任務八汽車四輪定位的檢測

1、任務八 汽車四輪定位檢測汽車一般在下列情況下要進行車輪定位：1）直線行駛時需緊握方向盤，否則汽車會跑偏。2）前輪或后輪出現(xiàn)單側磨損或快速磨損。3）轉向時方向盤太重、太輕以及快速行駛時方向盤發(fā)抖。4）當車輛發(fā)生碰撞事故維修后。5）更換輪胎、懸架、轉向及有關配件后。6）新車行駛3000km以及每行駛10,000km后。1. 主要定位參數(shù)1）主銷后傾角l 定義：從汽車的側面看，轉向軸中心線與豎直線所成的夾角稱為主銷后傾角。規(guī)定主銷后傾為正，主銷前傾為負。l 作用：當汽車行駛中，轉向輪偶然受外力作用而稍有偏轉時，主銷后傾將產(chǎn)生車輪轉向反方向的力矩使車輪自動回正，可保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性。l 主銷后傾

2、角過大：轉向后方向盤回正性好，但會造成轉向沉重。主銷后傾角過?。恨D向后缺乏方向盤自動回正能力，引起前輪擺振，轉向盤搖擺不定，駕駛員失去路感，車速高時發(fā)飄。左右車輪主銷后傾角不相等：車輛會朝著主銷后傾角小的一側跑偏。 1.1 車輪定位參數(shù)圖11 車輪主要定位參數(shù)（a）（b）（c）前 束 角前 束 角2）主銷內傾角定義：從汽車的前面看，轉向軸中心線與豎直線所成的夾角稱為主銷內傾角。規(guī)定主銷內傾為正，主銷外傾為負。作用：使轉向輕便，并且使前輪轉向后也產(chǎn)生回正力矩。l 主銷后傾和主銷內傾都有使汽車轉向自動回正的作用，但主銷后傾的回正作用隨車速增大而增大，高速時起主導作用。主銷內傾的回正作用與車速無關，

3、低速起主要作用。l 主銷內傾角過大時，轉向時會使輪胎磨損加劇。 3）車輪外傾角 定義：從汽車前方看輪胎中心線與豎直線所成的角度稱為外傾角。規(guī)定車輪外傾為正，車輪內傾為負。作用：防止車輛滿載時，懸架變形造成車輪內傾，避免輪胎偏磨損和減輕輪轂軸承的負荷。同時，可減少前輪縱向旋轉平面接地點至主銷中心線延長線與地面交點的距離，從而使轉向輕便。l 車輪外傾角太大時，會造成輪胎外側出現(xiàn)單邊磨損；懸架系統(tǒng)零件磨損加??；車輛會朝著外傾角較大的一側跑偏。l 負外傾角太大時，會造成輪胎內側單邊出現(xiàn)磨損；懸架系統(tǒng)零件磨損加?。卉囕v會朝著負外傾角較小的一側跑偏。4）前束角定義：從汽車的正上方向下看，輪胎中心線與汽車縱

4、向幾何中心線之間的夾角稱為前束角。規(guī)定兩輪前邊緣距離小于后邊緣距離為正，反之為負。負前束也叫前張角。兩個車輪的前束角之和，即兩個輪胎中心線的夾角稱為總前束。作用：消除車輪外傾造成的不良后果，減輕輪轂外軸承的壓力和輪胎的磨損。l 前束角太大時，會造成輪胎外側羽毛狀磨損，羽片狀磨損的尖部指向汽車縱向軸線，當用手從內側向外側撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺；另外會造成轉向不穩(wěn)定，車輪發(fā)抖。l 負前束太大時，會造成輪胎內側羽毛狀磨損，羽片狀磨損的尖部背離汽車縱向軸線，當用手從外側向內側撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺；并且轉向不穩(wěn)定，車輪發(fā)抖。2其它定位參數(shù)1）推力角定義：汽車后輪行進方向（即推力線，也稱

