汽车检测技术-3章_底盘检测技术

1、第三章 底盘检测技术 3.1传动系游动角度检测传动系游动角度检测. 3.2车轮定位检测车轮定位检测. 3.3转向盘自由行程和转向阻力的检测转向盘自由行程和转向阻力的检测. 3.4车轮平衡度检测车轮平衡度检测. 3.5悬架装置检测悬架装置检测. 常用的底盘检测项目较多，由于部分检测项目直接反 映汽车的整车性能，故将其列为整车检测项目放在第 四章介绍。本章主要介绍下面的检测项目： 31 车轮定位检测 汽车一般在下列情况下要进行车轮定位：汽车一般在下列情况下要进行车轮定位： 1）直线行驶时需紧握方向盘，否则汽车会）直线行驶时需紧握方向盘，否则汽车会跑偏跑偏。 2）前轮或后轮出现）前轮或后轮出现单侧磨

2、损单侧磨损或或快速磨损快速磨损。 3）转向时）转向时方向盘太重、太轻方向盘太重、太轻以及快速行驶时以及快速行驶时方向盘发抖方向盘发抖。 4）当车辆发生碰撞事故维修后。）当车辆发生碰撞事故维修后。 5）更换）更换轮胎、悬架、转向轮胎、悬架、转向及有关配件后。及有关配件后。 6）新车行驶）新车行驶3000km以及每行驶以及每行驶10,000km后。后。 1. 主要定位参数 1）主销后倾角 l定义：从汽车的侧面看，转向轴中心线与竖直线所成的夹角从汽车的侧面看，转向轴中心线与竖直线所成的夹角 称为主销后倾角。规定称为主销后倾角。规定主销后倾为正，主销前倾为负主销后倾为正，主销前倾为负。 l作用：当汽车

3、行驶中，转向轮偶然受外力作用而稍有偏转时，当汽车行驶中，转向轮偶然受外力作用而稍有偏转时， 主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正，可主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正，可 保证汽车直线行驶的稳定性。保证汽车直线行驶的稳定性。 l主销后倾角过大：转向后方向盘回正性好，但会造成转向沉转向后方向盘回正性好，但会造成转向沉 重。重。主销后倾角过小：转向后缺乏方向盘自动回正能力，引转向后缺乏方向盘自动回正能力，引 起前轮摆振，转向盘摇摆不定，驾驶员失去路感，车速高时起前轮摆振，转向盘摇摆不定，驾驶员失去路感，车速高时 发飘。发飘。左右车轮主销后倾角不相等：车辆会朝着主销后倾角车

4、辆会朝着主销后倾角 小的一侧跑偏。小的一侧跑偏。 3.2.2 车轮定位参数 图31 车轮主要定位参数 （a）（b）（c） 前束角 前束角 2）主销内倾角 定义：从汽车的前面看，转向轴中心线与竖直线所成的夹角称从汽车的前面看，转向轴中心线与竖直线所成的夹角称 为主销内倾角。规定为主销内倾角。规定主销内倾为正，主销外倾为负主销内倾为正，主销外倾为负。 作用：使使转向轻便转向轻便，并且使前轮转向后也，并且使前轮转向后也产生回正力矩产生回正力矩。 l主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正的作用，但主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正的作用，但主 销后倾的回正作用随车速增大而增大，的回正作用随车速

5、增大而增大，高速高速时起主导作用。时起主导作用。 主销内倾的回正作用与车速无关，的回正作用与车速无关，低速低速起主要作用。起主要作用。 l主销内倾角过大时，转向时会使轮胎磨损加剧。主销内倾角过大时，转向时会使轮胎磨损加剧。 3）车轮外倾角 定义：从汽车前方看轮胎中心线与竖直线所成的角度称为外从汽车前方看轮胎中心线与竖直线所成的角度称为外 倾角。规定倾角。规定车轮外倾为正，车轮内倾为负。车轮外倾为正，车轮内倾为负。 作用：防止车辆满载时，悬架变形造成车轮内倾，避免轮胎防止车辆满载时，悬架变形造成车轮内倾，避免轮胎 偏磨损和减轻轮毂轴承的负荷。同时，可减少前轮纵向旋偏磨损和减轻轮毂轴承的负荷。同时

6、，可减少前轮纵向旋 转平面接地点至主销中心线延长线与地面交点的距离，从转平面接地点至主销中心线延长线与地面交点的距离，从 而使转向轻便。而使转向轻便。 l车轮外倾角太大时，会造成轮胎车轮外倾角太大时，会造成轮胎外侧出现单边磨损外侧出现单边磨损；悬架；悬架 系统零件磨损加剧；车辆会朝着外倾角较大的一侧系统零件磨损加剧；车辆会朝着外倾角较大的一侧跑偏跑偏。 l负外倾角太大时，会造成轮胎负外倾角太大时，会造成轮胎内侧单边出现磨损内侧单边出现磨损；悬架系；悬架系 统零件磨损加剧；车辆会朝着负外倾角较小的一侧统零件磨损加剧；车辆会朝着负外倾角较小的一侧跑偏跑偏。 4）前束角 定义：从汽车的正上方向下看，

7、轮胎中心线与汽车纵向几何从汽车的正上方向下看，轮胎中心线与汽车纵向几何 中心线之间的夹角称为前束角。规定中心线之间的夹角称为前束角。规定两轮前边缘距离小于两轮前边缘距离小于 后边缘距离为正，反之为负。后边缘距离为正，反之为负。负前束也叫负前束也叫前张角前张角。两个车。两个车 轮的前束角之和，即两个轮胎中心线的夹角称为轮的前束角之和，即两个轮胎中心线的夹角称为总前束。 作用：消除车轮外倾造成的不良后果，减轻轮毂外轴承的压消除车轮外倾造成的不良后果，减轻轮毂外轴承的压 力和轮胎的磨损。力和轮胎的磨损。 l前束角太大时，会造成轮胎会造成轮胎外侧羽毛状磨损外侧羽毛状磨损，羽片状磨损，羽片状磨损 的尖部

