汽车底盘检测设备与技术毕业论文

1、汽车底盘检测设备与技术 目 录 摘摘 要要.1 前前 言言.3 第一章第一章 汽车检测系统的基本组成汽车检测系统的基本组成.5 1. 1 传感器.5 12 变换及测量装置.5 13 记录及显示装置.5 14 数据处理装置.5 15 试验激发装置.5 第二章第二章 侧滑检验台的结构侧滑检验台的结构与与工作原理工作原理.7 2.1 汽车车轮侧滑检验台的结构 .7 2.1.1 双板联动式侧滑台的结构.7 2.1.2 单板式侧滑台的结构.10 2.1.3 侧向力与侧滑量双功能检验台结构.11 2.2 侧滑台的工作原理 .12 2.2.1 双板联动式侧滑台的工作原理.12 第三章第三章 四轮定位仪的检测

2、工作原理及四轮定位仪的检测工作原理及结结构构.16 3.1 车轮前束和推力角的测量原理 .16 3.2 主销后倾角和主销内倾角的测量原理 .18 3.2.1 主销后倾角的测量原理.19 3.2.2 主销内倾角的测量原理.19 3.4 四轮定位的意义.22 3.4.1 外倾角(camber) .23 3.4.2 内倾角(k.p.i.).23 3.4.3 后倾角(caster).23 结结 论论.24 参考文献参考文献.25 致致 谢谢.26 摘 要 近年来，随着科学技术的发展和道路条件的改善，汽车的车速越来越高， 对汽车各方面的性能要求也随之提高。为了解决这些问题，工程师们研究了各 种高科技的检

3、测设备与检测途径，逐步代替了传统的检测方法。本文以汽车底 盘检测设备与技术为主，介绍汽车检测设备的基本组成，电脑四轮定位仪工作 原理及使用方法，侧滑试验台的工作原理及使用方法，结合实际操作和理论学 习，通过学习使用我们具备汽车底盘检测技术的基本理论和基本技能。让大家 认识到现代汽车检测技术在检测汽车检测与维修行业中的重要性。 关键词关键词：传感器传感器 四轮定位四轮定位 侧滑试验台侧滑试验台 检测检测 abstract in recent years, with the development of science and technology and road conditions to i

4、mprove, car 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 an

5、d technology 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 posses

6、s automobile 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-

7、bed detectiondetection 前前 言言 随着科学技术的进步，汽车检测诊断技术也飞速发展，传统的检测方法一 不能满足现代汽车检测需要，其他领域新技术的发展渗透也促进了汽车检测设 备与手段的发展更新。目前人们已能依靠各种先进仪器设备，对汽车进行综合 诊断，而且具备有自动控制检测过程，自动采集检测数据等功能，是检测诊断 技术发展的必然趋势。 汽车检测技术是利用各种检测设备，对汽车在不解体情况下确定汽车技术 状况或工作能力进行的监测和测量。现代汽车科技含量迅速增长，传统的“望” 、 “闻” 、 “摸” 、 “切”式的汽车检测方式已不适应维修形式的发展要求。现代汽 车检测技术依靠先进的

8、传感技术与检测技术。采集汽车的各种具有某种特征的 动态信息，并对这些信息进行各种分析处理，区分、识别并确认其异常表现， 预测其发展趋势，查明其产生原因、发生部位和严重程度，提出针对性的维修 措施和处理方法，达到“预防为主” 、 “定期检查” 、 “视情修理” 。采用现代汽车 检测技术提高了汽车的利用率，最大限度的减少了维修的次数，延长了汽车使 用寿命，确保了汽车运行的安全性、可靠性和经济性。 第一章概述“检测”主要指“性能检测” ，一般是在汽车使用过程中，对汽 车的动力性、经济性、安全性和环保性等方面进行检查测试，一便对相关的性 能作出评价，对发现的问题做出及时调整，保证汽车保持良好的技术状况