5、推進線）與汽車縱向幾何中心線形成一個夾角，這個夾角稱為推力角（也稱推進角）。汽車縱向幾何中心線是指通過汽車前橋和后橋中心的直線。推力角的正負號規(guī)定：推力線左偏時，推力角為正，反之為負。l 推力線一般是指汽車后輪總前束夾角的平分線。根據(jù)定義，推力角在數(shù)值上等于后輪左右兩輪前束之差的一半。l 推力角是一種故障狀態(tài)參數(shù)。汽車行駛時，推力角會使后輪沿推力線給汽車一個縱向的偏轉力矩，造成輪胎異常磨損、車輛跑偏，嚴重時將發(fā)生后軸側滑甩尾等危險情況。圖12 推力角（a）（b）推力線推力角前前力線推推力角后軸安裝偏斜（圖32a）、左右后輪前束角不等（圖32b）都會產(chǎn)生推力角。2）軸距差l 兩前輪中心的連線與兩

6、后輪中心的連線之間的夾角稱為汽車的軸距差。規(guī)定當右側車輪的距離比左側車輪的距離大時，軸距差為正，反之為負。l 軸距差也是一種故障狀態(tài)參數(shù)，一般是由于車身撞擊而形成，達到一定程度車輛將出現(xiàn)跑偏，跑偏方向朝向軸距較小的一側。3）輪距差l 左側前后兩輪中心的連線與右側前后兩輪中心的連線之間的夾角稱為汽車的輪距差。規(guī)定后輪輪距比前輪輪距大時，輪距差為正，反之為負。4）退縮角兩前輪中心連線與推力線的垂線之間的夾角稱為前退縮角。兩后輪中心連線的垂線與推力線之間的夾角稱為后退縮角。規(guī)定右輪在左輪后面時退縮角為正，反之為負。推力線后退縮角輪距差軸距差前前前退縮角（a）（b）圖33 軸距差、輪距差和退縮角5）轉

7、向前展角車輪在轉彎時兩前輪的轉角之差稱為轉向前展角（也稱轉向角、轉向前張角）。通常將轉向20的轉向前展角作為測量值。轉向前展角圖14 轉向前展6）包容角）包容角 從汽車的前面看，主銷軸線與車輪輪胎中心線之間的夾角，稱為包容角。在數(shù)值上等于主銷內傾角和車輪外傾角之和。作用：為了在轉彎時使汽車以后軸延伸線的瞬時中心為圓心順利轉彎，避免側滑引起的輪胎過度磨損。l 汽車使用時，由于前輪的碰撞沖擊、經(jīng)常采用緊急制動等原因引起轉向梯形的變形，使轉向前展角超過標準值。此時，車輛在轉彎時輪胎會發(fā)出尖銳噪聲，造成汽車在轉向行駛過程中前輪異常磨損、操縱性變差。l 一般來說，轉向前展角是不可調整的，只能通過更換零件

8、改正缺陷。3定位基準線的選擇定位基準線的選擇現(xiàn)代四輪定位方法現(xiàn)代四輪定位方法是：先測量推力角，確定推力線與幾何中心線相對位置，然后調整后輪前束使推力線與幾何中心線重合。前輪前束的調整用重合的推力線和幾何中心線為參考基準。4定位參數(shù)的關聯(lián)性定位參數(shù)的關聯(lián)性改變車輪外傾角可同時改變主銷內傾角。改變前束角會變動車輪外傾角。改變前束角時車輪繞主銷轉動，由于主銷后傾角的影響，使車輪外傾角發(fā)生變動。改變后輪前束會影響前輪單輪的前束。現(xiàn)代四輪定位采用后輪推力線定位方法確定前輪前束的。如果后輪前束改變，推力線會發(fā)生變動，前輪總前束雖不會因此而改變，但兩個單輪前束會發(fā)生變動。1）按出現(xiàn)的先后情況看：氣泡水準式、

9、光學投影式、拉線式、PSD式、CCD式、3D影像式等形式的車輪定位儀。l 氣泡水準式定位儀、光學投影式定位儀，它們屬于普通的機械或光學儀表，測量精度低，僅前輪定位 。l 拉線式、PSD式、CCD式、3D影像式：屬于電腦式四輪定位儀，它們均應用計算機技術和精密傳感技術，由裝在車輪上的傳感器將車輪定位角的幾何關系轉化成電信號接入微機進行處理，分析和判斷，然后由顯示器顯示和打印機打印輸出，并且可以同時進行四輪定位。1.2四輪定位儀的分類四輪定位儀的分類 2）對于電腦式四輪定位儀，如果按傳感器機頭之間、傳感器機頭與主機之間的通信方式不同，又分為：有線式和無線式兩種。無線式又分紅外光和藍牙通信兩種形式。