8、指向汽车纵向轴线，当用手从内侧向外侧抚摸，胎的尖部指向汽车纵向轴线，当用手从内侧向外侧抚摸，胎 纹外缘有锐利的刺手感觉；另外会造成纹外缘有锐利的刺手感觉；另外会造成转向不稳定，车轮转向不稳定，车轮 发抖发抖。 l负前束太大时，会造成轮胎会造成轮胎内侧羽毛状磨损内侧羽毛状磨损，羽片状磨损，羽片状磨损 的尖部背离汽车纵向轴线，当用手从外侧向内侧抚摸，胎的尖部背离汽车纵向轴线，当用手从外侧向内侧抚摸，胎 纹外缘有锐利的刺手感觉；并且纹外缘有锐利的刺手感觉；并且转向不稳定，车轮发抖转向不稳定，车轮发抖。 2其它定位参数 1）推力角 定义：汽车后轮行进方向（即汽车后轮行进方向（即推力线，也称，也称推进线

9、）与汽车）与汽车 纵向几何中心线形成一个夹角，这个夹角称为推力角（也纵向几何中心线形成一个夹角，这个夹角称为推力角（也 称推进角）。汽车纵向几何中心线是指通过汽车前桥和后称推进角）。汽车纵向几何中心线是指通过汽车前桥和后 桥中心的直线。推力角的正负号规定：桥中心的直线。推力角的正负号规定：推力线左偏时，推推力线左偏时，推 力角为正，反之为负力角为正，反之为负。 l推力线一般是指推力线一般是指汽车后轮总前束夹角的平分线汽车后轮总前束夹角的平分线。根据定义，。根据定义， 推力角在数值上等于后轮左右两轮前束之差的一半。推力角在数值上等于后轮左右两轮前束之差的一半。 l推力角是一种故障状态参数。汽车行

10、驶时，推力角会使后推力角是一种故障状态参数。汽车行驶时，推力角会使后 轮沿推力线给汽车一个纵向的偏转力矩，造成轮沿推力线给汽车一个纵向的偏转力矩，造成轮胎异常磨轮胎异常磨 损、车辆跑偏损、车辆跑偏，严重时将发生，严重时将发生后轴侧滑甩尾后轴侧滑甩尾等危险情况。等危险情况。 图32 推力角 （a）（b） 推 力 线 推力角 前前 力 线 推 推力角 后轴安装偏斜（图32a）、左右后轮前束角不等 （图32b）都会产生推力角。 2）轴距差 l两前轮中心的连线与两后轮中心的连线之间的夹角称为两前轮中心的连线与两后轮中心的连线之间的夹角称为 汽车的汽车的轴距差轴距差。规定。规定当右侧车轮的距离比左侧车轮

11、的距离 大时，轴距差为正，反之为负。 l轴距差也是一种故障状态参数，一般是由于车身撞击而轴距差也是一种故障状态参数，一般是由于车身撞击而 形成，达到一定程度车辆将出现跑偏，跑偏方向朝向轴形成，达到一定程度车辆将出现跑偏，跑偏方向朝向轴 距较小的一侧。距较小的一侧。 3）轮距差 l左侧前后左侧前后两轮中心的连线与右侧前后两轮中心的连线之两轮中心的连线与右侧前后两轮中心的连线之 间的夹角称为汽车的间的夹角称为汽车的轮距差轮距差。规定。规定后轮轮距比前轮轮距大 时，轮距差为正，反之为负。 4）退缩角 两前轮两前轮中心连线与推力线的垂线之间的夹角称为中心连线与推力线的垂线之间的夹角称为前退缩角前退缩角

12、。 两后轮中心连线的垂线与推力线之间的夹角称为两后轮中心连线的垂线与推力线之间的夹角称为后退缩角后退缩角。 规定规定右轮在左轮后面时退缩角为正，反之为负右轮在左轮后面时退缩角为正，反之为负。 推 力 线 后退缩角 轮距差 轴距差 前 前 前退缩角 （a）（b） 图33 轴距差、轮距差和退缩角 5）转向前展角 车轮在转弯时两前轮的转角之差称为车轮在转弯时两前轮的转角之差称为转向前展角（也称转向 角、转向前张角）。通常将转向）。通常将转向20的转向前展角作为的转向前展角作为 测量值。测量值。 转向前展角 图34 转向前展 6）包容角）包容角 从汽车的前面看，主销轴线与车轮轮胎中心线之间的 夹角，称

13、为包容角。在数值上等于主销内倾角和车轮外倾 角之和。 作用：为了在转弯时使汽车以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺为了在转弯时使汽车以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺 利转弯，避免侧滑引起的轮胎过度磨损。利转弯，避免侧滑引起的轮胎过度磨损。 l汽车使用时，由于前轮的碰撞冲击、经常采用紧急制动等原汽车使用时，由于前轮的碰撞冲击、经常采用紧急制动等原 因引起因引起转向梯形的变形，使转向前展角超过标准值。此时，使转向前展角超过标准值。此时， 车辆在转弯时轮胎会发出尖锐噪声，造成汽车在转向行驶过车辆在转弯时轮胎会发出尖锐噪声，造成汽车在转向行驶过 程中前轮异常磨损、操纵性变差。程中前轮异常磨损、操纵性变差。 l

14、一般来说，转向前展角是不可调整的，只能通过更换零件改一般来说，转向前展角是不可调整的，只能通过更换零件改 正缺陷。正缺陷。 3定位基准线的选择定位基准线的选择 现代四轮定位方法现代四轮定位方法是：先测量推力角，确定推力线与几何中 心线相对位置，然后调整后轮前束使推力线与几何中心线重 合。前轮前束的调整用重合的推力线和几何中心线为参考基 准。 4定位参数的关联性定位参数的关联性 改变车轮外倾角可同时改变主销内倾角。 改变前束角会变动车轮外倾角。改变前束角时车轮绕主销 转动，由于主销后倾角的影响，使车轮外倾角发生变动。 改变后轮前束会影响前轮单轮的前束。现代四轮定位采用 后轮推力线定位方法确定前轮

15、前束的。如果后轮前束改变， 推力线会发生变动，前轮总前束虽不会因此而改变，但两个 单轮前束会发生变动。 1）按按出现的先后情况看：看：气泡水准式、光学投影式、拉线气泡水准式、光学投影式、拉线 式、式、PSD式、式、CCD式、式、3D影像式影像式等形式的车轮定位仪。等形式的车轮定位仪。 l气泡水准式定位仪、光学投影式定位仪，它们属于气泡水准式定位仪、光学投影式定位仪，它们属于普通的 机械或光学仪表，测量精度低，仅前轮定位，测量精度低，仅前轮定位 。 l拉线式、拉线式、PSD式、式、CCD式、式、3D影像式：属于影像式：属于电脑式四轮 定位仪，它们均应用计算机技术和精密传感技术，由装在，它们均应用