9、。 汽车检测与诊断技术是检测诊断理论与方法的一种工程实现，它包括检测 设备的研制、诊断参数的指定、汽车故障的诊断和汽车技术状况的预测等多方 面的内容。它是一门涉及机械、电子控制、数学、可靠性理论、测试和汽车使 用技术等方面的综合型应用学科，他已检测技术为基础，以诊断为目的，通过 对汽车性能参数或工作能力的检测，依靠人工智能科学地确定汽车的技术状态， 识别、判断故障，甚至预测故障，为汽车继续运行或进厂维修提供可靠的依据。 目前全世界汽车保有量已超过 5 亿辆。汽车的大量使用，在提高运输效率， 促进几经发展，改善人们生活的同时，也造成了排气污染，噪声污染，交通事 故以及能源紧张等引起全球关注的问题

10、。汽车检测的意义保证交通安全，减少 环境污染，改善汽车性能等多方面。 随着道路条件的改善，现代轿车的行驶速度越来越高，很多车都设置了四 轮定位。对于前轮驱动汽车和独立后悬挂汽车，如果后轮定位不当，即使前轮 定位良好，任然有不良的操作性和轮胎早起磨损，因此，对汽车底盘，特别是 转向系统的检测有着特别重要的意义。 基于汽车底盘检测设备，常用的有底盘测功试验台，汽车制动试验台，汽 车侧滑试验台，电脑四轮定位仪等。这里重点介绍汽车侧滑试验台和电脑四轮 定位仪工作原理和使用方法 第一章第一章 汽车检测系统的基本组成汽车检测系统的基本组成 目前，汽车检测参数大多是非电量。非电量的检测多采用电测量法进行检

11、测，即首先将各种非电量转变为电量，然后经过一第列的处理，将非电量参数 显示出来。一个具体的检测系统，通常是有传感器、变换及测量装置、记录及 显示装置、试验结果的分析处理装置等组成，有时还有试验激发装置。 1.1 传感器 传感器是一种能把被测对象的非电量信息检测出来，并将其转换成电信号 的装置。在现代汽车上它是一种获得电信号的极重要的手段，在整个检测系统 中占有首要地位，而且它处于检测系统的输入端，所以它的性能，直接影响着 整个检测系统的工作可靠性。传感器也被称为变送器，发送器或检测头，在生 物学及超声检测仪器中，常被称为换能器。 12 变换及测量装置 变换及测量装置，其作用是把传感器送来的电信

12、号变换成具有一定功率的 电压或电流信号，以便推动下一级的记录和显示装置。这类装置常包括电桥电 路、调制电路、调解电路、阻抗匹配电路、放大电路、运算电路等，在检测系 统里是比较复杂的部分。在这一装置里，可对一些简单信号进行测量，比较， 即反要测的量与某一标准量进行比较，获得被测量与标准测量若干倍的数量概 念，对于传感器送来的变化频率很低，近似直流的信号，为了传输方便，可在 这一置里把它调制成高频率放大信号等。 13 记录及显示装置 记录及显示装置，其作用是把变换及测量送来的电压和电流信号不失真地 记录下来和显示出来。这类装置有光线示波器，它可以实现记录和显示两种功 能；电子示波器，它只能显示而不

13、记录；磁记录器，它只具有记录功能而不能 显示。记录和显示的方式一般都有模拟和数字两种，前者是记录一条或一组曲 线，后者是记录一组数字或代码。 14 数据处理装置 数据处理装置，是用来对检测所得的结果进行分析、运算、处理、如对大 量数据的处理统计分析，曲线的拟合，动态测试结果的频谱分析，幅值谱分析 或能量谱分析等。 15 试验激发装置 试验激发装置，是人为地模拟某种条件把被测系统中的某种信息激发出来， 以便检测。如用激振器来模拟各种条件的振动，并将其作用在机械或构件上， 把机械或构件产生的振动幅度、应力变化等信息激发出来，以便检测后对其在 振动中的状态及特性进行研究分析。 第二章第二章 侧滑检验

14、台的结构与工作原理侧滑检验台的结构与工作原理 2.1 汽车车轮侧滑检验台的结构 侧滑台是使汽车在滑动板上驶过时，用测量滑动板左右移动量的方法来测 量车轮滑移量的大小和方向，并判断是否合格的一种检测设备。侧滑台分单板 式侧滑台和双板式侧滑台。 2.1.1 双板联动式侧滑台的结构 双板联动式侧滑检验台的结构如图 2-1 所示，由机械部分、测量装置、指 示装置等几部分组成。机械部分包括：左右滑动板、双摇臂杠杆机构、回位装 置、导向和限位装置等。滑动板长度有 500mm、800mm 和 1000mm 三种，滑动板 越长精度越高。滑动板通过滚轮、轨道和 两板间的杠杆机构进行左右等量的相 对运动。现在大多