10、l 有線式采用電纜傳輸，傳輸穩(wěn)定可靠，但使用不方便，并且線本身容易被拉、壓、折斷，更換電纜成本高。l 紅外光傳輸使用方便，但容易受遮擋，對環(huán)境要求較高。 l 藍牙通信是一種開放的低成本、短距離的無線連接技術。使用方便，壽命長，通信穩(wěn)定可靠。藍牙無線部分十分小巧，重量輕，可穿墻通信，只是在穿越障礙時，會損失功率，使通信距離縮短。 1.3 四輪定位儀的結構和檢測原理四輪定位儀的結構和檢測原理1. 四輪定位儀的結構。（1）定位儀主機 由機柜、計算機、主機接口和打印機組成。計算機內有四輪定位專用軟件，計算機硬盤中存有各種車型定位參數(shù)的數(shù)據(jù)庫和操作幫助系統(tǒng)等。（2）傳感器機頭l 傳感器機頭是四輪定位儀的

11、核心部件。上面標有在車輪上的安裝位置，各自不能互換。如果更換任一傳感器機頭則需要對所有傳感器機頭重新進行標定。l 傳感器機頭內主要有控制板、信號光源、位置傳感器、傾角傳感器、通信裝置、電源等。（3）通信系統(tǒng) 實現(xiàn)傳感器機頭之間、傳感器機頭與主機之間的數(shù)據(jù)傳遞，采用電纜、紅外光、藍牙通信技術 圖15 四輪定位儀2345（a）（b）67（4）輪輞夾具）輪輞夾具1-調節(jié)手柄 2-傳感器緊固螺栓 3-光桿 4-傳感器安裝軸銷 5-絲桿6-輪爪7-鎖緊螺釘a）三爪夾具 b）四爪夾具圖16輪輞夾具（5）轉盤轉盤由固定盤、活動盤、扇形刻度尺、游標指針、鎖止銷和滾珠等組成1-固定盤2-活動盤3-滾珠4-指針5

12、-刻度尺圖17轉盤的結構（6）附件 包括轉向盤鎖定桿、制動踏板固定桿等，如圖 39所示。 圖19轉向盤鎖定桿（a）和制動踏板固定桿（b）2. 四輪定位儀的檢測原理 紅外8束、16傳感器封閉測量 左前輪右前輪左后輪右后輪轉 盤圖110測量場的形成 傳感器機頭各傳感器：l 大箱體內的位置傳感器用于測量水平縱向的定位角，又稱前束傳感器；小箱體內的位置傳感器用于測量水平橫向定位角，又稱橫角傳感器。l 兩個傾角傳感器互成90放置，其中，外傾角傳感器能直接測量車輪中性面的傾角，用于車輪外傾角和主銷后傾角的測量。主銷內傾角傳感器則通過測量車輪平面繞轉向節(jié)軸線的相對轉角，計算出主銷內傾角的大小。前束傳感器大箱

13、體小箱體外傾角傳感器主銷內傾角傳感器橫角傳感器圖111 四輪定位儀各傳感器的位置濾鏡聚焦鏡片紅外線fx線陣CCD紅外線發(fā)射管傳感器機頭1傳感器機頭2fxarctan傳感器機頭2偏離零線某一角度，成像點到零點的距離為x，聚焦鏡片的焦距為f，則傳感器機頭2的偏角為 圖112 入射光角度的測量原理傾角傳感器種類：擺錘式、液體可變電容式、可變磁阻式及硅集成電路等形式。特點：均以重力方向作為參考基準，測出傳感器機頭外殼隨著車輪偏轉的角度。傾角傳感器擺錘擺臂傳感器機頭外殼圖114 擺錘式傾角傳感器的測量原理以CCD四輪定位儀為例 1. 前束和推力角、軸距差的測量原理l 在車輪前束檢測前，應保證車體擺正且轉

