里僅就光敏三極管式傳感器來(lái)說(shuō)明一下車(chē)輪前束的測(cè)量原理。 圖1-5 8束光線形成封閉的四邊形 圖16光敏二極管結(jié)構(gòu)和外形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)與外形如圖1-6所示。其工作狀態(tài)為：不加電壓，利用pn接在受光射時(shí)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(hào)的元件，以便及時(shí)對(duì)光敏三極管上所獲得的信號(hào)進(jìn)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(guò)它們間的發(fā)射和接收剛好能形成類似于圖15

9、所示的四邊形。在傳感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(shí)，該光敏管產(chǎn)生的電信號(hào)就代表了前束角或推力角的大小。下面進(jìn)行具體說(shuō)： 當(dāng)前束為零時(shí)，在同一軸左右輪上的傳感器發(fā)射（或反射）出的光束應(yīng)重合。當(dāng)檢測(cè)出上述兩條光束相平行但不重合，說(shuō)明此時(shí)左右兩車(chē)輪不同軸（即車(chē)發(fā)生了錯(cuò)位），可以依據(jù)此時(shí)光敏管輸出偏離量的信息，測(cè)量出左右輪的軸距差。 當(dāng)左右輪存在前束時(shí)，在左輪傳感器上接收到的光束位置會(huì)相對(duì)于原來(lái)的零點(diǎn)位置有一偏差值（注意正負(fù)號(hào)），這一偏差值即表示右側(cè)車(chē)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(duì)于原來(lái)零點(diǎn)位置的偏差值則表示左側(cè)車(chē)輪前束值

10、（或前束角）。其測(cè)量原理的簡(jiǎn)單示意圖如圖17所示。 1-刻度盤(pán)2-投射器支臂 3-光敏三極管 4-激光盤(pán) 5-發(fā)射激光束 6-接收激光束 14-光線接收器 5-前輪 6-后輪 7-汽車(chē)縱向軸線 推力角圖1-7 車(chē)輪前束角的測(cè)量原理 圖1-8推力角的測(cè)量原理 依據(jù)上述檢測(cè)原理，同時(shí)可以檢測(cè)出位于該四邊形內(nèi)的待檢車(chē)輛前后軸的平行度（即推力角的大小和方向）,其檢測(cè)原理的簡(jiǎn)單示意圖如圖18所示。同理，通過(guò)安裝在后輪上的傳感器，我們可以檢測(cè)出后輪前束值（后輪前束角）的大小和方向。圖1-9外傾角測(cè)量原理圖 2車(chē)輪外傾角測(cè)量方法測(cè)量范圍：10；精度：在4范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為10。如圖1-9所示，安

11、裝在車(chē)輪上的傳感器可直接測(cè)得車(chē)輪外傾角。在車(chē)輪傳感器上有水平儀。當(dāng)外傾角為的車(chē)輪外于直線行駛位置時(shí)，通過(guò)支架垂直于轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)平現(xiàn)垂直。此時(shí)，氣泡管與水平面的夾角與外傾角相等，氣泡管中的水泡偏移向車(chē)輪一側(cè)。把氣泡管調(diào)回水平位置，氣泡位移量或角度調(diào)節(jié)量即反映了外傾的大小。3 主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理 主銷后傾角測(cè)量范圍：15；精度：在12范圍內(nèi)精度為6，其余范圍精度為10。主銷內(nèi)傾角測(cè)量范圍：20；精度：在0+18范圍內(nèi)精度為6，其余范圍精度為10。主銷后傾角和注銷內(nèi)傾角不能直接測(cè)出，只能用建立在幾何關(guān)系上的間接測(cè)量。 (1)主銷后傾角的測(cè)量原理通常先把轉(zhuǎn)向輪向外轉(zhuǎn)20，回正后再向內(nèi)轉(zhuǎn)20

12、，由于主銷后傾角的存在，轉(zhuǎn)向節(jié)樞軸軸線與水平面的夾角發(fā)生變化，該變化值即可間接反映主銷后傾角的大小。圖1-10 主銷后傾角的測(cè)量原理圖1-11 主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理如圖1-10所示，在三維坐標(biāo)系oxyz中，oa為主銷中心線，位于oyz平面內(nèi)，oa與oz構(gòu)成的夾角為主銷后傾角；oc為轉(zhuǎn)向節(jié)樞軸軸線，轉(zhuǎn)向輪處于直線行駛狀態(tài)時(shí)，oc與ox軸重合。假定轉(zhuǎn)向輪外傾角和主銷內(nèi)傾角均為零，則oc與oa垂直。此時(shí)，若轉(zhuǎn)向輪偏離直線行駛位置，轉(zhuǎn)過(guò)某一角度時(shí)，oc移至oc, oc掃過(guò)的平面occ與水平面的夾角等于主銷后傾角。由于水準(zhǔn)儀垂直于轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)平面安裝，其上的水泡管始終與轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線重合或平行。當(dāng)oc移

13、至oc時(shí)，水泡管由mn移至mn，oc與水平面間形成的夾角為，水泡管中的氣泡偏離水平時(shí)的位置而向m 移動(dòng)，位移量取決于的大小。角取決于前輪轉(zhuǎn)向節(jié)和主銷后傾角，當(dāng) 取定值時(shí)（通常取20）， 與一一對(duì)應(yīng)，而水泡管中氣泡位移量與一一對(duì)應(yīng)，因而通過(guò)對(duì)氣泡位移量的標(biāo)定即可反映的大小。（2）主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理 主銷內(nèi)傾角是通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)平面的角位移20而間接測(cè)量的。如圖1-11所示，在oxyz坐標(biāo)系中，主銷oa在oyz平面內(nèi)，oa與oz的夾角為主銷內(nèi)傾角，直線行駛位置時(shí)，轉(zhuǎn)向節(jié)樞軸線oc與主銷oa的平角為90+。轉(zhuǎn)向輪在制動(dòng)狀態(tài)向右（或向左）偏轉(zhuǎn)時(shí)，oc移至 (或)。由于主銷內(nèi)傾角的存

14、在，c點(diǎn)的軌跡c (或)圓弧，occ(或)為圓錐面。因此，若在oc前端放置一平行于水平線且垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)樞軸的oc的氣泡管ef，則在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，氣泡管ef將繞轉(zhuǎn)向節(jié)樞軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，oc移至oc后，ef移至，ef與間形成的平角為，角取決于轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和主銷內(nèi)傾角。若使角為一定值時(shí)，則角和角成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于角的出現(xiàn)導(dǎo)致了氣泡管ef中氣泡的位移，因此通過(guò)對(duì)氣泡位移量的標(biāo)定既可反映角的大小。4 轉(zhuǎn)向20時(shí)前張角的測(cè)量原理 汽車(chē)使用時(shí)，由于前輪的碰撞沖擊、長(zhǎng)期在不平的路面上行駛和經(jīng)常采用緊急剎車(chē)，對(duì)車(chē)輛的沖擊作用都可能引起轉(zhuǎn)向梯形的變形。因此會(huì)造成汽車(chē)在轉(zhuǎn)向行駛中前輪異常磨損，操縱性變差并間接影響汽