15、数侧滑台的测量装置有两种，一种是电位计式，另一种是差 动变压式。 图 2-1 双板联动式侧滑检验台结构 电位计式的测量装置安装在图 2-2 所示的位置。将滑动板的移到 量变为电位计触点的位移，从而引起电压量的变化，并传给指示装置。 图 2-2 电位计式测量装置 电位计式测量装置的电路原理 如图 2-3 所示，电位计两端加上一 定的电压，当电位计的滑动触点随 滑动板移到时，触点的输出电压与 位移量成正比，通过指示计可指示 出对应于滑动板的位移量。差动变 压器式测量装置的位移传感器安装 在如图 2-4 所示的位置上，由滑动 板带动位移传感器的电位计式测量 图 2-3 装置的电路原理拨杆产生位移，传

16、感器输出与位移量成正比的电压量，并传递 给指示装置。 图 2-4 差动变压器式的位移传感器的结构及工作原理如图 2-5 所示。差动变压器是 将测量信号的变化转化成线性互感系数变化的传感器，它的结构如同一个变压 器，由初级线圈、次级线圈、铁芯等几部分组成，如图 2-5 所示所示。 在初级线圈接入电源 u 后，次级线圈即感应输出电压 u，滑动板移到时引 起铁芯的移到，从而引起线圈互感系数的变化，此时的输出电压随之作相应的 变化。它的特点是结构简单、灵敏度高、测量范围大及使用寿命长。 图 2-5 差动变压器式位移传感器 常用的指示装置有指针和数字显示两种。指针式指示仪表如图 2.6 所示， 该仪表把

17、从测量装置传递的滑动板位移量，按汽车每行驶 1km 侧滑 1m 定为一格 刻度指示。因此，滑动板长度为 1m 时，单边滑动 1mm 时指示一格 2 刻度（侧滑 量单位为 m/km）；滑动板长度为 0.5m 时 0.5mm 指示一格刻度。 图 2.6 指针式指示装置 遵照汽车侧滑台的检测标准，常常在指针指示装置的仪表盘上将侧滑量示值分 为三个区域：侧滑量 03m/km（in 或 out）为合格区域或 good 区域，标记为 绿色；3m/km510m/km（in 或 out）为不合格区域或 bad 区域，标记为红色，当 指针到达这一区域时并伴有蜂鸣声报警。 智能型侧滑仪的数字图形显示方式的指示装置

18、能够及时记录侧滑量数值的 大小，并能够将数据进行锁存，以保证车轮驶离侧滑台后操作人员能读取侧滑 量的显示值。当后轮通过或前轮后退通过滑板时，自动清零复位，准备下次测 量。从这一点来看，它要优越于指针式和常用数字式侧滑仪表。 2.1.2 单板式侧滑台的结构 便携式单板侧滑试验台，其结构如图 2-7 所示。在上下滑动板之间装有 滚 棒，从而可以使得滑动板沿横向（左右方向）自由滑动，但纵向不能移到，当 被测车轮从上滑动板上通过时，车轮的侧滑通过轮胎与上滑动板间的附着作用 传递给上滑动板，使上滑动板左右横向滑动（关于上滑动板滑动的原因同双板 联动式侧滑试验台的侧滑板滑动原因相同），通过杠杆机构带动指示

19、偏转，从 而在刻度尺上显出侧滑量的大小和方向，为了防止滚动棒滑出上下板之外，在 两板间设有滚棒和导轨。当车轮通过上滑板后，在回位弹簧的作用下，上滑板 重新回位。 2-7 便携式单板侧滑试验台 另外一种单板式侧滑试验台是固定在面上使用，其结构主要特点是在上下滑板 之间装有位移传感器，其工作原理同前面双板联动式侧滑台的一致。由于这种 试验台结构简单、磨损件少、工作可靠，单板式侧滑试验台及其显示仪表部分 结构外观如图 2-8 所示。 图 2-8 单板侧滑试验台仪表、 2.1.3 侧向力与侧滑量双功能检验台结构 侧滑台是用来检验车轮外倾角和车轮前束匹配状况是否良好的一种检测设 备。但由于侧向力与侧滑量