14、向盤位于中間位置。傳感器機頭上的CCD傳感器的零點位置，表示前束或橫角為零時對應傳感器機頭紅外發(fā)射管的光點成像位置，其位置在設備標定時已進行確定。l 當車輪（如左右前輪）存在前束時，左后輪其傳感器機頭上紅外發(fā)射管的光點，在左前輪測量機頭的前束CCD傳感器上的成像位置會偏離零點位置形成一個偏差值，測出左前輪的前束角1；右后輪其傳感器機頭的光點在右前輪測量機頭的前束CCD傳感器上的成像位置，也形成一個偏差值，同理測出右前輪的前束角2，如圖315所示。1. 4 車輪定位參數(shù)的測量原理右前輪左后輪右后輪轉 盤前 束 CCD傳 感 器左前輪橫 角 CCD傳 感 器前 束 CCD傳 感 器橫 角 CCD傳

15、 感 器前 束 測 量 光 點前 束 測 量 光 點圖115前束的測量l 同理，通過安裝在前輪機頭發(fā)出的紅外光束照射在后輪測量機頭的前束CCD傳感器上，可測出后輪前束角的大小和方向，而左右后輪前束角的差值即反映了推力角的大小和方向。l 如果同軸左、右輪測量機頭的橫角CCD傳感器測量的角度與用前束CCD傳感器測得的前束角不相等，如圖316所示，說明左右兩車輪不同軸，則同軸左右輪的軸距差為 = 橫角CCD傳感器橫角測量光點圖116軸距差的測量2車輪外傾角的測量原理 車輪外傾角是轉向盤位于中間位置的車輪傾角，可由傳感器機頭內的外傾角度傳感器直接測出。3主銷后傾角和主銷內傾角的測量原理 主銷后傾角和主

16、銷內傾角不能由車輪的靜止狀態(tài)直接測出，只能采用建立在幾何關系上的間接測量。（1）主銷后傾角的測量原理Oyxl 由于轉向節(jié)軸線是車輪的旋轉軸線，與車輪中性面垂直，當前輪存在外傾角時，轉向節(jié)軸線并不與地面平行。當車輪處于直線行駛位置時，轉向節(jié)軸線與水平平面的傾角亦為。 l 以左前輪為例， AB代表主銷中心線，假設主銷內傾角=0，主銷后傾角為，AC為轉向節(jié)軸線，前輪外傾角為。當車輪由直線行駛位置，繞AB軸在向左或向右各轉規(guī)定角度，轉向節(jié)軸線由AC轉至 AC或AC。AC和AC對水平面的傾角分別是和。則，且滿足一定的函數(shù)關系：=f（，），當為一定值時，和決定于主銷后傾角的大小。因此，通過傳感器機頭外傾角

17、傳感器測出前輪外傾角和，可測得主銷后傾角。OABCCCzx（2）主銷內傾角的測量原理l 仍以左前輪為例。假設主銷后傾角=0，主銷中心線AB與Oz的夾角為主銷內傾角。若前輪在水平平面內向右轉動規(guī)定角度后，轉向節(jié)軸線OC繞AB軸轉至OC，由于主銷內傾角的存在，車輪上的最高點發(fā)生變化，D點變成M點（圖318b），即車輪平面在繞AB轉動時，發(fā)生繞自身轉向節(jié)軸線相對轉動，其轉角為。此時，取決于、和，即滿足一定的函數(shù)關系：=（，），由于車輪外傾角已測出，為定值，所以角僅取決于，即滿足=（）。這樣，通過傳感器機頭的主銷內傾角傳感器測出角，即可反映主銷內傾角度值。ABzCCCDDDMNCCC(a)(b)圖11

18、8主銷內傾角的測量原理圖 測量時，一般也是將前輪向左轉角，則轉向節(jié)軸線AC轉至AC，再將前輪向右轉2角，轉向節(jié)軸線轉至OC，車輪平面繞轉向節(jié)軸線則轉過了2角。這一測量方法使測量靈敏度和讀數(shù)精度提高，而且消除了主銷后傾角對測量值的影響。4轉向20時前張角的測量原理l 為了檢測汽車轉向梯形臂與各連桿是否發(fā)生變形，在四輪定位儀中均設置轉向20前張角。測量方法如下：右前輪向右轉 20讀取左前輪下的轉盤上的刻度值X，則20X即為所要檢測的轉向20時前張角。 5輪輞偏擺補償原理l 由于汽車使用過程中造成的輪輞鋼圈變形，造成輪輞轉動過程中，輪輞端面左右偏擺。l 夾具精度的限制也不可能使輪爪支承點組成的平面與