15、車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。此項(xiàng)目檢測(cè)在測(cè)量主銷內(nèi)傾角和后傾角時(shí)一起測(cè)量。 為了檢測(cè)汽車(chē)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(shí)，前張角的檢測(cè)項(xiàng)目。其測(cè)量方法為：讓被檢車(chē)輛前輪停在轉(zhuǎn)盤(pán)中心出，右輪沿直線行駛方向向右轉(zhuǎn)20時(shí)進(jìn)行測(cè)量；左輪沿直線行駛方向左轉(zhuǎn)動(dòng)20時(shí)進(jìn)行測(cè)量（該轉(zhuǎn)向角可直接從轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)上的刻度x，則20-x即為所要檢測(cè)的轉(zhuǎn)向20時(shí)的前張角。 一般汽車(chē)在出廠時(shí)都已給出20-x的合格范圍，將測(cè)量值與出廠值進(jìn)行比較即可檢測(cè)出車(chē)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(biāo)準(zhǔn)值或左右轉(zhuǎn)向前張角部一致，則說(shuō)明

16、該車(chē)的轉(zhuǎn)向梯形臂和各連桿已發(fā)生了變形，需要進(jìn)行校正、調(diào)整或更換梯形臂和各連桿。1.3四輪定位儀組成近幾年來(lái)，四輪定位儀市場(chǎng)得到了前所未有的發(fā)展，無(wú)論從產(chǎn)品科技含量還是從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形式上都發(fā)生了質(zhì)的飛躍，前幾年水準(zhǔn)儀、轉(zhuǎn)角盤(pán)和前束尺三結(jié)合的簡(jiǎn)陋車(chē)輪定位裝置，如今己經(jīng)演變成為智能網(wǎng)絡(luò)、數(shù)碼攝像和藍(lán)牙傳輸?shù)榷喾N高精尖技術(shù)的集體。本節(jié)介紹無(wú)線藍(lán)牙式四輪定位儀。1四輪定位儀主要組成電腦四輪定位常由電腦主機(jī)，四輪平面舉升設(shè)備，測(cè)量傳感器和一些輔助設(shè)備組成常用四輪定位儀主機(jī)與檢測(cè)傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸方式有：電纜傳輸式，藍(lán)牙式。數(shù)據(jù)電纜式在前些年進(jìn)口設(shè)備大多使用這種數(shù)據(jù)傳輸方式。藍(lán)牙式四輪定位儀的各個(gè)車(chē)輪的測(cè)量

17、機(jī)頭與數(shù)據(jù)接收盒之前通過(guò)無(wú)線電波傳輸數(shù)據(jù)，所以無(wú)線藍(lán)牙設(shè)備使用起來(lái)比較方便（如圖1-12所示）。藍(lán)牙通訊僅僅是眾多通訊方式中的一種，它不是測(cè)量方式，并不影響測(cè)量精度，也不是衡量一個(gè)定位儀優(yōu)劣的主要指標(biāo)圖1-12無(wú)線藍(lán)牙式主機(jī)和測(cè)量傳感器外觀四輪平面舉升設(shè)備目前在市場(chǎng)上有三種設(shè)方案可供選擇：剪式舉升機(jī)，鏈條式四柱舉升機(jī)和跑道式舉升機(jī)（如圖1-13所示）。此設(shè)備一般具有二次舉升功能。可以把車(chē)子四輪同時(shí)舉升的同時(shí)，還可以用二次舉裝置二次舉起前輪或后輪，以方便操作。圖1-13四輪定位用舉升機(jī)常見(jiàn)輔助設(shè)備有：方向盤(pán)固定器，角度盤(pán)，傳感器安裝架，腳制動(dòng)踏板固定裝置以及一些常用維修工具。2無(wú)線藍(lán)牙式儀器介紹

18、藍(lán)牙式四輪定位儀的與傳統(tǒng)的電纜式不同。區(qū)別在于四個(gè)車(chē)輪測(cè)量傳感器與數(shù)據(jù)處理主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸方式不同。主機(jī)與傳感器之間采用藍(lán)牙技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)（如圖1-14所示）。圖1-14藍(lán)牙設(shè)備工作示意圖藍(lán)牙設(shè)備的有效通信距離為10-100m，藍(lán)牙無(wú)線部分十分小巧，重量輕，可穿墻通訊，只是在穿越障礙時(shí)，會(huì)損失功率，使通訊距離縮短。藍(lán)牙技術(shù)是目前制造業(yè)的前沿科技，已進(jìn)入了成熟的使用期。藍(lán)牙設(shè)備的傳感器是四輪定位儀的最重要的部分，每個(gè)輪的傳感器的精度直接影響測(cè)量的結(jié)果。傳感器的安裝非常關(guān)鍵。傳感器發(fā)出紅外激光線束照射在對(duì)應(yīng)的傳感器上，對(duì)應(yīng)的傳感器得出測(cè)量的數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)傳到主機(jī)上的數(shù)據(jù)接收發(fā)射接收器，主機(jī)進(jìn)行數(shù)

19、據(jù)分析處理并顯示測(cè)量結(jié)果。2對(duì)汽車(chē)行駛性能的影響車(chē)輪定位的正確與否, 將直接影響汽車(chē)的各種使用性能, 如汽車(chē)的動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性等, 如不能正確定位就會(huì)造成輪胎的非正常磨損, 降低輪胎的使用壽命。因此, 汽車(chē)在使用過(guò)程中應(yīng)保持車(chē)輪定位值在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。2.1車(chē)身空氣阻力對(duì)前輪定位參數(shù)的影響本節(jié)主要研究汽車(chē)在行駛過(guò)程中車(chē)身所受到的空氣阻力對(duì)車(chē)輪定位角的影響。對(duì)車(chē)身空氣阻力對(duì)車(chē)輪定位角的影響進(jìn)行了理論分析。當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，車(chē)身所受的空氣阻力很大（空氣阻力隨車(chē)速的平方而增大）。對(duì)于獨(dú)立懸架的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，此空氣阻力一定會(huì)直接或間接的影響車(chē)輪定位角。下面就這一問(wèn)題從以下幾方面進(jìn)行理論分析。

20、 1行駛中汽車(chē)的受力分析 由汽車(chē)?yán)碚摽芍?，汽?chē)的行駛方程式為： f=f=f+f+f+f (2-1)式中：f驅(qū)動(dòng)力； f滾動(dòng)阻力； f空氣阻力； f坡度阻力； f加速阻力。這里為了研究的方便，設(shè)坡度阻力和加速阻力為零。則汽車(chē)的行駛方程式變?yōu)椋篺= f+f (2-2)受力分析如圖2-1所示。圖2-1 汽車(chē)行駛受力分析圖圖2-2麥弗遜式懸架的橫向剖面圖由此可見(jiàn)，對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其在行駛過(guò)程中驅(qū)動(dòng)輪上輸出的牽引力等于車(chē)身所受的空氣阻力與車(chē)輪的滾動(dòng)阻力之和。而滾動(dòng)阻力與我們的研究無(wú)關(guān)，故這里設(shè)f=f- f= f，其中f就是與空氣阻力有關(guān)的驅(qū)動(dòng)力。 2 獨(dú)立懸架元件剛度對(duì)車(chē)輪定位角的影響 對(duì)于獨(dú)立懸架

