汽車前束原理和調(diào)整分析

1、.汽車前束的原理與調(diào)整分析提要一、 本文介紹了汽車前束的由來(lái)，認(rèn)為外傾角是影響前束的因素之一。滾動(dòng)阻力和空氣阻力也是影響因素之一。另外，還提出了一個(gè)新的看法車輪也是影響前束的主要因素。二、 論述了前束的調(diào)整，認(rèn)為只有采用動(dòng)態(tài)調(diào)整法，方能真正解決前束調(diào)整，進(jìn)而解決輪胎磨損問(wèn)題。三、 介紹了“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”的原理，結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)結(jié)論。四、 介紹了國(guó)內(nèi)外前束調(diào)整的動(dòng)態(tài)。所謂前束，就是汽車靜止時(shí)兩轉(zhuǎn)向輪的任意理論旋轉(zhuǎn)平面在汽車前進(jìn)方向有一夾角，即所謂前束角，為了測(cè)量和調(diào)整的方便，也有將此角轉(zhuǎn)化為上述二平面最后兩點(diǎn)間的距離和最前兩點(diǎn)間的距離之差，俗稱“前束”。一輛汽車的前束調(diào)整得是否合適，對(duì)汽車前輪輪胎的

2、磨耗起著決定的作用，對(duì)汽車的操縱性能也有很大影響。所以前束的問(wèn)題是個(gè)十分重要的問(wèn)題。然而在國(guó)內(nèi)汽車制造廠中，其所生產(chǎn)的汽車，大約有相當(dāng)一部分的汽車前束值不在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍內(nèi)。90%以上的汽車，前束值沒(méi)有處于最佳值。還有相當(dāng)一部分汽車前束值嚴(yán)重超差。這樣的汽車出廠后，其前輪磨損情況是可想而知的。究其原因，當(dāng)然是多方面的，而且主要是工人的責(zé)任心的問(wèn)題。然而，也不得不承認(rèn)，我國(guó)當(dāng)時(shí)的前束調(diào)整工藝及設(shè)備落后也是原因之一。此問(wèn)題一直十分尖銳地?cái)[在我們面前，迫使我們不得不作一些理論上和實(shí)踐上的探討。目前由于動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀投入使用，此問(wèn)題方得以徹底解決。一、 前束的由來(lái)汽車為什么要有前束，前束值的大小是由哪

3、些因素決定的，歷來(lái)說(shuō)法不一。但我認(rèn)為，前束的由來(lái)，主要有三。（一）“前束”是為補(bǔ)償“前輪外傾角”所造成的不利而設(shè)計(jì)的。關(guān)于這一點(diǎn)，過(guò)去有許多權(quán)威人士都有詳細(xì)論述，簡(jiǎn)而言之，認(rèn)為由于前輪外傾而導(dǎo)至前輪在行進(jìn)時(shí)有前張的趨勢(shì)，也就是說(shuō)兩前輪的理論旋轉(zhuǎn)平面與地面的交線不平行，因而，輪胎在滾動(dòng)時(shí)受來(lái)自地面的側(cè)向摩擦力，當(dāng)此力足夠大時(shí)，導(dǎo)至輪胎側(cè)向滑移而造成不應(yīng)有的磨損，俗稱早期磨損。而為補(bǔ)償這一不利因素，設(shè)計(jì)者將前輪設(shè)計(jì)一定前束y，使y正好等于因外傾而產(chǎn)生前輪前張的量。以圖使之與外傾組成最佳匹配，讓汽車在行進(jìn)時(shí)側(cè)向力為零，前輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)，前輪磨損最小。現(xiàn)在的問(wèn)題是，外傾角是不是影響前束的唯一因素，如

4、果是唯一的，外傾角與前束角應(yīng)按某一規(guī)律一一對(duì)應(yīng)，或者說(shuō)，能按某一公式計(jì)算出來(lái)。然而，并非如此。（見表一）由表一可見，二者間毫無(wú)規(guī)律可循，甚至有同一外傾角，相同級(jí)別的汽車卻有不同的前束角。反之，有同一前束角的車，其外傾角卻不相同。至于所謂前束角為外傾角的15-25%的“統(tǒng)計(jì)規(guī)律”顯然是不全面的。更不用說(shuō)前輪驅(qū)動(dòng)的汽車了。實(shí)驗(yàn)證明，沒(méi)有外傾角的非獨(dú)立懸掛的后輪，在行駛時(shí)一般沒(méi)有側(cè)向力，不需要有前束。顯然，外傾角是前束角的誘導(dǎo)因素，并不是必要因素，更不是唯一因素。請(qǐng)看表一摘自人民交通出版社“進(jìn)口汽車技術(shù)性能手冊(cè)”（82年版）表一（二）“前束”是為補(bǔ)償滾動(dòng)阻力和空氣阻力對(duì)前輪的不利影響而設(shè)計(jì)的。前橋，