19、車輪軸心線絕對垂直。l 此兩項誤差引起的“擺差”，造成輪輞夾具軸銷與車輪旋轉平面不垂直而形成一定的夾角，且該角隨夾具安裝在輪輞上的不同位置而隨機變化。由于外傾角和前束角本身為微小值（分別為12和540）當輪輞偏擺嚴重時，會影響車輪定位數(shù)據(jù)的準確性，甚至得出錯誤的測試結果。所以在測量車輪定位參數(shù)前，應對輪輞偏擺進行補償。l 如圖319，當傳感器機頭與夾具裝在具有外傾角的汽車轉向輪上后，由于擺差的影響，車輪中性面AB與傳感器機頭的側平面CD不平行，向外傾斜角，待傾角傳感器的擺錘回位到鉛垂位置后，傳感器輸出值為0時。則0=+ （13） 由于角是未知量，并隨夾具在輪輞上的安裝位置隨機變化，因此無法測得

20、外傾角。l 解決辦法是：將傳感器機頭與夾具中心軸線的緊固螺栓松開，將夾具隨車輪一起繞車輪軸線轉動180，再將傳感器機頭與夾具旋緊（測量單元保持縱向水平），傾角傳感器測量值為180，則 180=- （14）ABCDABC0傾角傳感器（a）（b）D180圖119 輪輞偏擺補償原理l 由（13）（14）式可知車輪外傾角真實值為車輪在0和180兩位置測量值的算術平均值，即=（0+180）/2 （15）l 同理，車輪在上述0位置時，車輪向左右方向上偏斜角，CCD前束傳感器測得角為0=+。將車輪繞軸線轉180，前束傳感器測量值為180=+，則前束角為=（0+180）/2 （16）l 可見，輪輞偏擺補償是通

21、過將車輪舉起，測量初始位置0和旋轉車輪180兩點位置外傾角和前束角的變化，從而計算出它們的真實值。這種補償取點方式稱為兩點180補償方式，也有的定位儀采用四點90補償方式，即選取0、90、180和270四個位置進行測量。1 癥狀詢問和車況檢查癥狀詢問和車況檢查仔細傾聽并記錄司機對車輛不適癥狀的描述，如轉向沉重、跑偏和磨胎問題等。引起這些癥狀的原因除了四輪定位問題還有很多，四輪定位應放在消除其他因素之后進行，否則檢測數(shù)據(jù)不準確，四輪定位沒有效果。通常需進行以下檢查： 檢查輪輞和輪胎情況檢查輪輞和輪胎情況 包括胎壓是否符合要求包括胎壓是否符合要求，前后輪兩邊花紋是否相同，輪胎磨損是否一致，輪輞變形

22、情況等。輪胎變形或嚴重磨損應更換再做四輪定位。 檢查轉向系情況檢查轉向系情況 包括轉向器、傳動機構是否有間隙等。 檢查懸掛部件檢查懸掛部件 包括減振器是否失效，減振彈簧是否折斷或變形等。 檢查車輪動平衡檢查車輪動平衡 排除車輪動不平衡后再進行四輪定位檢測。1. 5 四輪定位儀的使用2檢測前的準備工作根據(jù)汽車的軸距和輪距確定轉盤和后滑板的位置，保證轉盤和后滑板在同一水平面，避免傾角測量產(chǎn)生誤差。檢查轉盤的銷止銷是否銷好，將被測車輛開上舉升機。車輛停穩(wěn)后，輪胎應在轉盤和后滑板的中心。車輛熄火后，拉上駐車制動器手柄。按四輪定位儀的使用要求安裝夾具和傳感器機頭，然后掛上安全鉤，檢查卡具是否安裝牢固。將四個傳感器按照對應車輪的位置安裝到卡具上，拔掉轉盤和后滑板上的固定銷。使傳感器上的水平氣泡處在中央的位置，保證傳感器機頭處于水平位置。3按四輪定位儀基本操作流程開機及車型選擇：啟動電腦，運行四輪定位儀專用軟件，顯示器屏幕出現(xiàn)系統(tǒng)