21、，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各組成元件的剛度相對(duì)較低，特別是獨(dú)立懸架導(dǎo)向桿系鉸接點(diǎn)處均有橡膠襯套，故其各元件在各種力、力矩的作用下容易發(fā)生變形。 下面以麥弗遜式獨(dú)立懸架為例，對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析，從理論上論證懸架剛度對(duì)車(chē)輪定位角的影響。 圖2-2所示為麥弗遜式懸架的橫向剖面圖。從圖中我們可以很明顯地看出其結(jié)構(gòu)中的橡膠襯套。根據(jù)我們上面分析，當(dāng)汽車(chē)勻速行駛時(shí)，車(chē)輪上剩余的驅(qū)動(dòng)力為。此驅(qū)動(dòng)力通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)、球鉸鏈傳遞給橫擺臂，即橫擺臂受到向前的力驅(qū)動(dòng)力為f=。此驅(qū)動(dòng)力通過(guò)轉(zhuǎn)向節(jié)、球鉸鏈傳遞給橫擺臂，即橫擺如圖3-2所示。在f力的作用下，橫向穩(wěn)定桿受到向前的推力f，在f的作用下，橡膠襯套會(huì)產(chǎn)生變形，而在擺臂軸處會(huì)產(chǎn)生

22、一轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，擺臂軸內(nèi)的膠套亦會(huì)產(chǎn)生變形。這兩種變形的疊加將會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪定位角的變化。圖2-3橫擺臂受力分析為了能夠更清楚的表示各個(gè)力和力矩，下面我們把橫擺臂、橫向穩(wěn)定桿和擺臂軸進(jìn)行簡(jiǎn)化，并對(duì)其進(jìn)行受力分析，如圖2-3所示綜上所述，兩驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)力對(duì)汽車(chē)懸架的橫擺臂，將造成一個(gè)很大的繞擺臂鉸鏈點(diǎn)向前轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩和作用在平衡桿的縱向推力。而懸架的橫擺臂和橫向穩(wěn)定桿與車(chē)身的聯(lián)接均采用橡膠襯套聯(lián)接，很容易變形，因此在此力矩和力的作用下兩前輪前端內(nèi)斂，即前束角增加（如圖2-1虛線所示），從而引起定位參數(shù)發(fā)生變化。 3懸架振動(dòng)對(duì)車(chē)輪定位角的影響 汽車(chē)行駛時(shí)，由于路面不平等因素激起汽車(chē)的振動(dòng)。而

23、汽車(chē)的振動(dòng)系統(tǒng)主要由輪胎、懸架等構(gòu)成。對(duì)于獨(dú)立懸架汽車(chē)而言，懸架的振動(dòng)會(huì)影響車(chē)輪定位角的變化。 下面我們以雙橫臂獨(dú)立懸架為例，建立其運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行分析，從而得出懸架振動(dòng)時(shí)車(chē)輪定位角的變化規(guī)律。 圖2-4所示為雙橫臂式獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，圖中o點(diǎn)、a點(diǎn)分別為懸架在車(chē)身（或車(chē)架）上的鉸接固定點(diǎn)，o點(diǎn)還與懸架的彈性元件扭桿彈簧固結(jié)。通過(guò)o點(diǎn)建立xoy直角坐標(biāo)系。圖2-4雙橫臂式獨(dú)立懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)模型車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，懸架擺臂的位置隨著變化，各鉸接點(diǎn)的坐標(biāo)值也在變化。因此，車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)也在變化。 下面我們來(lái)確定各鉸接點(diǎn)的動(dòng)坐標(biāo)： （1） d點(diǎn) (2-3)式中：靜載時(shí)上擺臂od的初始角； 上擺

24、臂od的擺角； l上擺臂od的長(zhǎng)度。 （2）b點(diǎn) b點(diǎn)坐標(biāo)的變化應(yīng)滿足：桿db的長(zhǎng)度不變；桿ab的長(zhǎng)度不變，即： (2-4)解此方程組，即各得x,y（3）c點(diǎn) c點(diǎn)相對(duì)于bd的位置不變，利用定比分點(diǎn)公式即可求得： (2-5)式中：原始位置中，c點(diǎn)在bd中的位置比。 （4）e點(diǎn) e點(diǎn)坐標(biāo)的變化同樣應(yīng)滿足兩個(gè)條件：ec的長(zhǎng)度不變；bd與ec夾角不變。利用這兩個(gè)條件同樣可解出e點(diǎn)的坐標(biāo)值。根據(jù)上述坐標(biāo)動(dòng)態(tài)值，可求出懸架跳動(dòng)時(shí)車(chē)輪定位角的變化規(guī)律，其中： （1）車(chē)輪外傾角 (2-6)（2）主銷內(nèi)傾角 (2-7)至此，我們從理論上得出了懸架跳動(dòng)時(shí)，車(chē)輪定位角的變化規(guī)律。圖2-5為一雙橫臂獨(dú)立懸架跳動(dòng)時(shí)車(chē)

25、輪定位參數(shù)的變化曲線。圖2-5橫臂獨(dú)立懸架跳動(dòng)時(shí)車(chē)輪定位參數(shù)的變化曲線。2.2四輪定位對(duì)車(chē)輪側(cè)滑的影響車(chē)輪定位參數(shù)配合不當(dāng)會(huì)引起轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑。使汽車(chē)喪失定向行駛能力，導(dǎo)致輪胎異常磨損。其危害主要有：汽車(chē)行駛時(shí)發(fā)生側(cè)滑，會(huì)使汽車(chē)的行駛阻力增加，對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性及制動(dòng)性能均有不利影響；對(duì)汽車(chē)的直線行駛產(chǎn)生干擾；導(dǎo)致輪胎磨損加劇，同時(shí)會(huì)引起偏磨，導(dǎo)致輪胎使用壽命下降；會(huì)影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，表現(xiàn)為高速行駛時(shí)方向發(fā)抖、發(fā)飄等。1 轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑的檢測(cè)與調(diào)整汽車(chē)側(cè)滑檢測(cè)常在側(cè)滑檢測(cè)臺(tái)上進(jìn)行，讓汽車(chē)駛過(guò)可以在橫向自由滑動(dòng)的滑板上，當(dāng)車(chē)輪通過(guò)檢驗(yàn)臺(tái)時(shí), 滑板向外移動(dòng)側(cè)滑量值記為正; 滑板向內(nèi)移動(dòng)側(cè)滑量值

26、記為負(fù)。gb7258-2004機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件規(guī)定：側(cè)滑檢測(cè)臺(tái)檢測(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)向輪的橫向滑移量應(yīng)不大于5米/公里。只有外傾角的車(chē)輪，由于運(yùn)動(dòng)類似于滾錐,因而無(wú)論其前進(jìn)還是后退,所引起的側(cè)滑分量為負(fù)。反之,只具有內(nèi)傾角的車(chē)輪引起的側(cè)滑分量為正。僅具有前束的車(chē)輪,在向前駛過(guò)側(cè)滑檢測(cè)臺(tái)時(shí)所引起的側(cè)滑分量為正值,在倒車(chē)駛過(guò)側(cè)滑檢測(cè)臺(tái)時(shí)所引起的側(cè)滑分量為負(fù)值。由此可見(jiàn)：同時(shí)具有外傾角和前束的車(chē)輪,在前進(jìn)時(shí)由外傾角引起的側(cè)滑檢測(cè)分量與由前束引起的側(cè)滑分量方向相反,兩分量相互疊加。在理想狀態(tài)下使用側(cè)滑板檢側(cè)滑時(shí)，應(yīng)該前進(jìn)時(shí)側(cè)滑量為零，后退時(shí)為負(fù)；如果外傾偏大，則前進(jìn)為負(fù)，后退也為負(fù)；前束偏大時(shí)，前進(jìn)為正，后