20、双功能检验台结构滑动板的横向移到会释放积蓄在 左右轮胎与地面间的横向作用力和能量，与实际行车状况不符，为更准确地测 出轮胎与地面间的侧向力的大小和方向，可在原有侧滑台的基础上，加装上两 个测力传感器（如图 2-9），测量车轮与地面间的侧向力。如图 39 所示，在 左右滑动板旁边安装了两传感器，两传感器通过联接器与两滑动板相联，它们 的连接与松开只要轻扳手柄就可以完成，联接器松开时滑动板可以移到，恢复 其原有侧滑台的功能，此时的侧滑量由位移传感器测出，联接器连接时，两侧 滑板被测力传感器连接在一起，如同地面一样稳定不动，此时所测得的力就是 行驶时受到的车轮侧向力。因而采用两个力传感器可以同时测出

21、左右车轮所受 到的侧向力的大小，为了便于分析，规定：侧滑板受到的向外的作用力记为负 的侧向力；侧滑板受到向内的作用力记为正的侧向力。 图 2-9 加装上两个测力传感器的侧滑检测台 侧向力更能准确反映车轮与地面之间的作用力，诊断车轮定位故障，根据 实测，侧滑量超过 8m/km 以上的普通轿车车轮间的侧向力高达 1000n 以上。这 么大的侧向力很容易破坏车轮的附着条件使汽车失控，从而证明检测侧滑量的 重要性。 2.2 侧滑台的工作原理 2.2.1 双板联动式侧滑台的工作原理 1 .滑动板仅受到车轮外倾角的作用 以右前轮为例，先讨论只存在车轮外倾角（前束为零）的情况。具有外倾 角的车轮，其中心线的

22、延长线必定与地面在一定距离处有一个交点 o，此时的 车轮相当于一圆锥体的一部分，如图 2-10 所示，在车轮向前或向后运动时，其 运动形式均类似于滚锥。从图 2-10 可以看出，具有外倾的车轮在滑动滚动时， 车轮有向外滚动的趋势，由于受到车桥的约束，车轮不能向外移动，从而通过 车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向内运动，运动方向如图 2-10 所示。此 时滑动板向内移动的位移量记为 （由外倾角所引起的侧滑分量）。按照约 定，具有外倾的车轮，由于类似于滚锥的运动情况，因而无论其前进还是后退 时所引起的侧滑均为正。反之，内倾角车轮引起的侧滑分量为负。 图 2-10 具有外倾角的车轮在 滑动板上的滚

23、动情况 图 2-11 具有前束角的车轮在滑动板上的滚 动情况 2. 滑动板仅受到车轮前束的作用 仅讨论车轮只存在前束角，而外倾角为零时的情况，前束是为了消除具有 外倾角的车轮类似于滚锥运动所带来的不良后果而设计的。滑动板仅受到车轮 前束的作用，具有前束的车轮在前进时，由于车轮有向内运动的趋势，但因受 到车桥的约束作用，在实际前进驶过侧滑台时，车轮不可能向内滚动，从而会 通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向外侧运动。此时，车轮在滑动板 上做纯滚动，滑动板相对于地面有侧向移动，其运动方向如图 3-11 所示，此时 测得的滑动板的横向位移量记为 （即有前束引起的侧滑分量）遵照约定，前 进时，由车

24、轮前束引起的侧滑分量 小于或等于零。反之，汽车前进时由车轮 前张（负前束）引起的侧滑分量 大于或等于零。 当具有前束的车轮后退时，若在无任何约束情况下，车轮必定向外侧滚动， 但因受到车桥的约束作用，虽然其存在着向外滚动的趋势，但不可能向外滚动， 从而会通过其与滑动板间的附着作用带动滑动板向内侧移动，其运动方向如图 311 所示。此时测得的滑动板向内的位移量记为 ，按照约定具有前束角 的车轮在后退时，若在无任何约束的情况下车轮必定向外侧滚动，但因其受到 车桥的约束作用，侧滑分量 大于或等于零。反之，仅具有前张角的车轮在后 退时，通过侧滑台所引起的侧滑分量 小于或等于零。 综上可知，仅具有前束的车