5、車輪及梯形拉桿的結(jié)構(gòu)如圖一。設(shè)滾動(dòng)阻力為PM，空氣阻力為PN，C和C1為兩前輪理論旋轉(zhuǎn)軸心，A和A1為兩主銷。B和B1分別為梯形拉桿兩端的球關(guān)節(jié)。滾動(dòng)阻力PM向前輪中心C簡(jiǎn)化，得一向后的作用力和一力矩，力的大小與PM相等，力矩驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。PM與本來(lái)就作用于C點(diǎn)的空氣阻力PN的合力P（P=PM+PN）再向主銷A點(diǎn)簡(jiǎn)化，結(jié)果又得一力和一力矩，力的大小與P相等，力矩：M=Pl=(PM+PN) l(l 是C點(diǎn)到A點(diǎn)的距離)顯然，兩個(gè)主銷上所受力矩大小相等，方向相反，如圖示：A和A1所受力矩分別為-M和+M。由于M的作用，使球銷有向后轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，由于受梯形拉桿的約束，又不得轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)梯形拉桿所受的力為P

6、B，球關(guān)節(jié)中心到A點(diǎn)的距離AG=S，梯形拉桿的梯形底角為b，則有：PB·S·sinb - M = 0即：PB·S·sinb - (PM+PN) l = 0由于PB的作用，使球關(guān)節(jié)中球肖的球面緊貼肖座的球面外側(cè)。設(shè)梯形拉桿兩端球關(guān)節(jié)中球肖球面與球座球面間的間隙分別為a和b，很明顯此時(shí)兩球肖間的距離加大了（a+b）/2，為獲得“動(dòng)態(tài)前束”的最佳效果，靜態(tài)前束勢(shì)必在原來(lái)的基礎(chǔ)上加大一個(gè)量e1e1 = D (a+b) = R(a+b) (D是車輪直徑，R是車輪半徑)S 2S 應(yīng)該說(shuō)明的是，e1也不是個(gè)定值，它將隨球關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和其所受力的大小而取一相應(yīng)的值。其變化

7、范圍在0到 R(a+b)/S間。我們知道，任何零件在加工時(shí)，都會(huì)有偏差，而且由于空間和重量的限制，任何零件的剛度也是有限的。在-M和PB的相互作用下，各相互關(guān)聯(lián)的零件間可能發(fā)生相對(duì)位移、扭轉(zhuǎn)和彈性變形，而且這所有的運(yùn)動(dòng)的總效果，同樣是使前輪前張。為了補(bǔ)償這一不利效果，又需在原來(lái)的基礎(chǔ)上將前束加大一個(gè)量e2 。總之，不論是彈性變形，還是扭轉(zhuǎn)變形，還是零件間發(fā)生位移，都會(huì)不同程度地使前橋半軸繞主肖向后旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，造成前張。就是因?yàn)檫@些因素的影響，使得有些外傾角很小甚至為零的汽車也仍然需要有一定的前束，這已為事實(shí)所證明。據(jù)“國(guó)外汽車”雜志1979年第5期“行駛汽車轉(zhuǎn)向輪定位角的測(cè)定”一文介紹，蘇聯(lián)

8、有關(guān)部門，使用一種特殊裝置，在A3-24伏爾加汽車兩前輪上測(cè)量的結(jié)果是：滾動(dòng)阻力每增加5kg動(dòng)態(tài)前束值減少0.16 mm。由于滾動(dòng)阻力與車速有直接聯(lián)系，一般來(lái)說(shuō)，車速越高，滾動(dòng)阻力越大，所以同文還說(shuō)：和“對(duì)A3-24伏爾加汽車（主銷后傾30，車輪外傾0°，前輪前束0+3mm）的試驗(yàn)證明，在平坦的瀝青路面上，當(dāng)車速分別以5km/小時(shí)，20km/小時(shí)和70 km/小時(shí)行駛時(shí)，前束相應(yīng)減少了0.2, 0.4, 和0.8mm，急加速和常速制動(dòng)時(shí)，前速相應(yīng)減了0.5和0.5-3毫米。由此，說(shuō)明有些高級(jí)小轎車和載重汽車都有較大的前束值的原因。如奔馳600，外傾0°，前束6±1

9、，紅旗外傾0°，前束5-7。解決CA10B，外傾1°前束10。因?yàn)榍罢咂毡椴捎玫蛪狠喬ズ统蛪狠喬?，而且車速很高，最高可達(dá)200km/小時(shí)。而后者，往往載荷很大。這些都會(huì)造成較大的滾動(dòng)阻力，導(dǎo)至前張嚴(yán)重，故需用較大前束以補(bǔ)償。在前束由來(lái)問(wèn)題上，對(duì)于一些高級(jí)小轎車或一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家的部分貨車，一般地說(shuō)，僅有此二項(xiàng)。然而，在我國(guó)，由于車輪質(zhì)量不穩(wěn)定，特別是在普通貨車和吉普車上，車輪的幾何精度和平衡精度都極差，質(zhì)量最差的車輪，其徑跳可達(dá)2-3mm。端跳可達(dá)5-7mm，動(dòng)不平衡可達(dá)3000克厘米到5000克厘米，這樣的車輪在行駛時(shí)，對(duì)地面產(chǎn)生很大的側(cè)向力，使車輪遭受嚴(yán)重的早期