27、退為負(fù)。 在測(cè)量測(cè)滑量時(shí)，影響側(cè)滑量超標(biāo)的因素有很多，如轉(zhuǎn)向輪零部件磨損，零件間配全間隙變大；輪胎氣壓及規(guī)格不符合標(biāo)準(zhǔn)以及胎面上有油污、石子；測(cè)量時(shí)通過(guò)側(cè)滑臺(tái)的速度過(guò)快等因素。測(cè)量時(shí)車(chē)速一般以3-5km/h為宜，不應(yīng)該有制動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)等操作。一般情況下,當(dāng)側(cè)滑量超標(biāo)時(shí),調(diào)整前束就能使側(cè)滑量合格。但也有特殊情況,當(dāng)汽車(chē)前部因碰撞出現(xiàn)變形時(shí),會(huì)導(dǎo)致左、右軸距不相等或使前輪定位角發(fā)生較大的變化，影響側(cè)滑量超標(biāo)，此時(shí)應(yīng)該利用四輪定位檢測(cè)儀，測(cè)量汽車(chē)的前輪定位參數(shù)。如果前輪定位參數(shù)合格，側(cè)滑量應(yīng)該是合格的；反之，側(cè)滑量合格，前輪定位參數(shù)未必一定合格。正常行駛的汽車(chē)，引起車(chē)輪側(cè)滑的因素很多，除了主要因素

28、車(chē)輪定位參數(shù)之外，還有車(chē)速、輪胎氣壓、載荷、前驅(qū)動(dòng)等因素也對(duì)汽車(chē)車(chē)輪側(cè)滑有不同程度的影響產(chǎn)生側(cè)滑。2 前束和外傾引起車(chē)輪側(cè)滑的理論分析。車(chē)輪側(cè)滑的產(chǎn)生是車(chē)輪前束與外傾綜合作用的結(jié)果，但前束和外傾具體是如何影響側(cè)滑的，下面詳細(xì)論述（1）車(chē)輪外傾角對(duì)側(cè)滑的影響圖2-6外傾角與外傾側(cè)向力的關(guān)系圖2-7外傾車(chē)輪的胎面變形具有外傾角的汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪，當(dāng)不受約束地滾動(dòng)時(shí)，其類似于滾錐繞著錐尖滾動(dòng)，軌跡不是直線而是向外的圓弧。由于其受到轉(zhuǎn)向軸的約束，兩轉(zhuǎn)向輪都只能按汽車(chē)給定的方向直線行駛。因此，在車(chē)輪中心將產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向力將車(chē)輪拉回直線行駛方向，則在車(chē)輪接觸面上產(chǎn)生一個(gè)與方向相反的側(cè)向反作用力，這就是外傾側(cè)向力，

29、如圖2-6所示。當(dāng)輪胎外傾滾動(dòng)時(shí)，其胎面各部分變形如圖2-7所示,圖中2a為接地印跡長(zhǎng)度。由于胎面各部分有相應(yīng)的側(cè)向變形，因而產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向應(yīng)力。對(duì)于x處印跡的側(cè)向變形為： 式中z為輪胎接地部分的垂直變形，它是x的函數(shù)。 因?yàn)?，?chē)輪外圓的方程為： 將b代入上式并整理得：解z的一元二次方程，x軸下方的z為： （28） 由泰勒級(jí)數(shù)近似展開(kāi)式得： （29） （210） 將（3-9）、（3-10）兩式代入（38）式，則有：所以x處印跡的側(cè)向變形為： 則x處由外傾角引起的側(cè)向應(yīng)力為：式中：胎面單位長(zhǎng)度的側(cè)向剛度 外傾側(cè)向力如下： 式中為輪胎外傾剛度。 由上述分析可知，外傾側(cè)向力與成正比，即與角必然成一定

30、關(guān)系：隨著車(chē)輪外傾角的增加，側(cè)向力隨之增大。同理，當(dāng)車(chē)輪處于內(nèi)傾（即負(fù)外傾）狀態(tài)時(shí)，側(cè)向力也隨著內(nèi)傾角的增大而增加，只是方向與車(chē)輪外傾引起的側(cè)向力的方向相反。（2）前束對(duì)側(cè)滑的影響 對(duì)只具有前束的轉(zhuǎn)向輪，當(dāng)其不受約束地在地面上滾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向輪將按前束角偏離給定方向滾動(dòng)。由于受到轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向橫拉桿等的約束，轉(zhuǎn)向輪只能沿汽車(chē)縱軸線方向直線行駛，因而在車(chē)輪中心將產(chǎn)生一側(cè)向力，將車(chē)輪推回直線行駛方向。在車(chē)輪與地面的接觸面上則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與方向相反的側(cè)向反作用力，這就是前束側(cè)向力。圖2-8 前束輪胎的胎面變形當(dāng)轉(zhuǎn)向輪以一定的前束角向前滾動(dòng)時(shí)，前束車(chē)輪的胎面變形（為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)胎體為剛性，輪胎的全部彈性集中

31、在胎面上，且輪胎寬度很?。┤鐖D2-8所示。o點(diǎn)為印跡前端點(diǎn)，印跡中輪胎上的一點(diǎn)經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，由o點(diǎn)到達(dá)p點(diǎn)，而后繼續(xù)向前滾動(dòng)。當(dāng)輪胎變形產(chǎn)生的側(cè)向應(yīng)力與摩擦應(yīng)力相等時(shí)（即到達(dá)a點(diǎn)后），輪胎上的點(diǎn)p開(kāi)始滑移，最后回到不變形的初始位置。oa為附著區(qū)，ab為滑移區(qū)，2a為印跡長(zhǎng)度，所以附著區(qū)內(nèi)胎面上任一點(diǎn)p的側(cè)向變形為 印跡內(nèi)胎面變形引起的側(cè)向應(yīng)力 式中：為胎面單位長(zhǎng)度的側(cè)向剛度。由于一般前束角都小于，所以忽略胎面印跡內(nèi)的滑移區(qū)，因此輪胎印跡上的側(cè)向力為式中：為輪胎側(cè)偏剛度，。由上式可見(jiàn)前束引起的側(cè)向力與前束角成正比，隨著前束的增大側(cè)向力也隨著增加。同理，當(dāng)車(chē)輪處于前張（即負(fù)前束）狀態(tài)時(shí)，側(cè)向力也隨