16、计算机技术和精密传感技术，由装在 车轮上的传感器将车轮定位角的几何关系转化成电信号接车轮上的传感器将车轮定位角的几何关系转化成电信号接 入微机进行处理，分析和判断，然后由显示器显示和打印入微机进行处理，分析和判断，然后由显示器显示和打印 机打印输出，并且可以同时进行四轮定位。机打印输出，并且可以同时进行四轮定位。 3.2.2四轮定位仪的分类四轮定位仪的分类 2）对于）对于电脑式四轮定位仪电脑式四轮定位仪，如果按传感器机头之间、传感器，如果按传感器机头之间、传感器 机头与主机之间的机头与主机之间的通信方式不同，又分为：不同，又分为：有线式有线式和和无线无线式式 两种。无线式又分两种。无线式又分红

17、外光红外光和和蓝牙通信蓝牙通信两种形式。两种形式。 l有线式采用电缆传输，传输稳定可靠，但使用不方便，并且有线式采用电缆传输，传输稳定可靠，但使用不方便，并且 线本身容易被拉、压、折断，更换电缆成本高。线本身容易被拉、压、折断，更换电缆成本高。 l红外光传输使用方便，但容易受遮挡，对环境要求较高。红外光传输使用方便，但容易受遮挡，对环境要求较高。 l蓝牙通信是一种开放的低成本、短距离的无线连接技术。使蓝牙通信是一种开放的低成本、短距离的无线连接技术。使 用方便，寿命长，通信稳定可靠。蓝牙无线部分十分小巧，用方便，寿命长，通信稳定可靠。蓝牙无线部分十分小巧， 重量轻，可穿墙通信，只是在穿越障碍时

18、，会损失功率，使重量轻，可穿墙通信，只是在穿越障碍时，会损失功率，使 通信距离缩短。通信距离缩短。 3.2.3 四轮定位仪的结构和检测原理四轮定位仪的结构和检测原理 1. 四轮定位仪的结构。 （1）定位仪主机 由机柜、计算机、主机接口和打印机组成。由机柜、计算机、主机接口和打印机组成。 计算机内有四轮定位专用软件，计算机硬盘中存有各种车型计算机内有四轮定位专用软件，计算机硬盘中存有各种车型 定位参数的数据库和操作帮助系统等。定位参数的数据库和操作帮助系统等。 （2）传感器机头 l传感器机头是四轮定位仪的核心部件。上面标有在车轮上的传感器机头是四轮定位仪的核心部件。上面标有在车轮上的 安装位置，

19、各自不能互换。如果更换任一传感器机头则需要安装位置，各自不能互换。如果更换任一传感器机头则需要 对所有传感器机头重新进行标定。对所有传感器机头重新进行标定。 l传感器机头内主要有传感器机头内主要有控制板、信号光源、位置传感器、倾角控制板、信号光源、位置传感器、倾角 传感器、通信装置、电源传感器、通信装置、电源等。等。 （3）通信系统 实现传感器机头之间、传感器机头与主机之实现传感器机头之间、传感器机头与主机之 间的数据传递，采用电缆、红外光、蓝牙通信技术间的数据传递，采用电缆、红外光、蓝牙通信技术 图35 四轮定位仪 2 3 4 5 （a） （b） 6 7 （4）轮辋夹具）轮辋夹具 1-调节手

20、柄 2-传感器紧固螺栓 3-光杆 4-传感器安装轴销 5-丝杆6-轮爪7-锁紧螺钉 a）三爪夹具 b）四爪夹具 图36轮辋夹具 （5）转盘 转盘由固定盘、活动盘、扇形刻度尺、游标指针、锁止销和转盘由固定盘、活动盘、扇形刻度尺、游标指针、锁止销和 滚珠等组成滚珠等组成 1-固定盘 2-活动盘 3-滚珠 4-指针 5-刻度尺 图37转盘的结构 （6）附件 包括包括转向盘锁定杆转向盘锁定杆、制动踏板固定杆制动踏板固定杆等，如图等，如图 39所示所示。 图39转向盘锁定杆（a）和制动踏板固定杆（b） 2. 四轮定位仪的检测原理 红外红外8束、束、16传感器封闭测量传感器封闭测量 左 前 轮 右 前 轮

21、 左 后 轮 右 后 轮 转盘 图310测量场的形成 传感器机头各传感器： l大箱体内的位置传感器用于测量水平纵向的定位角，又称大箱体内的位置传感器用于测量水平纵向的定位角，又称 前束传感器前束传感器；小箱体内的位置传感器用于测量水平横向定；小箱体内的位置传感器用于测量水平横向定 位角，又称位角，又称横角传感器横角传感器。 l两个倾角传感器互成两个倾角传感器互成90放置，其中，放置，其中，外倾角传感器外倾角传感器能直能直 接测量车轮中性面的倾角，用于车轮外倾角和主销后倾角接测量车轮中性面的倾角，用于车轮外倾角和主销后倾角 的测量。的测量。主销内倾角传感器主销内倾角传感器则通过测量车轮平面绕转向

22、节则通过测量车轮平面绕转向节 轴线的相对转角，计算出主销内倾角的大小。轴线的相对转角，计算出主销内倾角的大小。 前束传感器 大箱体 小箱体 外倾角传感器 主销内倾角传感器 横角传感器 图311 四轮定位仪各传感器的位置 滤镜 聚焦镜片 红外线 f x 线阵CCD 红外线发射管 传感器机头1 传感器机头2 f x arctan 传感器机头2偏离零线某一角度，成像点到零点的距离为x， 聚焦镜片的焦距为f，则传感器机头2的偏角为 图312 入射光角度的测量原理 倾角传感器 种类：摆锤摆锤式、式、液体可变电容液体可变电容式、式、可变可变磁阻式磁阻式及硅集成电路及硅集成电路 等形式。等形式。 特点：均以