10、磨損或畸形磨損。然而，即使在這種情況下，如果適當(dāng)加大或縮小其前束，仍能使其動(dòng)態(tài)側(cè)向力接近于零，前輪磨損情況就會(huì)明顯減輕。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于精度高、結(jié)構(gòu)合理的車輪通過(guò)調(diào)整前束，可以使汽車在行駛時(shí)，輪胎與地面間的側(cè)向力為零。前束也可以控制在一個(gè)較小的范圍。然而，對(duì)于質(zhì)量較差的前輪，則做不到這一點(diǎn)。當(dāng)前輪滾動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一周期性的脈動(dòng)的側(cè)向力。其周期等于車輪轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間，其波形為不規(guī)則曲線。對(duì)于有些汽車，側(cè)向力波動(dòng)范圍最大可達(dá)12kg。其波形如圖三所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還證明，其側(cè)向力不但是無(wú)規(guī)律變化，而且還偏離正常側(cè)向力一個(gè)量，這一量的大小，與輪胎支持層的幾何形狀有關(guān)，與其外胎的結(jié)構(gòu)有關(guān)。不同外型和結(jié)構(gòu)的輪

11、胎，裝在同一輛汽車上，在具有相同的靜態(tài)前束的情況下，側(cè)向力會(huì)有明顯的差異，如采用普通輪胎和子午線輪胎時(shí)，其側(cè)向力明顯不同，前者小，后者大。即使是同一類型的輪胎，由于胎面花紋不一樣，其側(cè)向力也不一樣。如在對(duì)BJ212作前束測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)小方塊花紋輪胎側(cè)向力大，而連續(xù)小細(xì)花紋輪胎側(cè)向力小，由此導(dǎo)至前者最佳前束偏大，后者最佳前束偏小，前者最大可達(dá)8mm，最小也有1mm。而后者，最大不過(guò)3mm，最小可達(dá)-1mm。至于輪胎是如何影響側(cè)向力進(jìn)而影響最佳前束值的，下面將進(jìn)一步論述。顯然，為獲得在汽車運(yùn)行的全過(guò)程中，地面對(duì)輪胎側(cè)向力總和為零的效果，必須將前束偏離正常前束值一個(gè)量。如在圖三中，將零點(diǎn)從原零線移

12、至B點(diǎn)，使其受力圖由圖三所示的情況變?yōu)閳D四所示的情況。.這便是我們所要研究的前束的由來(lái)之三。（三）前束是為補(bǔ)償車輪缺陷而設(shè)計(jì)的 假設(shè)車輪如下圖A直立在地面，（零外傾），車輪輪網(wǎng)是一個(gè)經(jīng)精細(xì)加工的左右完全對(duì)稱的有足夠剛性的構(gòu)件，輪胎也是一個(gè)高品質(zhì)的完全均勻?qū)ΨQ的橡膠彈性體，那么它的受力就只有汽車自重壓力和地面的垂直向上的支反力P和P，P = -P事實(shí)上，車輪在制造過(guò)程中，因各種原因。不可能是上述的那種理想的構(gòu)件，特別是輪胎，在制造過(guò)程中的多個(gè)環(huán)節(jié)都可能使其組織包括簾布和橡膠圓周不均勻和左右不對(duì)稱。形成如圖B的情況。圖B是車輪的某個(gè)斷面的情況，假設(shè)輪胎右邊簾布的厚度a大于左邊簾布厚度b，顯然，作為

13、充滿高壓空氣的車輪在汽車重力作用下，輪胎受壓而變形，由于a>b至使右邊剛性大于左邊剛性,從而導(dǎo)致輪胎向右變形,其受地面一向左的側(cè)向力P1和地面支反力P及汽車壓力P。由于汽車輪胎對(duì)地面的壓力P不是垂直向下的,而是有一夾角y，此時(shí),其效果相當(dāng)于車輪對(duì)地面有一傾角為y的力。使車輪附加了一個(gè)外傾角,不同輪胎,要求不同的外傾角,也就要求附加一個(gè)不同的前束。前橋有兩個(gè)前輪，兩前輪附加外傾角的共同作用的結(jié)果，很明顯地需要一合理的附加前束來(lái)與之抵消，這一前束的附加值是多大，需實(shí)際側(cè)量而定，我們?cè)O(shè)因車輪缺陷所需的前束能為y，其大小和方向都是因車而異，因時(shí)而異。所以出現(xiàn)了圖三所示的側(cè)向力無(wú)規(guī)律（但在一定范圍

14、內(nèi)）的變化。導(dǎo)致最佳前束值也因車而異，有的甚至相差很遠(yuǎn)，這也為實(shí)踐所證明。我們?cè)趯?duì)不同的車（BJ2020）量取動(dòng)態(tài)側(cè)向力為零時(shí)的靜態(tài)前束值時(shí)發(fā)現(xiàn)可在-2到10間變化。其中90%的車在3mm.到5mm，這說(shuō)明當(dāng)時(shí)（83年）國(guó)產(chǎn)輪胎質(zhì)量是極不穩(wěn)定的。另有極個(gè)別的車，在作動(dòng)態(tài)前束調(diào)整時(shí)，發(fā)現(xiàn)前輪方向跑偏，用上述觀點(diǎn)可解釋為：左右車輪因輪胎質(zhì)量問(wèn)題，使兩邊的前輪受同時(shí)向左或同時(shí)向右的側(cè)向力所至。由于bj2020的前橋是非獨(dú)立懸掛的，方向跑偏與定位角無(wú)關(guān)，所以，凡遇上述情況，更換前輪就不跑偏了。當(dāng)然，車速和載荷也是影響前束的因素，一般來(lái)講，車速越高，載荷越大，要求有更大的前束。但他們都是不確定因素，而且