32、著前張的增大而增加，只是方向與前束引起的側(cè)向力的方向相反而已，如表2-1所示。 表2-1 前輪前束對(duì)側(cè)向力的影響車(chē)輪前束toe(mm)-5-1371115側(cè)向力f(n)左 lf703.16348.48-169.81-204.91-415.46-477.28右 rf562.31258.97-114.56-140.12-306.95-356.10平均值632.74303.73-142.19-172.52-361.21-416.69注：測(cè)試車(chē)型bj1021s，車(chē)輪外傾角，車(chē)速5.13km/h，輪胎氣壓200kpa，空載。向外為正，向內(nèi)為負(fù)。 由表2-1可知，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析完全吻合，側(cè)向力與前束和

33、前張都成正比，只是方向不同。表中的負(fù)號(hào)表示方向相反。2.3前輪定位及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)操穩(wěn)性能的影響為了確保所期望的行駛特性，汽車(chē)必須選取合適的前輪定位參數(shù)。研究結(jié)果表明：汽車(chē)的初始前輪定位參數(shù)以及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性能有非常大的影響；同時(shí)可以通過(guò)合理的選擇前輪初始定位參數(shù)以及合理的改變前懸架結(jié)構(gòu)得到合適的動(dòng)態(tài)變化特性來(lái)改善汽車(chē)的操穩(wěn)性能。汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性 是指在駕駛者不感到過(guò)分緊張、疲勞的條件下，汽車(chē)能遵循駕駛者通過(guò)轉(zhuǎn)向系及轉(zhuǎn)向車(chē)輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車(chē)能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。常見(jiàn)的雙橫臂獨(dú)立懸架是一組空間四連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)關(guān)系比較復(fù)雜，這里用矢量方法推導(dǎo)出雙橫

34、臂獨(dú)立懸架的運(yùn)動(dòng)特性，并結(jié)合十二自由度整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型，編制了整車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件，據(jù)此，仿真分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的前輪定位參數(shù)對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響及其敏感性。圖2-9為方向盤(pán)輸入曲線，這種角輸入是模擬汽車(chē)在實(shí)際行駛中超車(chē)工況下的方向盤(pán)理想角輸入。下面分別研究在此工況下，不同的初始車(chē)輪定位參數(shù)以及車(chē)輪定位參數(shù)動(dòng)態(tài)變化隨車(chē)速而變化的汽車(chē)響應(yīng)。圖2-9 方向盤(pán)輸入曲線1 不同初始車(chē)輪定位的影響（1） 主銷后傾角對(duì)側(cè)向偏移量的影響圖2-10初始主銷后傾角對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量的影響圖2-10( a ) 中曲線1，2，3 分別是初始主銷后傾角為時(shí)，汽車(chē)側(cè)向偏移量隨車(chē)速的變化曲線。圖2-10（b）中曲線1，2 分別

35、是初始主銷后傾角為 時(shí)的側(cè)向偏移量與初始主銷角為時(shí)的側(cè)向偏移量的比值隨車(chē)速的變化曲線。由圖2-10（a），圖2-10（b）可知，車(chē)速在95km/h以下時(shí)，隨著后傾角的增加汽車(chē)側(cè)向偏移量減??；而當(dāng)車(chē)速大于95km/h，后傾角增加汽車(chē)側(cè)向偏移量增大。這一現(xiàn)象初步揭示，傳統(tǒng)上認(rèn)為“增大后傾角有利于汽車(chē)穩(wěn)定性”的概念，對(duì)于中低速是適宜的，而對(duì)于高速車(chē)可能導(dǎo)致適得其反的結(jié)果。（2）主銷內(nèi)傾角對(duì)側(cè)向偏移量的影響圖2-11初始主銷內(nèi)傾角對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量的影響圖2-11（a）中三條曲線分別是初始主銷內(nèi)傾角為時(shí)，汽車(chē)側(cè)向偏移量隨車(chē)速的變化曲線。圖2-11（b）中兩條曲線分別是初始主銷內(nèi)傾角為時(shí)的側(cè)向偏移量與初始

36、主銷內(nèi)傾角為時(shí)的側(cè)向偏移量的比值隨車(chē)速變化的曲線。由圖2-11（a）、（b）可知，初始主銷內(nèi)傾角越大，汽車(chē)側(cè)向偏移量也越大；隨著車(chē)速增加，偏移量差別明顯增大。（3）前束對(duì)側(cè)向偏移量的影響圖2-12 初始前束對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量的影響圖2-12（a）中二條曲線分別是初始車(chē)輪前束角為- 30、30時(shí)，汽車(chē)側(cè)向偏移量隨車(chē)速的變化曲線。圖2-12（b）中兩條曲線是初始車(chē)輪前束角為- 30、30 時(shí)的側(cè)向偏移量與初始車(chē)輪前束角為0時(shí)的側(cè)向偏移量的比值隨車(chē)速的變化曲線。由圖2-12（a）、（b）可知，車(chē)速在65km / h 以下時(shí)，前束角減小，汽車(chē)側(cè)向偏移量也相應(yīng)減小；車(chē)速在65km / h 以上時(shí)，前束角增

37、加，可減小側(cè)向偏移量。同樣表明高速及中、低速時(shí)，前束角具有不同的效應(yīng)，應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員和使用保養(yǎng)人員的注意。2 車(chē)輪定位動(dòng)態(tài)變化的影響圖2-13 車(chē)輪定位參數(shù)動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量的影響曲線在圖2-13（a），（b），（c）,(d)中，是不考慮車(chē)輪定位參數(shù)動(dòng)態(tài)變化時(shí)的側(cè)向偏移量；ydyn 是考慮車(chē)輪定位參數(shù)動(dòng)態(tài)變化時(shí)的側(cè)向偏移量；yt是不考慮車(chē)輪前束的運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)態(tài)變化時(shí)的側(cè)向偏移量；yi 是不考慮主銷內(nèi)傾角的運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)態(tài)變化時(shí)的側(cè)向偏移量；yc 是不考慮主銷后傾角的運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)態(tài)變化時(shí)的側(cè)向偏移量；由圖2-13可知，車(chē)輪定位的動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量有明顯影響；按車(chē)輪定位的動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)的側(cè)向偏移量的

38、影響大小依次是：車(chē)輪前束的動(dòng)態(tài)變化，主銷后傾動(dòng)態(tài)變化，主銷內(nèi)傾動(dòng)態(tài)變化，其中車(chē)輪前束動(dòng)態(tài)變化的影響占主導(dǎo)地位。車(chē)輪的定位參數(shù)取值對(duì)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性有很大的影響，而且車(chē)輪定位參數(shù)在汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化也影響到汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性能。這里利用已建立的整車(chē)模型以及雙橫臂獨(dú)立懸架模型，對(duì)模型對(duì)車(chē)輪定位參數(shù)的敏感性進(jìn)行了初步模擬計(jì)算，得到了不同的初始前輪定位參數(shù)值對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量的影響曲線和車(chē)輪定位參數(shù)動(dòng)態(tài)變化對(duì)汽車(chē)側(cè)向偏移量的影響曲線，通過(guò)對(duì)曲線的分析研究，得出一些參數(shù)對(duì)汽車(chē)性能影響的信息。2.4 四輪定位對(duì)行駛跑偏的影響汽車(chē)行駛跑偏是汽車(chē)常見(jiàn)的故障現(xiàn)象，該故障的原因很多，但大部分是由于四輪定位參數(shù)不