23、重力方向作为参考基准，测出传感器机头外壳随均以重力方向作为参考基准，测出传感器机头外壳随 着车轮偏转的角度着车轮偏转的角度。 倾角传感器 摆锤 摆臂 传感器机头外壳 图314 摆锤式倾角传感器的测量原理 以CCD四轮定位仪为例 1. 前束和推力角、轴距差的测量原理 l在车轮前束检测前，应保证车体摆正且转向盘位于中间在车轮前束检测前，应保证车体摆正且转向盘位于中间 位置。传感器机头上的位置。传感器机头上的CCD传感器的传感器的零点位置零点位置，表示前，表示前 束或横角为零时对应传感器机头红外发射管的光点成像束或横角为零时对应传感器机头红外发射管的光点成像 位置，其位置在设备标定时已进行确定。位置

24、，其位置在设备标定时已进行确定。 l当车轮（如左右前轮）存在前束时，左后轮其传感器机当车轮（如左右前轮）存在前束时，左后轮其传感器机 头上红外发射管的光点，在左前轮测量机头的前束头上红外发射管的光点，在左前轮测量机头的前束CCD 传感器上的成像位置会偏离零点位置形成一个偏差值，传感器上的成像位置会偏离零点位置形成一个偏差值， 测出测出左前轮的前束角左前轮的前束角1；右后轮其传感器机头的光点在；右后轮其传感器机头的光点在 右前轮测量机头的前束右前轮测量机头的前束CCD传感器上的成像位置，也形传感器上的成像位置，也形 成一个偏差值，同理测出成一个偏差值，同理测出右前轮的前束角右前轮的前束角2，如图

25、，如图315 所示所示。 3.2. 4 车轮定位参数的测量原理 右 前 轮 左 后 轮 右 后 轮 转盘前束CCD 传感器 左 前 轮 横角CCD 传感器 前束CCD 传感器 横角CCD 传感器 前束测量光点 前束测量光点 图315前束的测量 l同理，通过安装在前轮机头发出的红外光束照射在后轮测同理，通过安装在前轮机头发出的红外光束照射在后轮测 量机头的前束量机头的前束CCD传感器上，可测出传感器上，可测出后轮前束角后轮前束角的大小和的大小和 方向，而方向，而左右后轮前束角的差值左右后轮前束角的差值即反映了即反映了推力角的大小和的大小和 方向。方向。 l如果如果同轴同轴左、右轮测量机头的左、右

26、轮测量机头的横角横角CCD传感器传感器测量的角度测量的角度 与用前束与用前束CCD传感器测得的前束角传感器测得的前束角不相等，如图不相等，如图 316所示，说明所示，说明左右两车轮不同轴左右两车轮不同轴，则同轴左右轮的，则同轴左右轮的轴 距差为为 = 横角CCD传感器 横角测量光点 图316轴距差的测量 2车轮外倾角的测量原理 车轮外倾角是转向盘位于中间位置的车轮倾角，可由传感车轮外倾角是转向盘位于中间位置的车轮倾角，可由传感 器机头内的外倾角度传感器直接测出。器机头内的外倾角度传感器直接测出。 3主销后倾角和主销内倾角的测量原理 主销后倾角主销后倾角和主销内倾角和主销内倾角不能由车轮的静止状

27、态直接测不能由车轮的静止状态直接测 出，只能采用建立在几何关系上的间接测量。出，只能采用建立在几何关系上的间接测量。 （1）主销后倾角的测量原理 O y x l由于转向节轴线是车轮的旋转轴线，与车轮中性面垂直，由于转向节轴线是车轮的旋转轴线，与车轮中性面垂直， 当前轮存在外倾角当前轮存在外倾角时，转向节轴线并不与地面平行。当时，转向节轴线并不与地面平行。当 车轮处于直线行驶位置时，转向节轴线与水平平面的倾角车轮处于直线行驶位置时，转向节轴线与水平平面的倾角 亦为亦为。 l以左前轮为例，以左前轮为例， AB代表主销中心线，假设主销内倾角代表主销中心线，假设主销内倾角=0， 主销后倾角为主销后倾角

28、为，AC为转向节轴线，前轮外倾角为为转向节轴线，前轮外倾角为。当车。当车 轮由直线行驶位置，绕轮由直线行驶位置，绕AB轴在向左或向右各转规定角度轴在向左或向右各转规定角度， 转向节轴线由转向节轴线由AC转至转至 AC或或AC。AC和和AC对水平面的倾对水平面的倾 角分别是角分别是和和。则。则，且满足一定的函数关系：，且满足一定的函数关系： =f（，），当当为一定值时，为一定值时，和和决定于主销后决定于主销后 倾角倾角的大小。因此，的大小。因此，通过传感器机头外倾角传感器测出前通过传感器机头外倾角传感器测出前 轮外倾角轮外倾角和和，可测得主销后倾角。，可测得主销后倾角。 O A B C C C

29、z x （2）主销内倾角的测量原理 l仍仍以左前轮为例。假设主销后倾角以左前轮为例。假设主销后倾角=0，主销中心线，主销中心线AB 与与Oz的夹角的夹角为主销内倾角。若前轮在水平平面内向右转为主销内倾角。若前轮在水平平面内向右转 动规定角度动规定角度后，转向节轴线后，转向节轴线OC绕绕AB轴转至轴转至OC ，由于，由于 主销内倾角的存在，车轮上的最高点发生变化，主销内倾角的存在，车轮上的最高点发生变化，D点变成点变成 M点（图点（图318b），即车轮平面在绕），即车轮平面在绕AB转动时，发生绕转动时，发生绕 自身转向节轴线相对转动，其转角为自身转向节轴线相对转动，其转角为。此时，。此时，取决于

30、取决于、 和和，即满足一定的函数关系：，即满足一定的函数关系：=（，），），由于由于 车轮外倾角车轮外倾角已测出，已测出，为定值为定值，所以所以角仅取决于角仅取决于，即即 满足满足=（）。这样，通过传感器机头的主销内倾角传这样，通过传感器机头的主销内倾角传 感器测出感器测出角，即可反映主销内倾角度值角，即可反映主销内倾角度值。 A B z C C C DD D M N CC C (a) (b) 测量时，一般也是将前轮向左转角，则转向节轴线AC 转至AC，再将前轮向右转2角，转向节轴线转至OC， 车轮平面绕转向节轴线则转过了2角。这一测量方法使 测量灵敏度和读数精度提高，而且消除了主销后倾角对