15、影響不大，所以不在討論之列。綜上所述，前束的由來(lái)，主要有三。= y + y1 + y2其中 y1 = e1 + e2y為外傾角所導(dǎo)至的前束角。y1為地面和空氣阻力所導(dǎo)至的前束角。其中，e1為球關(guān)節(jié)間隙所至，e2為零件變形，位移，扭轉(zhuǎn)等所至。y2為車輪質(zhì)量缺陷所至的前束角。前束的由來(lái)尚且有三，影響其大小的因素就更多了，況且汽車在行駛過(guò)程中，這些因素又都瞬息萬(wàn)變（雖然局限在一定范圍）。所以要對(duì)一種汽車規(guī)定出一個(gè)在任何時(shí)候，任何情況下都適合的前束值是很不容易的，或者說(shuō)是根本不可能的。因此，我們只能對(duì)一種特定的車型在特定的載荷（一般是滿載）、特定的輪胎和輪胎氣壓，特定的車速以及90%的直線行駛工況下規(guī)

16、定出一個(gè)大多數(shù)車都適用的前束值的范圍，使前束值在此范圍的汽車都能正常行駛。如北京吉普BJ2020，前束值調(diào)到4mm，80%的車都能正常行駛。我們所說(shuō)的正常行駛，并不是說(shuō)前輪磨損最小。而要使前輪在現(xiàn)有條件下磨損處于最小，只有將前束調(diào)到最佳值。這就是我們要討論的第二個(gè)問(wèn)題前束的調(diào)整。二、 前束的調(diào)整前束的大小，是靠調(diào)整梯形拉桿的長(zhǎng)短來(lái)確定的。同時(shí)，前束的誤差又是規(guī)定的很嚴(yán)的，往往只有1-2mm。我曾經(jīng)對(duì)BJ2020各有關(guān)零件的尺寸公差及形位公差作過(guò)累計(jì)，如果向不同方向積累，足可使前束變化3-4mm。由于影響汽車前束的因素很多，而且這些因素在每一輛車上又不盡相同，往往因車而異，因地而異。如果調(diào)整前束

17、時(shí)采用的方法不合理，首先是不容易調(diào)到設(shè)計(jì)規(guī)定的前束值。其次，即使調(diào)到了設(shè)計(jì)規(guī)定的前束值，也未必是最合理的前束值或曰最佳前束值，同樣不能保證其前輪沒(méi)有異常磨損。如果條件允許，應(yīng)該是每一輛車，都因?yàn)楸旧項(xiàng)l件規(guī)定一個(gè)最佳前束值。然而，這一條件是無(wú)法滿足的。所以，前束調(diào)整的問(wèn)題，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)曾一度是個(gè)十分棘手的問(wèn)題。目前，在我國(guó)，各汽車制造廠都各自根據(jù)自己的條件，采用不同的方法調(diào)整前束。在國(guó)外，也不盡相同。但綜合起來(lái)，不外以下三種方法。1 測(cè)量“前束角”法現(xiàn)在有些汽車制造廠就是采用這種方法調(diào)前束的。將前橋固定在裝配臺(tái)架上，在裝輪轂軸承之前，以兩端轉(zhuǎn)向節(jié)軸的兩道輪轂軸承為基準(zhǔn)，測(cè)量其軸心線與前橋總成軸線

18、的夾角，使其一端等于單輪前束角y，然后調(diào)整梯形拉桿的長(zhǎng)度，使另一端轉(zhuǎn)向節(jié)軸的軸線與前橋的中心線的夾角亦等于單輪前束角y，然后緊定梯形拉桿上的卡子使前束角2y固定下來(lái)。用這種方法調(diào)整前束，一般地說(shuō)大部分都可以合乎設(shè)計(jì)要求，輪胎磨損也基本正常。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是定位基準(zhǔn)選擇合理，調(diào)整速度快，有較高的合格率。這種方法的不足是：（1） 定位基準(zhǔn)點(diǎn)相隔太近，測(cè)量誤差大。（2） 拉桿與前橋總成運(yùn)輸不便。容易碰彎拉桿，破壞前束的準(zhǔn)確性。（3） 沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及車輪對(duì)前束的影響。（4） 無(wú)法檢驗(yàn)。（5） 此法只適用于前橋是非獨(dú)立懸掛的汽車。2“BA”法為了克服上述調(diào)整法的不足，一些工廠采用另一種方法調(diào)整前束。