39、準(zhǔn)確或不匹配引起的。本節(jié)通過(guò)對(duì)四輪定位所引起汽車(chē)行駛跑偏的機(jī)理分析和實(shí)例驗(yàn)證，分別指出總后傾角、總外傾角、主稍內(nèi)傾角、車(chē)輪擺動(dòng)角和推進(jìn)角等對(duì)汽車(chē)跑偏的影響，對(duì)四輪定位參數(shù)不匹配引起的汽車(chē)行駛跑偏現(xiàn)象進(jìn)行了較為深入的分析和探討.1 汽車(chē)行駛跑偏(1) 行駛跑偏的概念汽車(chē)行駛跑偏是指汽車(chē)在正常直線行駛時(shí)，駕駛員將轉(zhuǎn)向盤(pán)自由地置于中間位置，而汽車(chē)行駛方向總是有規(guī)則地向右或向左偏離汽車(chē)縱軸線方向的現(xiàn)象。汽車(chē)行駛跑偏是汽車(chē)使用過(guò)程中一種較常見(jiàn)的故障現(xiàn)象。該故障會(huì)導(dǎo)致駕駛員在行駛時(shí)，時(shí)刻需要對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加一個(gè)矯正力，增加駕駛員的操作難度，容易造成駕駛員的疲勞;使轉(zhuǎn)向沉重;加快零部件和輪胎的磨損;容易造成制動(dòng)

40、跑偏，導(dǎo)致制動(dòng)側(cè)滑現(xiàn)象的產(chǎn)生，特別是在高速公路上的緊急制動(dòng)，還可能會(huì)引起嚴(yán)重的側(cè)滑，從而釀成重大的交通事故。所以，行駛跑偏會(huì)影響汽車(chē)零件的磨損速度，汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性以及制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性，而且容易造成駕駛員的疲勞，從而影響駕駛的安全。（2） 行駛跑偏的原因一般地說(shuō) ，引起汽車(chē)行駛跑偏的原因主要有:1)左右輪胎氣壓不等，車(chē)輪直徑不等。2) 車(chē)輪動(dòng)不平衡。3) 四輪定位參數(shù)不準(zhǔn)確以及不匹配。4) 行走系零部件的制造誤差和變形。5) 轉(zhuǎn)向系零部件的制造誤差和變形。6) 輪轂軸承左右間隙不一致。7) 單邊車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)拖滯。8) 兩側(cè)懸架彈性不等。9) 各零部件安裝和磨損引起的誤差。實(shí)際上,上述的

41、許多原因又是通過(guò)影響四輪定位參數(shù)，進(jìn)而引起汽車(chē)行駛跑偏。如某些零部件的制造誤差和變形就會(huì)引起四輪定位參數(shù)的改變。四輪定位不準(zhǔn)確將引起汽車(chē)的行駛跑偏，但即使四輪定位參數(shù)都在規(guī)定的范圍之內(nèi)，而它們之間的參數(shù)如果相互間不匹配，也是有可能會(huì)引起汽車(chē)行駛跑偏的。2 四輪定位的因素汽車(chē)的四輪定位包括前輪定位和后輪定位，其作用是使汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)能自動(dòng)回正，轉(zhuǎn)向輕便，減少零部件的磨損和變形，提高汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性。汽車(chē)前輪定位包括:主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角和前輪前束等4個(gè)因素。但四輪定位包括哪些因素目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的四輪定位有:主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車(chē)輪外傾角(包括前輪和后輪)、車(chē)輪擺

42、動(dòng)角（前輪前束和后輪前束)、轉(zhuǎn)彎半徑、包容角、摩擦半徑、推進(jìn)角、車(chē)軸偏角和轉(zhuǎn)向前展等因素。3 定位參數(shù)不匹配對(duì)跑偏的影響四輪定位的參數(shù)匹配主要是指汽車(chē)車(chē)輪的左右或前后的同一參數(shù)之間的相對(duì)值。在四輪定位的各參數(shù)中，參數(shù)不匹配引起跑偏的主要因素有:總后傾角、總外傾角、主銷內(nèi)傾角、車(chē)輪擺動(dòng)角和推進(jìn)角等。（1）總后傾角的影響總后傾角是指兩側(cè)車(chē)輪主銷后傾角之差。如果主銷后傾角都在規(guī)定的范圍內(nèi)，但總后傾角不等于零，則汽車(chē)兩側(cè)車(chē)輪所受的側(cè)向力不等，汽車(chē)就可能會(huì)跑偏。一般是向后傾角小的方向跑偏。所以總后傾角不宜過(guò)大，一般應(yīng)在之間。一般汽車(chē)對(duì)總后傾角的大小都作了規(guī)定。（2）總外傾角的影響總外傾角是指車(chē)輪兩側(cè)外傾

43、角之差。車(chē)輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)，就有一個(gè)滾錐效應(yīng)，導(dǎo)致兩側(cè)車(chē)輪向外滾開(kāi)。這樣，即使兩側(cè)車(chē)輪的外傾角都沒(méi)有超標(biāo)，但如果總外傾角不等于零，車(chē)輪向兩側(cè)滾動(dòng)的效應(yīng)便不相等，汽車(chē)就可能會(huì)跑偏。一般來(lái)說(shuō)，外傾角大，向外側(cè)滾動(dòng)的效應(yīng)也大，所以，汽車(chē)會(huì)向外傾角大的方向跑偏。因此，總外傾角不宜過(guò)大，一般應(yīng)在以內(nèi)。（3）主銷內(nèi)傾角的影響主銷內(nèi)傾角可以使車(chē)輪有自動(dòng)回正作用，并且使轉(zhuǎn)向輕便。如果左右主銷內(nèi)傾角都在規(guī)定范圍內(nèi)但不相等，則汽車(chē)兩側(cè)車(chē)輪所受的側(cè)向力也將不等，導(dǎo)致汽車(chē)會(huì)行駛跑偏。汽車(chē)將向主銷內(nèi)傾角大的方向跑偏。（4）車(chē)輪擺動(dòng)角的影響車(chē)輪擺動(dòng)角是指前輪前束和后輪前束，車(chē)輪擺動(dòng)角是通過(guò)消除由外傾角引起的滾錐效

44、應(yīng)，從而消除輪胎與地面之間的滑動(dòng)，以達(dá)到減少磨損，減少變形，提高轉(zhuǎn)向輕便和行駛穩(wěn)定的目的。車(chē)輪擺動(dòng)角不在規(guī)定的范圍內(nèi)，其對(duì)兩側(cè)車(chē)輪滾錐效應(yīng)的消除程度不同，所以，必然會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)的行駛跑偏。（5）推進(jìn)角的影響汽車(chē)是沿著推進(jìn)線的方向前進(jìn)的，而推進(jìn)線就是后輪總前束的平分線。一旦推進(jìn)線與汽車(chē)縱向幾何中心線不重合，汽車(chē)將會(huì)跑偏，推進(jìn)角越大，跑偏就越嚴(yán)重，汽車(chē)將向幾何中心線偏推進(jìn)線的方向跑偏。推進(jìn)角是汽車(chē)行駛跑偏的一個(gè)重要原因。4 實(shí)例分析驗(yàn)證在對(duì)某新轎車(chē)行駛跑偏的測(cè)量、分析和排除的過(guò)程中，可以對(duì)上述機(jī)理進(jìn)行驗(yàn)證。該車(chē)跑偏測(cè)量過(guò)程和數(shù)據(jù)如下:根據(jù)gb 7258一1997 機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件1998一01