31、测量值的影响。 图318主销内倾角的测量原理图 4转向20时前张角的测量原理 l为了检测汽车转向梯形臂与各连杆是否发生变形，在四为了检测汽车转向梯形臂与各连杆是否发生变形，在四 轮定位仪中均设置转向轮定位仪中均设置转向20前张角。测量方法如下：右前张角。测量方法如下：右 前轮向右转前轮向右转 20读取左前轮下的转盘上的刻度值读取左前轮下的转盘上的刻度值X，则，则 20X即为所要检测的转向即为所要检测的转向20时前张角。时前张角。 5轮辋偏摆补偿原理 l由于汽车使用过程中造成的轮辋钢圈变形，造成轮辋转由于汽车使用过程中造成的轮辋钢圈变形，造成轮辋转 动过程中，轮辋端面左右偏摆。动过程中，轮辋端面

32、左右偏摆。 l夹具精度的限夹具精度的限制也不可能使轮爪支承点组成的平面与车制也不可能使轮爪支承点组成的平面与车 轮轴心线绝对垂直。轮轴心线绝对垂直。 l此两项误差引起的此两项误差引起的“摆差”，造成轮辋夹具轴销与车轮旋造成轮辋夹具轴销与车轮旋 转平面不垂直而形成一定的夹角，且该角随夹具安装在轮转平面不垂直而形成一定的夹角，且该角随夹具安装在轮 辋上的不同位置而随机变化。由于外倾角和前束角本身为辋上的不同位置而随机变化。由于外倾角和前束角本身为 微小值（分别为微小值（分别为12和和540）当轮辋偏摆严重时，会）当轮辋偏摆严重时，会 影响车轮定位数据的准确性，甚至得出错误的测试结果影响车轮定位数据

33、的准确性，甚至得出错误的测试结果。 所以在测量车轮定位参数前，应所以在测量车轮定位参数前，应对轮辋偏摆进行补偿对轮辋偏摆进行补偿。 l如图如图319，当传感器机头与夹具装在具有外倾角，当传感器机头与夹具装在具有外倾角的汽车的汽车 转向轮上后，由于摆差的影响，车轮中性面转向轮上后，由于摆差的影响，车轮中性面AB与传感器机与传感器机 头的侧平面头的侧平面CD不平行，向外倾斜不平行，向外倾斜角，待倾角传感器的摆角，待倾角传感器的摆 锤回位到铅垂位置后，传感器输出值为锤回位到铅垂位置后，传感器输出值为0时。则时。则 0=+ （33） 由由于于角是未知量，并随夹具在轮辋上的安装位置随机变化，角是未知量，

34、并随夹具在轮辋上的安装位置随机变化， 因此无法测得外倾角因此无法测得外倾角。 l解决办法是：将传感器机头与夹具中心轴线的紧固螺栓松开，是：将传感器机头与夹具中心轴线的紧固螺栓松开， 将夹具随车轮一起绕车轮轴线转动将夹具随车轮一起绕车轮轴线转动180，再将传感器机头，再将传感器机头 与夹具旋紧（测量单元保持纵向水平），倾角传感器测量值与夹具旋紧（测量单元保持纵向水平），倾角传感器测量值 为为180，则，则 180=- （34） A B C D A B C 0 倾角传感器 （a）（b） D 180 图319 轮辋偏摆补偿原理 l由（由（33）（）（34）式可知车轮外倾角真实值）式可知车轮外倾角真实

35、值为车轮在为车轮在 0和和180两位置测量值的算术平均值，即两位置测量值的算术平均值，即 =（0+180）/2 （35） l同理，车轮在上述同理，车轮在上述0位置时，车轮向左右方向上偏斜位置时，车轮向左右方向上偏斜角，角， CCD前束传感器测得角为前束传感器测得角为0=+。将车轮绕轴线转。将车轮绕轴线转 180，前束传感器测量值为，前束传感器测量值为180=+，则前束角为，则前束角为 =（0+180）/2 （36） l可见，轮辋偏摆补偿是通过将车轮举起，测量初始位置可见，轮辋偏摆补偿是通过将车轮举起，测量初始位置 0和旋转车轮和旋转车轮180两点位置外倾角和前束角的变化，从两点位置外倾角和前束

36、角的变化，从 而计算出它们的真实值。这种补偿取点方式称为而计算出它们的真实值。这种补偿取点方式称为两点 180补偿方式，也有的定位仪采用，也有的定位仪采用四点90补偿方式， 即选取即选取0、90、180和和270四个位置进四个位置进行测量。行测量。 1 症状询问和车况检查症状询问和车况检查 仔细倾听并记录司机对车辆不适症状的描述，如转向沉重、 跑偏和磨胎问题等。引起这些症状的原因除了四轮定位问 题还有很多，四轮定位应放在消除其他因素之后进行，否 则检测数据不准确，四轮定位没有效果。通常需进行以下 检查： 检查轮辋和轮胎情况检查轮辋和轮胎情况 包括胎压是否符合要求包括胎压是否符合要求，前后轮两

37、边花纹是否相同，轮胎磨损是否一致，轮辋变形情况等。 轮胎变形或严重磨损应更换再做四轮定位。 检查转向系情况检查转向系情况 包括转向器、传动机构是否有间隙等。 检查悬挂部件检查悬挂部件 包括减振器是否失效，减振弹簧是否折断 或变形等。 检查车轮动平衡检查车轮动平衡 排除车轮动不平衡后再进行四轮定位检 测。 3.2. 5 四轮定位仪的使用 2检测前的准备工作 根据汽车的轴距和轮距确定转盘和后滑板的位置，保证转根据汽车的轴距和轮距确定转盘和后滑板的位置，保证转 盘和后滑板在同一水平面，避免倾角测量产生误差。盘和后滑板在同一水平面，避免倾角测量产生误差。 检查转盘的销止销是否销好，将被测车辆开上举升机