19、就是“B A”法。為了擴(kuò)大測(cè)量基準(zhǔn)，他們將測(cè)量前束角轉(zhuǎn)化為直接或間接的測(cè)量?jī)汕拜喨我恍D(zhuǎn)平面上最后兩點(diǎn)間的距離與最前兩點(diǎn)間的距離之差。如圖五：= B-A = 4RsinY圖五具體測(cè)量方法很多，有用特制的前束尺測(cè)量的，也有用鋼卷測(cè)量的，也有用專門儀器測(cè)量的，由于原理極簡(jiǎn)單，這里不一一介紹了。用這種方法測(cè)量和調(diào)整前束，雖然克服了上述缺點(diǎn)，但是又帶來(lái)了一個(gè)無(wú)法克服的缺點(diǎn)。由于是在裝上車輪以后測(cè)量的，使許多零件的誤差和零件間的間隙都帶到新的測(cè)量基準(zhǔn)里來(lái)了，所以雖然擴(kuò)大了測(cè)量基準(zhǔn)，但是其測(cè)量精度不但沒(méi)有提高，反而有所降低。實(shí)在是一種顧此失彼的作法。由于在實(shí)際生產(chǎn)中，零部件的誤差在所難免，特別是車輪外傾角

20、，梯形拉桿球關(guān)節(jié)間隙以及車輪的幾何精度都是很難嚴(yán)格控制的，所以也必然有一部分車前束值超出設(shè)計(jì)要求的范圍。而且由于這種前束值都是用靜態(tài)的方法測(cè)量與調(diào)整的，很多變化著的因素都沒(méi)有考慮，所得前束值絕大部分不是最佳前束值。例如，在我們過(guò)去（75年80年）的試驗(yàn)中，BJ2020的前束值，只有5-10%在最佳值。所以前輪必然還會(huì)有程度不同的早期磨損和畸形磨損。為了解決這一問(wèn)題，我參考國(guó)外（日、德、美）有關(guān)資料，跳出傳統(tǒng)方法的圈子，尋求了一種新的前束調(diào)整法。3 動(dòng)態(tài)調(diào)整法前面已經(jīng)論述過(guò)，汽車前輪輪胎的早期磨損和畸形磨損的根本原因是車輪在行駛過(guò)程中有側(cè)向力對(duì)輪胎作功，導(dǎo)至輪胎與地面之間有側(cè)向滑移。很顯然，要解

21、決前輪異常磨損的關(guān)鍵在于消除側(cè)向力。對(duì)于前輪來(lái)說(shuō)，要完全做到這一點(diǎn)，幾乎是不可能的，前輪與后輪的不同之點(diǎn)就是前輪有個(gè)轉(zhuǎn)向問(wèn)題，前輪在轉(zhuǎn)向時(shí)，兩輪不可能時(shí)刻與后輪繞一共同的迴轉(zhuǎn)中心作純滾動(dòng)。就是在直線行駛時(shí)，由于有其他幾個(gè)定位角（主要是外傾角）的存在，輪胎所受側(cè)向力也不會(huì)時(shí)刻為零。但是，我們只要將前束調(diào)整得合適，是可以使汽車在百分之九十的直線行駛的時(shí)間內(nèi)前輪胎所受側(cè)向力總和為零的。這樣，前輪磨損將會(huì)處于最小狀態(tài)。即使因?yàn)槟撤N原因（主要是車輪的幾何精度和平衡精度）。側(cè)向力不能為零，而只能在零線上擺動(dòng)，但由于輪胎是有相當(dāng)彈性的柔韌體，在微小的側(cè)向力作用下，輪胎用本身的彈性變形就可以保持其不與地面產(chǎn)生

22、側(cè)向滑移。既然沒(méi)有滑移，就沒(méi)有側(cè)向力作功，車輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)，輪胎沒(méi)有早期磨損。要做到這一點(diǎn)，是我國(guó)汽車行業(yè)現(xiàn)行的靜態(tài)調(diào)整方法所無(wú)能為力的。這就需要采用動(dòng)態(tài)調(diào)整法，讓前輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，向前行駛，讓影響前束的一切因素都來(lái)參加表演，然后用調(diào)整拉桿長(zhǎng)度的辦法，將那些不利因素所產(chǎn)生的側(cè)向力消滅于一個(gè)統(tǒng)一體中，此時(shí)前束取于最佳值，即動(dòng)態(tài)側(cè)向力為零，側(cè)向滑移亦為零。前輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)，輪胎磨損最小。根據(jù)上述原理，我設(shè)計(jì)了一臺(tái)“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”。“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”基本結(jié)構(gòu)如圖六。兩平行滾筒2置于一可以左右移動(dòng)的小車3上，小車上連有拉桿4，由4通過(guò)傳感器5和拉桿6連接，拉桿6與另一小車7（完全同小車3）鉸接。當(dāng)汽