25、轮，在前进时驶过侧滑台时所引起的侧滑分量 为负值，在后退时驶过侧滑台所引起的侧滑分量为正值。反之，仅具有前张角 的车轮，在前进驶过侧滑台时所引起的侧滑分量为正值，在后退时驶过侧滑台 所引起的侧滑分量为负值。 3. 滑动板受到车轮外倾角和前束角的同时作用 汽车转向轮同时具有外倾角和前束角，在前进时外倾所引起的侧滑分量 与前束所引起的侧滑分量 的方向相反，因而两者互相抵消。在后退时两 者方向相同，两分量互相叠加。在外倾角即前束值不大的情况下，可以认为 和 在前进和后退的过程中，侧滑分量数值不变。设车轮在前进时通过侧 滑台所产生的侧滑量为 a,在后退时的侧滑量为 b，则可得到下述结论（在遵循 上述对

26、侧滑量的符合约定的条件下）： b 大于和等于零，且 b 大于和等于 a 的绝对值。 另外，如果我们假设前进时的侧滑量就是 和 简单叠加（或抵消）关 系，则还可以得出下列结论： （1） 若前进时的侧滑量 a 大于一定的正数，后退时的侧滑量 b 大于另一正数， 则侧滑量主要是由外倾所引起的。 （2） 前进是的侧滑量 a 小于一定的负数，后退时的侧滑量 b 大于某一正数， 则侧滑量主要是由前束所引起的。 （3） 外倾角引起的侧滑量 ； 前束所引起的侧滑量 。 遵循上述分析和讨论，我们可以得到其余三种组合情况下侧滑台板的运动 规律，从车轮外倾、车轮内倾、车轮前束和前张四个因素中判断出是哪个因素 主要引

27、起车轮侧滑的故障。因此可有效地指导维修人员调整车轮前束及车轮外 倾角。 4. 单板式侧滑台的工作原理 如图 2.12 所示，汽车左前轮从单滑动板上行驶，右前轮从地面上行驶。若 右前轮正直行驶无侧滑，即侧滑角 为零，而左前轮具有侧滑角 向内侧滑 时如图 2.12（a）所示。通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向左移动 距离 b。若右前轮也具有侧滑角 ，同样右前轮相对左前轮也会向内侧滑，此 时，滑动板向左移动距离 c，并由于左前轮同时向内侧滑为 b，则滑动板的移动 距离为两前轮向内侧滑量之和，即 b+c，如图 2-12（b）所示。 图 2-12 单板式侧滑检测台的测试分析 上述 b+c 距离可反

28、映出汽车左右车轮总的侧滑量及侧滑方向。也就是说， 采用单板式侧滑台测量汽车的侧滑量时，虽然是一侧车轮从滑动板通过，但测 量的结果并非是单轮的侧滑量，而是左右轮侧滑量的综合反映。此侧滑量与汽 车驶过台板时的偏斜度无关。根据这一侧滑量可以计算出每一边车轮的侧滑量， 即单轮的侧滑量为（b+c）/2。 第三章第三章 四轮定位仪的检测工作原理及结构四轮定位仪的检测工作原理及结构 目前常用的定位仪有拉线式、光学式、电脑拉线式和电脑激光式四种，它 们的测量原理是一致的，只有采用的测量方法（或使用的传感器的类型）及数 据记录与传输的方式不同，这里仅介绍四轮定位仪可测量的几个重要检测项目 的测量原理。 3.1

29、车轮前束和推力角的测量原理 在下来前束时，必须保证车体摆正且方向盘位于中间位置，为了提供车轮 前束值（或前束角）的测量精度，无论是拉线式、光学式还是电脑式的四轮定 位仪，在检测车轮前束之前，常通过拉线或光线照射或反射的方式形成一封闭 的直角四边形如图 3.1 所示。将待检车辆置于此四边形中，通过安装在车轮上 的光学镜面或传感器不仅可以检测前轮前束、后轮前束，还可以检测出左右车 轮的同轴度（即同一车轴上的左右车轮的同轴度）及推力角。因为四轮定位仪 系统采用的传感器不同，测量方法亦有所不同，这里仅就光敏三极管式传感器 来说明一下车轮前束的测量原理。 图 3.1 光敏三极管为近红外线接收管，是一种光