38、。车检查转盘的销止销是否销好，将被测车辆开上举升机。车 辆停稳后，轮胎应在转盘和后滑板的中心。车辆熄火后，辆停稳后，轮胎应在转盘和后滑板的中心。车辆熄火后， 拉上驻车制动器手柄。拉上驻车制动器手柄。 按四轮定位仪的使用要求安装夹具和传感器机头，然后挂按四轮定位仪的使用要求安装夹具和传感器机头，然后挂 上安全钩，检查卡具是否安装牢固。将四个传感器按照对上安全钩，检查卡具是否安装牢固。将四个传感器按照对 应车轮的位置安装到卡具上，拔掉转盘和后滑板上的固定应车轮的位置安装到卡具上，拔掉转盘和后滑板上的固定 销。使传感器上的水平气泡处在中央的位置，保证传感器销。使传感器上的水平气泡处在中央的位置，保证

39、传感器 机头处于水平位置机头处于水平位置。 3按四轮定位仪基本操作流程 开机及车型选择：启动电脑，运行四轮定位仪专用软件，启动电脑，运行四轮定位仪专用软件， 显示器屏幕出现系统主界面和主菜单。一般包括客户信息、显示器屏幕出现系统主界面和主菜单。一般包括客户信息、 车型选择、系统设定和帮助等项目。客户信息可以任意选车型选择、系统设定和帮助等项目。客户信息可以任意选 择要输入的项目，车型选择选定后可显示该车型的标准数择要输入的项目，车型选择选定后可显示该车型的标准数 据。据。 轮辋偏摆补偿。 l偏摆补偿后，拉紧驻车制动器，用制动踏板固定杆固定制偏摆补偿后，拉紧驻车制动器，用制动踏板固定杆固定制 动

40、踏板，防止车辆落下后滑动。慢慢放下车辆，用力压几动踏板，防止车辆落下后滑动。慢慢放下车辆，用力压几 次车身前部和后部，使汽车车轮处于自由状态次车身前部和后部，使汽车车轮处于自由状态 。如果车。如果车 辆轮辋良好，可以跳过补偿程序直接进行测量调整。辆轮辋良好，可以跳过补偿程序直接进行测量调整。 定位检测： l进入定位检测程序后，屏幕上会出现方向盘对中提示图案。进入定位检测程序后，屏幕上会出现方向盘对中提示图案。 先使方向盘对中，此时进行先使方向盘对中，此时进行前轮前束、后轮前束前轮前束、后轮前束的测量，的测量， 同时测出同时测出车轮外倾角车轮外倾角。 l按照提示用转向盘转动前轮按照提示用转向盘转

41、动前轮向右转转10或或20转角，用转角，用 键盘或传感器机头的按键进行确认，再键盘或传感器机头的按键进行确认，再向左转动前轮转动前轮 10或或20转角，并进行确认，最后回到转角，并进行确认，最后回到对中位置，即，即 初始位置。再进行确认。系统通过测量转向时左右两个转初始位置。再进行确认。系统通过测量转向时左右两个转 角位置的目标值，测出角位置的目标值，测出主销内倾角、主销后倾角。注意在。注意在 转向时，车轮的转动将影响以上测量结果，必须锁好制动转向时，车轮的转动将影响以上测量结果，必须锁好制动 踏板固定杆。在以上过程中，禁止调整已经设定好的传感踏板固定杆。在以上过程中，禁止调整已经设定好的传感

42、 器水平位置，且转角盘归器水平位置，且转角盘归0，传感器水平泡应处于中心，传感器水平泡应处于中心 位置。位置。 l测量结束后，屏幕自动显示出所有的测量数据。如果测量测量结束后，屏幕自动显示出所有的测量数据。如果测量 出的数据中，可调数据有超出允许范围的，则可进入到定出的数据中，可调数据有超出允许范围的，则可进入到定 位调整的步骤。位调整的步骤。 定位调整： l做定位调整前，做定位调整前，先打正方向盘并将方向盘锁止先打正方向盘并将方向盘锁止，再，再升起升起 举升机到合适调整的高度举升机到合适调整的高度，将举升机锁止在水平安全位，将举升机锁止在水平安全位 置。以保证后轴调整时的中心对称面的准确测量

43、，并防置。以保证后轴调整时的中心对称面的准确测量，并防 止前轮调整时方向偏转，影响测量结果。将四个传感器止前轮调整时方向偏转，影响测量结果。将四个传感器 调整为水平状态，再操作定位仪进入定位调整操作。调整为水平状态，再操作定位仪进入定位调整操作。 l车辆调整的顺序规则是：是： 先调后轮：先调外倾角，再调前束角；先调后轮：先调外倾角，再调前束角； 再调前轮：先调主销后倾角，再调外倾角，最后调前束再调前轮：先调主销后倾角，再调外倾角，最后调前束 角（此时方向盘应对正锁止）。角（此时方向盘应对正锁止）。 调整后复检： l将举升机降回到调整前测量时的高度，将举升机锁止在将举升机降回到调整前测量时的高度

44、，将举升机锁止在 水平安全位置，进行调整后复检。水平安全位置，进行调整后复检。 转向系的检测转向系的检测 一一 转向力和转向角的检测转向力和转向角的检测 转向盘自由行程转向盘自由行程，是指汽车转向轮保持直线行，是指汽车转向轮保持直线行 驶位置静止不动时，转动转向盘所测得的游动角驶位置静止不动时，转动转向盘所测得的游动角 度。度。 转向盘转向力转向盘转向力，是指在一定行驶条件下，作用，是指在一定行驶条件下，作用 在转向盘外缘的圆周力。在转向盘外缘的圆周力。 这两个参数主要用来诊断转向系中各零件的配这两个参数主要用来诊断转向系中各零件的配 合状况。该配合状况直接影响到汽车的操纵稳定合状况。该配合状

45、况直接影响到汽车的操纵稳定 性和行车安全。性和行车安全。 一、转向力及自由转角检测一、转向力及自由转角检测 1.1.转向系技术要求转向系技术要求 国标GB 7258-1997机动车运行安全技术条件中规定: (1)机动车在平坦、硬实、干燥、清洁的水泥和沥青道路上行 驶，以10 km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为 24 m的圆周行驶，施加于转向盘外缘上的最大转向力不得大于245 N。 (2)机动车转向盘最大的自由转角从中间向左或向右转动:对最 大设计车速大于或等于100 km/h的机动车不得大于100;小于100 km/h的机动车不得大于15。 自动变速器自动变速器ABS系统系