45、一01的規(guī)定，在平坦、硬實(shí)、干燥和清潔的道路上進(jìn)行了往返各2次的測(cè)試。其有規(guī)則地向右跑偏的數(shù)據(jù)如表2-2所示。表2-2 路試平均跑偏最行駛距離/m平均跑偏量/m30(正向)4.240(反向)4.6在排除了各種影響汽車(chē)跑偏的因素后，在四輪定位儀上，對(duì)其四輪定位參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，其結(jié)果如表2-3所示。表2-3 四輪定位參數(shù)表前輪左輪右輪前束總前束車(chē)軸偏角車(chē)輪外傾角總外傾角主銷后傾角總后傾角主銷內(nèi)傾角包容角轉(zhuǎn)向前展后輪前束總前束推進(jìn)角車(chē)輪外傾角總外傾角（1） 跑偏原因的分析將表2-3的數(shù)據(jù)與該車(chē)型的四輪定位參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比照，發(fā)現(xiàn)各參數(shù)都在廠家的規(guī)定范圍之內(nèi)，但是汽車(chē)卻出現(xiàn)了嚴(yán)重的跑偏。究其原因，對(duì)上表

46、的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，可以看出四輪定位各個(gè)參數(shù)對(duì)汽車(chē)跑偏的影響。1）總后傾角的影響從表2-3知主銷后傾角都在標(biāo)準(zhǔn)范圍(標(biāo)準(zhǔn)為: - )內(nèi)，但總后傾角為，這將使汽車(chē)行駛右偏(向較小后傾角的右邊跑偏)。2）總外傾角的影響從表2-3知前輪的總外傾角很小，對(duì)跑偏的影響不大。后輪的總外傾角達(dá)到了，由于負(fù)號(hào)表示車(chē)輪的上端比下端更靠近汽車(chē)的內(nèi)側(cè)，而左輪的外傾角為，右輪的外傾角為,即:左輪向內(nèi)跑偏較多，相當(dāng)于右輪向右跑偏較多。所以該總外傾角將導(dǎo)致汽車(chē)向右跑偏。3）主銷內(nèi)傾角的影響從表2-3知左主銷內(nèi)傾角偏小，右主銷內(nèi)傾角在標(biāo)準(zhǔn)范圍(標(biāo)準(zhǔn)為)之內(nèi)，但左右主銷內(nèi)傾角不等，汽車(chē)將向內(nèi)傾角較大的方向跑偏，即導(dǎo)致汽車(chē)向右跑

47、偏。4）推進(jìn)角的影響從表2-3知后輪的推進(jìn)角為: (負(fù)號(hào)表示推進(jìn)線向右偏斜)，這將使汽車(chē)行駛右偏。（2）調(diào)整后的對(duì)照將四輪定位的參數(shù)逐步進(jìn)行調(diào)整，特別是調(diào)整了上述引起跑偏的因素后，發(fā)現(xiàn)跑偏在逐步減少，直到汽車(chē)基本處于直線行駛狀態(tài)。需要注意的是，四輪定位的調(diào)整比較困難。有時(shí)一個(gè)因素的調(diào)整會(huì)引起另外因素的變化，而且大部分車(chē)型都是只能調(diào)整其中的部分參數(shù)，所以部分參數(shù)不匹配有時(shí)是難免的。在實(shí)際的汽車(chē)修理和調(diào)整過(guò)程中，跑偏的故障很多，許多跑偏故障難以消除，原因比較多，但也可能存在制造廠家的某些原因:1) 四輪定位參數(shù)的范圍是否合理。2) 四輪定位參數(shù)中各可調(diào)整的因素是否合理。3)從本實(shí)例可以看出，各四輪

48、定位參數(shù)的影響都是向同一方向的(本例都向右)，其累積以后的效應(yīng)會(huì)明顯放大，導(dǎo)致該車(chē)跑偏嚴(yán)重。2.5四輪定位對(duì)輪胎壽命的影響汽車(chē)在運(yùn)行中常出現(xiàn)轉(zhuǎn)向車(chē)輪輪胎的不規(guī)則磨損，特別是胎面和胎肩花紋的鋸齒形磨損，并時(shí)常伴隨方向盤(pán)沉重或搖擺、動(dòng)力下降、油耗增加等現(xiàn)象。其原因大都是由于轉(zhuǎn)向輪定位不正確。對(duì)正確合理地使用和維護(hù)輪胎，提高輪胎的使用壽命和行駛的安全性及降低成本，具有非常重要的意義,下面介紹車(chē)輪定位不正確對(duì)輪胎磨損的影響1 前輪前束的。前輪前束值過(guò)大時(shí)，輪胎在滾動(dòng)中必然會(huì)產(chǎn)生向外的滑移，結(jié)果使胎面產(chǎn)生從外側(cè)到內(nèi)側(cè)的橫向磨損，胎面外側(cè)磨損嚴(yán)重，內(nèi)側(cè)花紋溝起毛；前輪前束值過(guò)小時(shí)輪胎內(nèi)側(cè)磨損加重，而外側(cè)邊

49、緣花紋溝邊起毛。前輪前束值不正確對(duì)輪胎磨損的共同特點(diǎn)是：胎面磨損速度很快，甚至幾千公里就可將新胎磨廢。引起前輪前束值不正確的主要原因是前橋和橫拉桿彎曲變形、球頭銷及銷座磨損過(guò)大、前輪軸承間隙過(guò)大、車(chē)架變形等。2 前輪外傾角前輪外傾角過(guò)大時(shí)，會(huì)使外側(cè)車(chē)輪半徑小于內(nèi)側(cè)車(chē)輪半徑，使輪胎外側(cè)胎肩磨損嚴(yán)重；前輪外傾角過(guò)小時(shí)，會(huì)使輪胎內(nèi)側(cè)胎肩加速磨損。不相等的前輪外側(cè)角將前軸單邊拖曳。這是因?yàn)檫^(guò)多的外傾，不論其為正值或負(fù)值，都將產(chǎn)生同一輪胎滾動(dòng)半徑的差異，使輪胎的一側(cè)直徑大于另一側(cè)直徑，造成輪胎的偏磨，同時(shí)易使汽車(chē)在高速行駛時(shí)造成前輪的搖擺。引起前輪外傾角變化的主要原因是前橋變形、輪輞邊緣彎曲變形、主銷及

50、襯套松曠、輪轂軸承間隙過(guò)大等。3 主銷后傾角和內(nèi)傾角主銷后傾角和內(nèi)傾角過(guò)大或過(guò)小時(shí)，都會(huì)使前輪產(chǎn)生搖擺和振動(dòng)，沖擊負(fù)荷增大，轉(zhuǎn)向沉重，加速輪胎磨損。此外，如負(fù)荷分布不均、車(chē)架前端彎曲變形、輪胎尺寸不一致、軸承松曠等，都可能造成主銷內(nèi)傾特別是后傾的失?，F(xiàn)象。4 后輪外傾和后輪前束高速行駛轎車(chē)的穩(wěn)定性不僅與前輪定位有關(guān)，也與后輪定位有關(guān)。若后輪外傾角和后輪前束失準(zhǔn)，低速時(shí)會(huì)出現(xiàn)扭擺行駛，加大后輪輪胎橫向磨損2.6四輪定位的發(fā)展趨勢(shì)汽車(chē)在正常行駛過(guò)程中，應(yīng)具有轉(zhuǎn)向操縱輕便和自動(dòng)保持直線行駛的能力。同時(shí)轉(zhuǎn)向輪應(yīng)盡可能保持純滾動(dòng)，以減輕輪胎的磨損。為了滿足上述要求，通常是通過(guò)主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪

51、外傾角和前輪前束等轉(zhuǎn)向輪定位的4個(gè)參數(shù)來(lái)保證的。隨著汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代汽車(chē)特別是轎車(chē)普遍出現(xiàn)了高速化趨勢(shì)，為了適應(yīng)汽車(chē)高速化的需要，同時(shí)也為了適應(yīng)行駛平穩(wěn)、乘坐舒適的要求，各種新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)被不斷地應(yīng)用在現(xiàn)代汽車(chē)上。在懸架系統(tǒng)中不僅前橋采用了獨(dú)立懸架，而且后橋大部分也采用了獨(dú)立懸架等，致使現(xiàn)代轎車(chē)的車(chē)輪定位與傳統(tǒng)汽車(chē)相比發(fā)生了較大的變化。1 主銷后傾角減小 由于現(xiàn)代轎車(chē)普遍使用彈性好、滾動(dòng)阻力小、耐磨損的超低壓扁平子午線輪胎，致使輪胎的彈性增強(qiáng)，穩(wěn)定力矩也相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向較為沉重。特別是當(dāng)轎車(chē)高速行駛時(shí)，由于輪胎變形量大，使回正力矩加大。但回正力矩并非越大越好，在高速行駛時(shí)，回正力

52、矩過(guò)大會(huì)引起回正過(guò)猛，造成前輪擺振。此外，轉(zhuǎn)向也會(huì)變得沉重。為了消除過(guò)大的回正力矩，使轉(zhuǎn)向輕便，避免前輪擺振，現(xiàn)代轎車(chē)減小了主銷后傾角，有的甚至為負(fù)值。例如:上海桑塔納轎車(chē)的主銷后傾角為，紅旗ca7560型轎車(chē)的主銷后傾角為。2 主銷內(nèi)傾角增大傳統(tǒng)汽車(chē)的主銷內(nèi)傾角不大于，主銷偏移距一般為40-60mm，而現(xiàn)代汽車(chē)的這兩個(gè)參數(shù)值有明顯增大的趨勢(shì)。這是因?yàn)椋?chē)主銷內(nèi)傾角的增加，能使主銷軸線的延長(zhǎng)線與路面交點(diǎn)處在輪胎與路面接觸中心的外側(cè)，增加了穩(wěn)定力矩，提高了轎車(chē)行駛的安全性，能很好地滿足急起動(dòng)、急制動(dòng)和急轉(zhuǎn)向等工況的要求，同時(shí)有效地防止雙管路制動(dòng)系統(tǒng)中一管路因故不能制動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)制動(dòng)跑偏的現(xiàn)象。研

53、究表明，主銷偏移距為零或少量的負(fù)值是可取的。例如:奧油100和上海桑塔納轎車(chē)的主銷內(nèi)傾角為，捷達(dá)為，奧迪100的主銷偏移距為-12.2mm。3 前輪外傾角減小傳統(tǒng)汽車(chē)前輪外傾角為1度左右。由于現(xiàn)代轎車(chē)的行駛速度越來(lái)越高，從而導(dǎo)致在高速轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力增大，車(chē)身向外傾斜加大，因此產(chǎn)生了更大的正外傾，使外側(cè)懸架超負(fù)荷，加重了外側(cè)輪胎的超量變形。由于外側(cè)輪胎與地面接觸處的內(nèi)、外滾動(dòng)半徑不同，外側(cè)小于內(nèi)側(cè)，這就不僅加劇了輪胎磨損，也會(huì)使轉(zhuǎn)向性能降低。又由于現(xiàn)代轎車(chē)的輪胎較寬、氣壓較低，高速行駛時(shí)，輪胎的純滾動(dòng)轉(zhuǎn)向性能和動(dòng)平衡性能下降，輪胎內(nèi)、外側(cè)磨損不均勻，所以，為保證高速轉(zhuǎn)向時(shí)的側(cè)向穩(wěn)定性和減少輪胎磨

54、損，現(xiàn)代轎車(chē)前輪外傾角已減小甚至為負(fù)值(內(nèi)傾)，如桑塔納2000型轎車(chē)的前輪外傾角為，左、右兩前輪外傾角允差為;奧迪100的前輪外傾角為，一汽捷達(dá)轎車(chē)的前輪外傾角為.4 前輪前束減小前輪前束的作用是抵消由于前輪外傾產(chǎn)生的錐體滾動(dòng)的橫向滑磨。前束和外傾是相互配合的，正的外傾角對(duì)應(yīng)正前束，負(fù)的外傾角對(duì)應(yīng)負(fù)前束。現(xiàn)代轎車(chē)由于前輪外傾角變?yōu)樨?fù)值，相應(yīng)地前輪前束值也出現(xiàn)了負(fù)值設(shè)計(jì)，以使前輪外傾、前輪前束匹配得更好，從而減小車(chē)輪側(cè)滑量。如桑塔納2000型轎車(chē)前輪前束值為-1 到-3毫米，奧迪100轎車(chē)的前輪前束值為0.5到1毫米。5 后輪定位的作用在增大現(xiàn)代汽車(chē)的后橋普通采用獨(dú)立懸架，后輪定位某些參數(shù)在懸

55、架設(shè)計(jì)已經(jīng)保證。多數(shù)轎車(chē)的僅有后輪外傾角和后輪前束兩項(xiàng)定位內(nèi)容。后輪定位的目的是使前、后輪在路面上的運(yùn)動(dòng)軌跡重合，保證轎車(chē)高速行駛的穩(wěn)定性，有助于減少輪胎及懸架各零部件的磨損。3 檢測(cè)與調(diào)整在進(jìn)行四輪定位故障診斷作業(yè)過(guò)程中，沒(méi)有固定的工作模式。每個(gè)師傅都有自己工作經(jīng)驗(yàn)和工作方式，有著自己的維修工藝流程。3.1故障診斷程序1 四輪定位調(diào)整前應(yīng)進(jìn)行以下檢查，（1） 車(chē)輪檢查。包括輪胎的磨損是否均勻.輪胎的尺寸或類型配合是否恰當(dāng)。輪胎的氣壓是否符合要求。子午線輪胎，發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)，在空載時(shí)四輪胎壓較低，常低于2.5bar. 滿載時(shí)前輪胎壓一般在2.5bar，后輪的胎壓稍高，一般在3.0bar左右。具體數(shù)值應(yīng)按照具體車(chē)型上的標(biāo)示為準(zhǔn)。如果是行駛跑偏問(wèn)題，可以先將前輪左右兩車(chē)輪進(jìn)行互換對(duì)調(diào)，然后試車(chē)。如果車(chē)輪左右對(duì)調(diào)后跑偏方向朝