30、电变换器件，它的结构与外形如图 2 所示。其工作状态为：不加电压，利用 pn 接在受光射时产生正向电压的原理， 把它作为微笑光电池。在光敏三极管后面接一些用于接收信号的元件，以便及 时对光敏三极管上所获得的信号进行分析处理。 安装在两 前轮和两后轮上的 光敏三极管式传感 器均有光线的接收 和发射（或反射） 功能，通过它们间的 发射和接收刚好能 形成 类似于图 3-2 所示 的四边形。在传感 图 3-2 器的受光面上等距离地将光敏三极管排成一排，在不同位置光敏三极管接收到 光线照射时，该光敏管产生的电信号就代表了前束角或推力角的大小。下面进 行具体说： 当前束为零时，在同一轴左右轮上的传感器发射

31、（或反射）出的光束应重 合。当检测出上述两条光束相平行但不重合，说明此时左右两车轮不同轴（即 车发生了错位），可以依据此时光敏管输出偏离量的信息，测量出左右轮的轴 距差。 当左右轮存在前束时，在左轮传感器上接收到的光束位置会相对于原来的 零点位置有一偏差值（注意正负号），这一偏差值即表示右侧车轮的前束值 （或前束角）；同理，在右传感器上接收到的光束位置相对于原来零点位置的 偏差值则表示左侧车轮前束值（或前束角）。其测量原理的简单示意图如图.3- 4 所示。 图 3-3 图 3-4 依据上述检测原理，同时可以检测出位于该四边形内的待检车辆前后轴的平行 度（即推力角的大小和方向）,其检测原理的简单

32、示意图如图 4 所示。同理，通 过安装在后轮上的传感器，我们可以检测出后轮前束值（后轮前束角）的大小 和方向。 3.2 主销后倾角和主销内倾角的测量原理 车轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角这三个测量参数的测量都是关于角 度的测量，除了光学式四轮定位仪测量车轮外倾角和车轮前束时，采用的不是 测量角度的传感器，其余各种类型的四轮定位仪均是采用测量角度的传感器， 包括车轮前束角都可以用角度传感器直接或间接测量。 主销后倾角和注销内倾角不能直接测出，只能用建立在几何关系上的间接 测量。为了容易理解测量原理，我们不妨先从感性上来认识。 以套筒扳手为例，先将扳手杆垂直立于桌面上，扳手接杆与视线垂直并使 扳

33、手接杆保持水平，此杆即为转向节轴（面向车头看为左前轮轴） 。将扳手杆下 端向自己面前偏转一个角度，即形成主销后倾角，然后由此位置绕扳手手柄轴 线分别向里、向外各转动角，这时就会发现扳手接杆绕水平面分别向上、向下 偏转了角。 注销内倾角的测量原理，在扳手接杆头部系上一长接杆，长接杆与扳手接杆 垂直。将扳手直立于桌面，使长接杆保持水平位置并与视线垂直，再将扳手柄 下端向里偏转一个角度，即形成注销内倾角（相当于从左前轮外侧看） ，然后由 此位置绕扳手手柄轴线分别向左、向右各转角，这时又会发现接杆分别沿逆时 针、顺时针方向转动了角。 3.2.1 主销后倾角的测量原理 以左前轮为例，当车轮向左右各转动2

34、0，zo 为主销轴线，ob 为转向 节车轮轴线，四边形 defg 表示水平面，四边形 hijk 相对于平面的夹角为主销 后倾角。lmnp 平面是与主销垂直相交的平面，该平面是 hijk 平面以 st 为轴转 动角（主销内倾角）形成的，od 为车轮向左转动 20时转向节轴平面的方向。 线段 ld、ab 、ab、a”b” 、mi、fn 和 kp 均是水平面 defg 上的铅垂线。 上式表明为一特定角度时，主销后倾角测量角存在唯一确定关系。通常规 定转角为 20，2sin0.68404，故有： （1）即主销后倾角为实际测量角度的 1.461 倍。这样，用 1.461 倍的关系 标定仪器，就可直接读主