46、统车轮平衡车轮平衡空调系统空调系统汽车电子控制悬架系统汽车电子控制悬架系统传动系传动系 转向系的检测转向系的检测 1 1 转向盘自由行程的检测转向盘自由行程的检测 测量时，应使汽车的两转向轮处于直线行驶位置不动，测量时，应使汽车的两转向轮处于直线行驶位置不动， 轻轻向左轻轻向左( (或向右或向右) )转动转向盘至空行程一侧的极端位置转动转向盘至空行程一侧的极端位置 ( (感到有阻力感到有阻力) )，调整指针指向刻度盘零度。然后，再轻轻，调整指针指向刻度盘零度。然后，再轻轻 转动转向盘至另一侧空行程极端位置，指针所示刻度即为转动转向盘至另一侧空行程极端位置，指针所示刻度即为 转向盘的自由行程。转

47、向盘的自由行程。 简易的转向盘自由行程检测仪 a)检测仪的安装； b)检测仪 1-指针；2-夹盘；3-刻度盘；4-弹簧；5-连接板；6-固定螺钉 3.3.转向盘自由转动量的检测转向盘自由转动量的检测 检测方法检测方法：检测时，测力仪安装位置不动，仪器主机箱上方弧 形刻度盘仍朝向汽车前方向，磁力座吸附在驾驶室仪表板上，轻转 转向盘至空行程一侧的极端位置，调整指示杆尖端指向弧形刻度盘 零位，再反向转动转向盘至空行程极端位置，指示杆尖端所指示刻 度为测量值。该值是一个综合参数，它反映了转向器指销(或滚轮) 与蜗杆的啮合间隙、转向蜗杆轴承松旷程度、转向垂臂与摇臂轴紧 固情况，以及转向球头销与座配合间隙

48、等。当自由转角过大时，必 须进行调整、紧定和更换严重磨损的零件，以保障车辆运行安全。 自动变速器自动变速器BS系统系统车轮平衡车轮平衡空调系统空调系统检测线简介检测线简介汽车电子控制悬架系统汽车电子控制悬架系统传动系传动系 转向系的检测转向系的检测 2 2 转向盘转向力的检测转向盘转向力的检测 转向盘转向力采用转向参数测量仪或转向力角仪进行检转向盘转向力采用转向参数测量仪或转向力角仪进行检 测。国产测。国产ZC-2ZC-2型转向参数测量仪如图所示，可测得转向盘型转向参数测量仪如图所示，可测得转向盘 自由转向量和转向力。该仪器由操纵盘、主机箱、连接叉自由转向量和转向力。该仪器由操纵盘、主机箱、连

49、接叉 和定位杆四部分组成。和定位杆四部分组成。 ZC-2型转向参数测量仪 1-定位杆；2-固定螺钉；3-电源开关；4-电压表；5-主机箱； 6-连接叉；7-操纵盘；8-打印机；9-显示器 转向系的检测转向系的检测 2 2 转向盘转向力的检测转向盘转向力的检测 测量时，把转向参数测量仪对准被测转向盘中心，调整测量时，把转向参数测量仪对准被测转向盘中心，调整 好三个连接叉上伸缩卡爪的长度，与转向盘连接并固定好。好三个连接叉上伸缩卡爪的长度，与转向盘连接并固定好。 转动操纵盘，转向力通过底板、力矩传感器、连接叉传递转动操纵盘，转向力通过底板、力矩传感器、连接叉传递 到被测转向盘上，使转向盘转动以实现

50、汽车转向。此时，到被测转向盘上，使转向盘转动以实现汽车转向。此时， 力矩传感器将转向力矩转变成电信号，而定位杆内端连接力矩传感器将转向力矩转变成电信号，而定位杆内端连接 的光电装置则将转角的变化转变成电信号。这两种电信号的光电装置则将转角的变化转变成电信号。这两种电信号 由微机自动完成数据采集、转角编码、运算、分析、存储、由微机自动完成数据采集、转角编码、运算、分析、存储、 显示和打印。因此，使用该测量仪既可测得转向盘的转向显示和打印。因此，使用该测量仪既可测得转向盘的转向 力，又可测得转向盘的自由转动量。力，又可测得转向盘的自由转动量。 4.ZC-2A型转向参数测试仪使用方法(见图图8-28

51、8-28) 图8-28 ZC-2A型转向参数测试仪 自动变速器自动变速器ABS系统系统车轮平衡车轮平衡空调系统空调系统检测线简介检测线简介汽车电子控制悬架系统汽车电子控制悬架系统传动系传动系 一、转向力及自由转角检测一、转向力及自由转角检测 2.2.转向力的检测转向力的检测 国产QZL-2型转向参数测量仪的组成与工作原理。 (1)测力仪结构及原理 数字式转向测力仪是以微机为核心的智能化仪器。它由转向盘， 转向力传感器，左、右转向线性电路，活动卡爪和连接杆等组成。 检测时，施加于测力仪转向盘外缘上的转向力经转向力传感器转换 成电信号，由微机自动完成检测数据采集、运算、存储和显示。将 仪器与带磁力

52、座的转角指示杆相配合，可以测量转向盘的自由转角。 图图8-27所示为QZL-2型数字式转向测力仪面板示意图。 自动变速器自动变速器ABS系统系统车轮平衡车轮平衡空调系统空调系统传动系传动系 图8-27 QZL-2型数字式转向测力仪面板示意图 (2)数字式转向测力 仪使用方法 1)按被测汽车转向 盘直径，调整三个活动 卡爪长度，将测力仪转 向盘卡在被测汽车转向 盘上，用固定螺钉锁紧。 将电源兼左右显示选择 开关拨向左转或右转位 置，按下与转向方向一 致的清零按钮，显示屏 应为“0.00”。若不能 清零，可用螺钉旋具调 节调零电位器使之符合 要求。 ABS系统系统空调系统空调系统检测线简介检测线简