23、車兩前輪1分別置于兩小車的滾筒之上后，開動(dòng)機(jī)器使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，滾筒代替了實(shí)際行駛中的路面。如果前束角不合適，則兩小車分別受大小相等方向相反的兩個(gè)側(cè)向力作用，同時(shí)向內(nèi)或向外移動(dòng)。由傳感器5感受此力的大小和方向，調(diào)整前束，使此力為零，或在零上左右擺動(dòng)。此時(shí)的前束值即為此車的最佳前束值。對(duì)此儀器，我們做了如下試驗(yàn)，簡(jiǎn)述如下：1 與日本交通省特許的側(cè)滑儀作對(duì)比試驗(yàn)。日本側(cè)滑儀是專門用以檢測(cè)汽車前輪定位角的綜合性能的儀器，其中主要是檢驗(yàn)前束的，它的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是看汽車每向前行駛一公里時(shí)，其轉(zhuǎn)向輪側(cè)向（向內(nèi)或向外）滑移的距離（俗稱側(cè)滑）。側(cè)滑為零即為最好，表示前輪無(wú)側(cè)向滑移。側(cè)滑在±3m/km視為

24、良好，表示前輪無(wú)明顯早期磨損，而當(dāng)側(cè)滑超過(guò)5m/km時(shí)，則被視為不合格。此時(shí)車輪會(huì)有嚴(yán)重磨損。我們用“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”調(diào)整10輛BJ2020汽車前束，使動(dòng)態(tài)側(cè)向力為零。然后到在日制側(cè)滑儀上做試驗(yàn)，結(jié)果全部良好，10輛車中，有5輛側(cè)滑為零，3輛側(cè)滑0.5，兩輛側(cè)滑為1。由此證明，此儀器是完全可行的。2 量取靜態(tài)前束值，與設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)照：我們從82年8月開始，分別在不同時(shí)期的車中任選200輛BJ2020和BJ2020A及BJ121卡車進(jìn)行動(dòng)態(tài)前束調(diào)整，將側(cè)向力調(diào)到零后，再用前束尺取其靜態(tài)前束值，其結(jié)果如表二所示。由上分布曲線可以看出，前束值在1-6的汽車占87%。前束值在設(shè)計(jì)規(guī)定值的汽車只有52%。

25、在200輛車中，前束值最大的車的總號(hào)是13882，靜態(tài)前束值為7.2。我們?cè)鴮⑵淝笆嫡{(diào)到設(shè)計(jì)規(guī)定值2毫米。進(jìn)行側(cè)滑試驗(yàn)，結(jié)果側(cè)滑為-5m/km。即表示前束太小，不合格。即是說(shuō)，對(duì)于此車，因其各方面的具體條件不同，而需要有較大的前束，7.2mm就是此車的最佳前束值。還有一輛車，其經(jīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整前束后，測(cè)得其側(cè)向力和側(cè)滑均為零，量得其靜態(tài)前束為10.2。這在我廠所產(chǎn)的車?yán)镆彩巧僖姷摹，F(xiàn)已跑完3000km，觀察其前輪磨損，幾乎與后輪無(wú)異。另外，我們還對(duì)幾輛前輪磨損嚴(yán)重的舊車用“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”進(jìn)行了前束重調(diào)，行程4000余公里，前輪均未發(fā)現(xiàn)異常磨損。值得注意的是，這些車中，原來(lái)的前束值都基本在設(shè)計(jì)規(guī)定

26、范圍。同一類型的車，前束差別如此之大，這是我從沒(méi)預(yù)料的。為找出其原因，我們作了如下試驗(yàn)。3 更換梯形拉桿球關(guān)節(jié)。僅從圖紙公差積累，原BJ2020球關(guān)節(jié)側(cè)向間隙最大可達(dá)0.45mm，影響到前束，能使前束增加2mm左右。這次我們制造了一種新結(jié)構(gòu)的球關(guān)節(jié)，將側(cè)向間隙限制在0.1mm之內(nèi)。我們對(duì)前束偏大的車輛12270（前束5.9），換上了特制的新結(jié)構(gòu)拉桿，重調(diào)后測(cè)得靜態(tài)前束為4.5，即減小1.4mm。梯形拉桿球關(guān)節(jié)間隙對(duì)前束的影響在舊車上尤為明顯。經(jīng)長(zhǎng)期使用后，其間隙明顯加大使前束減小。曾對(duì)陜汽駐京辦事處的一輛BJ2020車號(hào)31-13602作過(guò)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由此對(duì)前束的影響是使之變小了3mm。但是

27、，由于原結(jié)構(gòu)的球關(guān)節(jié)內(nèi)有彈簧自動(dòng)復(fù)位，而且間隙也有大有小，所以此間隙不是對(duì)所有的車都起作用，而是只對(duì)一部分車起作用，如我們對(duì)前束為7.2的13860車作了同樣試驗(yàn)，就沒(méi)發(fā)現(xiàn)有什么變化。4 為了找出影響前束的主要因素，我們作了更換前輪的試驗(yàn)，試驗(yàn)證明車輪是影響前束的主要因素。A 僅舉一例，經(jīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整后，測(cè)得車號(hào)為13882的車前束為7.2，而車號(hào)14215的車前束為零，當(dāng)兩車前輪互換后，經(jīng)動(dòng)態(tài)重調(diào)，重量?jī)绍嚨撵o態(tài)前束值也幾乎互換了。13882變?yōu)?而14215則變?yōu)?.2了。B 對(duì)于上述兩輛車，我們?cè)趽Q前輪前后都作了側(cè)滑試驗(yàn)，都在-2.5+2.5之間。C 從理論上講，經(jīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整后的車輛，其側(cè)滑應(yīng)