35、销后倾角。 3.2.2 主销内倾角的测量原理 仍以左前轮为例，当车轮向左右转动时，zo 为主销轴线，oc 为转向节轴 线方向，oe 为与车轮平面平行且水平的线段。同（1）所述，四边形 defg 表示 水平面，四边形 hijk 相对于水平面的夹角为主销后倾角。四边形 lmnp 为与主 销垂直相交的平面，该平面是 hijk 平面以 st 为轴转动角（主销内倾角）形成 的，oe 是车轮向右转动 20，垂直于转向节轴线且在水平面内的线段，of 是 车轮向左转动 20时，垂直于转向节轴线且在水平面的线段。由主销内倾角的 测量计算图得（推导工程略）： 上式表明当为一特定角度时，主销内倾角与测量角存在唯一确

36、定关系。通 常规定转角为 20，2sin0.68404，故有： 即主销内倾角为实际测量角度的 1.461 倍，这样，用 1.461 倍的关系标定仪 器，就可以直接读主销内倾角。 经过上述两部分的分析推导，了解了主销后倾角、注销内倾角的测量原理。 但必须指出，在上述两部分推导工程中提及的、为车轮向右转动 20时，传感 器所测得的实际角度值；、为车轮左转动 20时传感器所测得的角度值。在实 际测量中，只要按照公式（1） 、 （2）换算即可。现常见的四轮定位仪在出厂前 就已用上述两式对仪表进行了标定，因此，可直接读主销倾角实际测量值。 虽然四轮定位仪的类型有所不同，但它们测量主销倾角的原理是相同的，

37、所不 同的仅仅是它们各自采用的测量角度的传感器不同而已，为了便于理解四轮定 位仪的测试过程检测方法，下面简单介绍几种常见的测量角度的传感器： （1）光电编码器，基本上可以分为两大类：圆光栅编码器和绝对式编码器。 它们的特点是：结构紧凑、信号质量好、稳定可靠和抗干扰能力强。 （2）光电电位器式角度传感器，没有金属丝电刷造成的摩擦力矩，其优点 是：分辨率高、寿命长、扫描速度快。缺点是：输出电阻大、输出信号要经过 阻抗匹配变换器。 另外用于测量角度的传感器还有电感式倾斜传感器、小型双轴斜度传感器 和电位式传感器。 3.3 转向 20时前张角的测量原理 汽车使用时，由于前轮的碰撞冲击、长期在不平的路面

38、上行驶和经常采用 紧急刹车，对车辆的冲击作用都可能引起转向梯形的变形。因此会造成汽车在 转向行驶工程中前轮异常磨损，操纵性变差并间接影响汽车的动力性和燃油经 济性。 为了检测汽车的转向梯形臂与各连杆是否发生变形，在四轮定位仪中均设 置了转向 20时，前张角的检测项目。其测量方法为：让被检车辆前轮停在转 盘中心出，右轮沿直线行驶方向向右转 20时进行测量；左轮沿直线行驶方向 左转动 20时进行测量（该转向角可直接从转盘上的刻度读出） 。具体作法如 下： 右前轮向右转 20，读取左前轮下的转盘上的刻度 x，则 20-x 即为所要 检测的转向 20时的前张角。 一般汽车在出厂时都已给出 20-x 的

39、合格范围，将测量值与出厂值进行比较即可检 测出车辆的转向梯形臂与各连杆是否发生了变形，如果超出标准值或左右转向前张角部一 致，则说明该车的转向梯形臂和各连杆已发生了变形，需要进行校正、调整或更换梯形臂 和各连杆。 汽车四轮定位仪的组成原理和零件部件工作原理 四轮定位仪涉及了机械、光学、 电子、计算机软件、数学模型等多项领域的知识，从构成来看，四轮定位仪主 要由上位机和下位机组成。上位机包括箱体、电脑主机、显示器、打印机、软 件、通讯系统。下位机由测量传感器、夹具、转角盘组成。 箱体：位于四轮定位仪前方，里面有计算机、打印机、显示器、键盘、鼠 标以及夹具传感器或夹具反像板等。 电脑主机：它是运行