53、介汽车电子控制悬架系统汽车电子控制悬架系统传动系传动系 2)电源开关拨向中间位置，测量左转时的转向力。检测人员直 接操作测力仪转向盘，按规定的技术要求进行，显示屏上将保留左 转时的最大转向力，记录数据后再按下左转清零按钮，恢复至 “0.00”状态。以同样的操作方法测量右转时的最大转向力。在测 量过程中，切忌关闭电源开关，否则会引起测量数据失真。 3)转向力测量后切断电源，取左转或右转中的最大转向力按下 式进行校正: F=D/dF 式中：F被测汽车校正后的最大转向力，N； D测力仪转向盘直径，mm； d被测汽车转向盘直径，mm； F，测力仪实测的最大转向力，N。 自动变速器自动变速器ABS系统系

54、统空调系统空调系统检测线简介检测线简介汽车电子控制悬架系统汽车电子控制悬架系统传动系传动系 34 车轮平衡度检测车轮平衡度检测 3.4.1 概述 1静不平衡的概念 l设垂直于旋转轴的薄圆盘转子以角速度设垂直于旋转轴的薄圆盘转子以角速度匀速转动。质量匀速转动。质量 分布对转轴中心分布对转轴中心O均匀对称，则转子内各质点产生的离心均匀对称，则转子内各质点产生的离心 力力 Fimiri2相互抵消，合力等于零，这时转子处于静平相互抵消，合力等于零，这时转子处于静平 衡状态。若转子质心衡状态。若转子质心C不在转轴中心上，合力不等于零，产不在转轴中心上，合力不等于零，产 生不平衡力生不平衡力Fm0e2，这

55、时转子处于静不平衡状态，这时转子处于静不平衡状态。 l判断转子是否处于静平衡状态，其判断转子是否处于静平衡状态，其方法方法是：在转子上任意是：在转子上任意 位置作一标记，使转子进行多次转动，当自然停转后所作位置作一标记，使转子进行多次转动，当自然停转后所作 标记的位置会各不一样，则转子处于静平衡状态。标记的位置会各不一样，则转子处于静平衡状态。 l如进行上述试验，则每次试验标记都会停在同一相位，则转如进行上述试验，则每次试验标记都会停在同一相位，则转 子处于静不平衡状态，不平衡点就在竖直向下的作用半径上，子处于静不平衡状态，不平衡点就在竖直向下的作用半径上， 如图如图322（a）所示。）所示。

56、 l消除转子不平衡的操作，称为消除转子不平衡的操作，称为不平衡的校正。显然，只需在。显然，只需在 OC反方向距轴心反方向距轴心O为为r加一个平衡质量块加一个平衡质量块m，如图，如图322（b） 所示，使其产生的离心力所示，使其产生的离心力F=mr2和不平衡力和不平衡力F大小相等，方大小相等，方 向相反，则转子平衡。即向相反，则转子平衡。即 （37） m0 r e m C O F F （b）（a） m 图322 车轮静平衡示意图 emmr 2 0 2 2动不平衡的概念 l上述薄圆盘转子的平衡分析并未考虑转子轴线方向的质量分上述薄圆盘转子的平衡分析并未考虑转子轴线方向的质量分 布。如果考虑转子轴向

57、质量分布（即圆柱转子），如图布。如果考虑转子轴向质量分布（即圆柱转子），如图 323（a），在旋转轴线的径向相反位置上，各有一作用不），在旋转轴线的径向相反位置上，各有一作用不 平衡点平衡点m1和和m2，满足静平衡条件，满足静平衡条件m1r12 =m2r22，但由于，但由于m1 和和m2处于不同一平面内，产生的离心力处于不同一平面内，产生的离心力F1=m1r12和和 F2=m2r22形成形成力矩M=F1l，这时，转子处于，这时，转子处于动不平衡状态。 l如果圆柱转子的两端面上配置质量块如果圆柱转子的两端面上配置质量块m1和和m2，当转子匀速，当转子匀速 旋转时，产生的离心力旋转时，产生的离心力

58、F1和和F2，满足条件，满足条件 F=0， F1+ F1= F2+ F2 M (F)=0，F1 l = F1l 即即 m1r1+ m1r1=m2r2+ m2r2 m1r1 l = m1r1l 。 则圆柱转子处于动平衡中，如图则圆柱转子处于动平衡中，如图323（b）所示。配置平衡）所示。配置平衡 块所在的垂直于转子轴线的两个平面，称为块所在的垂直于转子轴线的两个平面，称为校正平面。 F1=m1r1 m2 m1 l m1 m2 m1 m2 F2=m2r2 l l F1 F2 F1 F2 (a)(b) （a）转子静平衡但动不平衡（b）转子动平衡 图323 车轮动平衡示意图 3车轮平衡的校正 车轮平衡

59、的校正分为静平衡和动平衡。 l静平衡指不考虑不平衡质量在车轮宽度上的分布，忽略不指不考虑不平衡质量在车轮宽度上的分布，忽略不 平衡质量在轮宽上形成的力矩，只在车轮单侧进行校正，平衡质量在轮宽上形成的力矩，只在车轮单侧进行校正， 只能作力平衡，不能作力矩平衡。只能作力平衡，不能作力矩平衡。 l动平衡指将车轮视为一个有一定宽度的回旋体，在车轮左指将车轮视为一个有一定宽度的回旋体，在车轮左 右两侧都进行的校正，对力和力矩均作平衡。右两侧都进行的校正，对力和力矩均作平衡。 车轮平衡机按测量方式可分为离车式和就车式两类。 l离车式车轮平衡机测量精度高，平衡效果好，适合汽车修离车式车轮平衡机测量精度高，平

60、衡效果好，适合汽车修 理厂使用。理厂使用。 l就车式车轮平衡仪可以在不拆下轮胎的情况下，对轮胎及就车式车轮平衡仪可以在不拆下轮胎的情况下，对轮胎及 随同轮胎旋转件一起进行平衡测试，操作方便、测试速度随同轮胎旋转件一起进行平衡测试，操作方便、测试速度 快，为汽车检测部门所普遍采用。快，为汽车检测部门所普遍采用。 m m F=mr Fx Fy Fy a b cd 图324 车轮不平衡 4车轮不平衡的危害 l车轮不平衡质量车轮不平衡质量m在高速下形成的不平衡力在高速下形成的不平衡力F可分解为水平可分解为水平 分力分力Fx和垂直分力和垂直分力Fy l垂直分力垂直分力Fy，使车轮，使车轮上下跳动。这不仅