28、為零，但事實(shí)并非總是為零，有時(shí)還相差很遠(yuǎn)，最大能到3.5和-3.5。首先我們懷疑側(cè)滑儀不準(zhǔn)，于是用13882車在側(cè)滑儀上往復(fù)試了10次，結(jié)果都是2.5。由此證明側(cè)滑儀是準(zhǔn)的。D 由于側(cè)滑儀寬度有限，只能檢測(cè)1/41/3個(gè)前輪的側(cè)滑，其它部分也是2.5嗎，應(yīng)該不是。為證實(shí)這一觀點(diǎn)，我們又以輪胎的不同著地點(diǎn)通過(guò)側(cè)滑儀十次,側(cè)滑分別為2.5、1.9 、-1.8、 09、 1.7、 -1.4 、-2.5、 0.7、 -2.4、 0.3十次側(cè)滑的數(shù)據(jù)之代數(shù)和為-0.1, 平均側(cè)滑為-0.01,單位是M/KM. 由此證明，我們的猜想是對(duì)的經(jīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整后的車輛，其側(cè)滑應(yīng)為零，至少，其平均側(cè)滑為零為證明車輪對(duì)前

29、束的影響程度，我們?nèi)芜x了一對(duì)車輪作為基準(zhǔn)前輪，對(duì)以下11輛無(wú)前驅(qū)動(dòng)的BJ121小卡車先用“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”調(diào)整前束，并量取靜態(tài)前束值，然后將這11輛車的前輪分別更換成同一對(duì)前輪，并用“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”調(diào)整前束， 量取靜態(tài)前束值 ，其結(jié)果如表三。 表三作分布曲線進(jìn)行對(duì)比如圖七。由上表可見，用原車輪時(shí)，前束在0.54.3間變化4mm，而當(dāng)車輪因素消除之后，前束僅在23間變化1mm。5 快速磨損試驗(yàn)。我們?cè)诔椴闀r(shí)，發(fā)現(xiàn)一輛車的前束為-1.8。經(jīng)復(fù)查確認(rèn)，其側(cè)向力及側(cè)滑均為零，在當(dāng)時(shí)情況下，有的人認(rèn)為無(wú)法理解，應(yīng)作磨損試驗(yàn)。 圖七在有關(guān)部門的協(xié)助下，我們作了快速磨損試驗(yàn)。結(jié)果證明對(duì)于此車，前束為-1.

30、8時(shí)，前輪磨損最小。當(dāng)前束調(diào)到4.3時(shí)，前輪磨損增加18%，外側(cè)偏磨增加32%。到此為止，影響前束的主要因素基本找到，我認(rèn)為可以得出如下結(jié)論：“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”其設(shè)計(jì)思想正確，結(jié)構(gòu)合理，用此儀器調(diào)整前束是解決前輪磨損的根本辦法。它不但能調(diào)出每輛汽車的最佳前束值，而且能部分彌補(bǔ)前橋車輪及轉(zhuǎn)向系各零件結(jié)構(gòu)和加工精度的不足。此儀器至今已經(jīng)使用二十余年了，在使用中，我們認(rèn)為它有如下優(yōu)點(diǎn)：1 與實(shí)際使用相符。調(diào)整時(shí)，前輪至于滾筒之上，只要轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，就能再現(xiàn)實(shí)際的直線行駛狀態(tài)。影響汽車前束的一切因素都參加了調(diào)整，一切間隙都朝一定方向消除，無(wú)疑調(diào)整至側(cè)向力為零時(shí)的靜態(tài)前束值是此車的最佳前束值。2 調(diào)整方便：

31、汽車開上滾筒后，不需要固定裝置和平衡機(jī)構(gòu)，也沒(méi)有始終保持和操縱方向盤的必要（擰動(dòng)調(diào)整螺母時(shí)除外）。而且前輪至于滾筒上的任何位置都不影響測(cè)量和調(diào)整精度。也就是說(shuō)如果滾筒設(shè)計(jì)得足夠長(zhǎng)的話，一臺(tái)“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”可以對(duì)輪距和軸距不同的多種汽車調(diào)整前束。3 精度高，如果車輪平衡精度和幾何精度較高的話，其所測(cè)靜態(tài)前束值的公差完全可以控制在設(shè)計(jì)規(guī)定范圍以內(nèi)。4 此調(diào)整儀的著眼點(diǎn)在輪胎磨損的根本原因側(cè)向力，所以在調(diào)整時(shí)，不必考慮是什么車型，也不必考慮車輪的大小，更不必考慮車輪的結(jié)構(gòu)，材料，氣壓及外傾角等。即此儀器可調(diào)整任何汽車的前束。5 不必考慮拉桿和其他轉(zhuǎn)向系零件的位移、形變、扭轉(zhuǎn)和間隙等。6 此儀器既可