40、主程序的载体，可以是电脑市场的组装机、品牌机、 商用机。 软件：即所用的操作系统和四轮定位仪应用程序，与电脑主机共同决定了 可视性、操作性、功能稳定性、测量速度等因素。操作系统可以是 windows98、windows2000、windowsxp。 通讯系统：分为有线与无线、蓝牙等方式。使用那种方式决定了使用的方 便快捷性。 测量传感器：它是测量车辆四轮的尺子，决定了整机的测量精度。也从侧 面反映了四轮定位仪的技术属性。传感器由壳体、单片机主板、传感元件（液 体、光学或纯光学及 ccd）、通讯系统、电池等部分组成。所用元器件多，非 常精密，费用高。 夹具它是把测量传感器固定在车辆的轮子上的装置

41、。四个夹具和测量传感 器有一定的协调性，决定了其测量值是否标准准确。 目前市场上常见的四轮定位仪的检测方式主要有：激光、psd、ccd 及 3d。 激光是一种平行光束。由于激光都是以平行的直线束输出的，其束度的测 量范围较窄，无补偿且需人工计算推力线，其测量精度低，检测速度慢。因光 大与刻度的关系，而且激光很容易受外界干扰，因此用激光做光源应用于四轮 定位仪并不理想。并且激光对人眼视力有一定伤害，得不到安全认证。 psd 又称光电位置传感器。它的工作原理是：当 psd 的受光面某一位置存 在光照的情况下，其输出电流会有相应变化，从而可以得到光照位置，它是一 种模拟器件。它只能测量单一光点。ps

42、d 的温度漂移严重并且受环境光线的影 响。温度变化可以使其输出的零位变化几十毫伏，光线的影响使系统取值不稳 定，这两项叠加在一起，便使 psd 失去了测量精度和设备稳定性。 ccd 是一种半导体数字元器件（又称光电藕合器件），它分为线阵 ccd 和面 阵 ccd 两种。它是在一块硅面上集成了数千个各自独立的光敏元，当激光照射 到光敏面上时，受光光敏元将聚集光电子，通过移位的方式，将光量输出，产 生光位置和光强的信息，ccd 无温度系数、使用寿命长具有良好的环境适应能 力等特点。现在国内大多使用此 ccd 测量传感器，但这种传感器具有机械加工 精度高，电子元器件的维护，使用时要求小心怕碰，并在一

43、定时间要做次校正。 制造成本及配件价格高。 3d（三维）测量方式是采用数字图像识别技术，用数字 ccd 相机采集装在 车轮采像板上的图像信息，以测量出车轮的相对数值，通过前后移动车辆，由 ccd 摄像头同时采集采像板信息，电脑计算出其坐标和角度，通过软件三维重 建，就能实时显示四轮的三维状态。这是一种相当先进的测量方式，利用图像 识别技术，无需校正，具有测量精度高，无误差，操作简单等优点（相对四轮 定位仪，三维重建技术已经非常成熟，在医疗、工业、公安、军事已经非常普 及）。并且制造成本非常低，仅有两个（四个，一轮对应一个）ccd 摄像头和 四个采像板（成本配件价格低无电子元器件）和夹具。软件也

44、具有非常的开发 优势，可以实现三维重建，动画调整，四轮结构显示，轮胎直径，实时三维测 量数据，板金车身测量，照相等功能。可以与电脑检测仪，车轮平衡机，发动 机分析仪，车身校正仪等测量仪器通过蓝牙结合在一台主机上。这是今后发展 方向，通过软件可以实现更多四轮定位仪的卖点。 从生产成本上，3d 的售价比 ccd 的应还要低，因 3d 的成本只用两个数字 ccd，采像板无电子元器件，无需维护。而 ccd 四轮定位仪用了四个或八个 ccd 传感器，ccd 测量传感器还有单片机、无线蓝牙通讯系统、电池等电子元器件 故障率高，寿命短。3d 四轮定位仪即使使用高像素 ccd（专业数字 ccd）+专业 采集卡和高密集采像板提