32、作調(diào)整前束用，亦可作檢驗(yàn)前束用，既可給汽車制造廠用 ，也可給汽車修理廠和汽車檢測(cè)場(chǎng)用。7 用此調(diào)整儀調(diào)整前束生產(chǎn)效率高， 一般不到1分鐘，可完成一輛車前束調(diào)整的全部工作，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。8 該儀器還可以測(cè)量前輪方向跑偏的程度。以上8條優(yōu)點(diǎn)，是任何其他前束調(diào)整設(shè)備所無(wú)法相比的。如果能在全國(guó)各制造廠和修理廠都推廣使用，汽車前輪早期磨損和大部分畸形磨損將得以消除，可以大大節(jié)省汽車輪胎和汽油消耗。對(duì)環(huán)境保護(hù)也是很必要的。三、 結(jié)束語(yǔ)我國(guó)目前生產(chǎn)汽車的廠家雖然不少，除一汽外，其他各家都是近十幾年才逐步發(fā)展起來(lái)的。前束的問(wèn)題，對(duì)于小廠，由于其產(chǎn)量小，矛盾不突出，雖然他們那里也有前輪異常磨損問(wèn)題，但他們

33、一般不將其歸結(jié)為前束不準(zhǔn)。然而對(duì)年產(chǎn)量大于十萬(wàn)輛的廠家，前束的調(diào)整和檢驗(yàn)必須考慮其效率問(wèn)題。而且往往因?yàn)楣ぷ髁看?，造成思想松懈，?dǎo)至前束調(diào)不準(zhǔn)，而每年因此而造成的損失是大得驚人的。對(duì)環(huán)境的污染也是十分嚴(yán)重的。在我國(guó)，過(guò)去有很多人對(duì)前輪磨損問(wèn)題作過(guò)大量工作，也取得了很大成效，但到目前為止，仍然沒(méi)能徹底解決。前輪異常磨損的主要原因是什么.各家仍無(wú)定論。而一輛汽車的前束究竟與哪些因素有關(guān)，是什么關(guān)系，到現(xiàn)在為止，也還沒(méi)有徹底弄清楚。本文提出的一些解決前束問(wèn)題的辦法是不是正確的，唯一的，也還有待進(jìn)一步探討。特別是本文中提到的前束的三個(gè)由來(lái)，在理論上能否成立也有待行家鑒定和實(shí)踐的考驗(yàn)。本文對(duì)這些問(wèn)題還只

34、作了定性的分析，離定量的分析還相差很遠(yuǎn)。能不能推導(dǎo)出一個(gè)用以精確計(jì)算一輛新型車輛的前束值的通用公式也是值得研究的。這一切說(shuō)明，問(wèn)題并沒(méi)完結(jié)，我們?nèi)孕枧?。就前束的調(diào)整，我們的看法如下：1 就前束的調(diào)整而言，我認(rèn)為最合理的辦法是采用“動(dòng)態(tài)前束調(diào)整儀”調(diào)整前束。它的七條優(yōu)點(diǎn)是任何其他方法所無(wú)法相比的。2 就前束的檢驗(yàn)而言，應(yīng)大力推廣使用側(cè)滑儀，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高，而且行之有效，能對(duì)所生產(chǎn)的汽車進(jìn)行100%的檢驗(yàn)。3 影響輪胎磨損的因素很多，但前束（前輪前束和后輪前束）是否合格，是其主要因素，只有前束調(diào)到最佳前束值了。輪胎的早期磨損問(wèn)題即可消除，至少可以大為減輕。而大部分畸形磨損問(wèn)題也

35、可以避免。4 實(shí)踐證明，車輪的質(zhì)量好壞，是影響前束進(jìn)而導(dǎo)至磨損的重要因素。因而建議有關(guān)部門認(rèn)真對(duì)待車輪質(zhì)量。同時(shí)，為將前束控制在較小范圍，同一車型最好用相同規(guī)格和相同花紋的輪胎。新車設(shè)計(jì)時(shí)，前束值的設(shè)定，必須重點(diǎn)考慮車輪因素。舊車換了輪胎，必須重調(diào)前束，如果換了非原車同樣輪胎，其前束值也應(yīng)適當(dāng)修正，不能套用原車前束值，否則，可能會(huì)造成輪胎磨損。1983年4月7日 初稿2005年11月22日 校訂2007年11月20日終校四拾遺二十多年來(lái)，前束調(diào)整問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外很多專家探討的問(wèn)題，為解決此問(wèn)題，也設(shè)計(jì)了不同類型的前束儀，有靜態(tài)的，亦有動(dòng)態(tài)的，有簡(jiǎn)單的亦有復(fù)雜的。我作一簡(jiǎn)單介紹 A關(guān)于動(dòng)態(tài)靜態(tài)之爭(zhēng) 所謂前束值當(dāng)然是靜態(tài)前束值。但用什么方法獲得這一前束值則有動(dòng)態(tài)靜態(tài)之分。有人認(rèn)為不能用動(dòng)態(tài)的方法調(diào)整前束值。因?yàn)檫@樣可能得不到設(shè)計(jì)規(guī)定的前束值，不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而用現(xiàn)代的科學(xué)和技術(shù)完全能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)前束值