汽车四轮定位调整技术与故障分析

1、山东交通学院毕业设计（论文）山东交通学院 2014届毕业生毕业设计（论文）汽车四轮定位调整技术与故障分析院(部)别 高职学院 专 业 交通运输 班 级 交职101 学 号 101711101 姓 名 商波 指导教师 贾倩 二一四年六月I 摘 要随着道路条件的不断改善及汽车工业的飞速发展，现代汽车实际行驶速度越来越高，为适应高速条件下行驶稳定性和乘坐舒适性的要求，对汽车四轮定位参数进行准确测定已是一项不容忽视的工作。本文首先介绍了国内外近年来对汽车四轮定位技术的研究，并结合汽车车轮定位参数的基本理论，分析了各定位角对汽车性能的影响及各参数间的关系。然后进一步阐述了运用四轮定位仪对汽车进行定位参数

2、调整的注意事项及方法，针对一些常见悬架结构，对四轮定位参数的调整提出了解决方案，并做了相关的总结。最后通过常见车型及其常见故障案例的分析，提出解决问题的方法。通过本论文的撰写，希望为从事汽车服务行业的人员在对汽车四轮定位参数的定期检测与调整时提供一些理论依据。关键词：汽车，四轮定位，参数调整，故障分析AbstractWith the improvement of road condition and with the raoid development of vehicle industry, the cars' actual running speed are more and mo

3、re increasingly, determine exactly the positional parameter is an ignore work to adapt the stability and comfortableness when run in high speed.This work study the adjust of current four wheels position. firstly ,introduce the study offour wheels position in recent years of abroad and home, with the

4、 combination of the thory of positional parameter,analyze the cars'function effect of every position and relation between every parametre. Then introduces the application of four-wheel location of car of parameter adjustment notice and skills.In view of some common suspension structure, the adju

5、stment of four-wheel location parameters, and put forward the solution, and make the correlative conclusion.Finally through common models of its common failure analysis, this paper summarizes the case for different models to different faults adjust position parameter of skills. The purpose of this s

6、tudy was to through investigation and test method for four-wheel location parameters on the driving safety impact study, find rule, for automobile four-wheel location parameters testing and adjusting the regular provide necessary theoretical basis.Key words: Vehicle，Wheel alignment，Location paramete

7、rs adjusting，Faults adjustmentI 目 录前 言11 四轮定位技术国内外发展情况21.1 四轮定位技术的国外发展概况21.2 四轮定位技术的国内发展趋势22 四轮定位参数对汽车性能的影响42.1 汽车四轮定位主要参数42.1.1 主销后倾角与主销内倾角42.1.2 前轮外倾角与前轮前束52.1.3 后轮定位72.2 汽车定位参数的作用及影响分析82.2.1 主销后倾角与主销内倾角82.2.2 前轮外倾角与前轮前束92.3 汽车四轮定位参数间的关系103 汽车四轮定位检测技术113.1 汽车四轮定位仪的测量原理113.1.1 车轮前束和推力角的测量原理113.1.2

8、主销后倾角和主销内倾角的测量原理123.1.3 转向20°时前张角的测量原理143.2 运用四轮定位仪的注意事项143.3 汽车四轮定位参数的检测方法164 汽车四轮定位调整技术的研究194.1 现代车轮定位参数调整概述194.2 汽车前轮定位参数调整技术的研究194.2.1 前轮前束的调整194.2.2 车轮外倾角与主销后倾角的调整214.3 汽车后轮的定位参数调整技术的研究234.3.1 后轮外倾角的调整234.3.2 后轮前束的调整235 汽车四轮定位常见故障及案例分析255.1 汽车四轮定位常见故障诊断与分析255.1.1 轮胎磨损过快的故障分析255.1.2 跑偏问题的故障

9、分析255.1.3 内倾角和包容角的调整285.2 汽车四轮定位典型案例分析28总 结31致 谢32参考文献33III 前 言汽车是现代道路交通中的主要元素之一，汽车技术状况的好坏直接影响道路交通安全。2013年中国汽车产业发展迅速，产销均己超出1300万辆，跃居成为了世界第一汽车生产和消费国。其中乘用车累计销量占总销量的75.7%，也超过了1000万辆。可见我国的汽车，尤其是私人轿车的保有量增加迅速。再随着我国高速公路不断建设，国道及城乡道路的不断改善，汽车的行驶速度也不断提高。相对于以前，人们开始更为关注汽车的行驶稳定性、安全性及乘坐的舒适性。特别是高速行驶时汽车的稳定性和安全性是人们购车

10、所关注的焦点。 定期给汽车做四轮定位，首先对轮胎有非常大的好处。汽车做完四轮定位，可以让轮胎与车体保持最佳角度，在提高抓地力同时舒适性也得到了保证。如果车辆在发生异常现象并没有进行四轮定位，不但对安全性有较大的影响，而且轮胎的寿命会大大降低。经过四轮定位调整后，驾驶操控性就可以得到相应的保证。尤其遇到紧急情况，轮胎足够的抓地力可以尽可能的按照驾驶员的行车轨迹行驶。当然燃油消耗也会随之减少。而且安全性也会大大提高。因此研究汽车四轮定位参数变化与汽车操纵稳定性间的内在关系及其影响程度是必要的。四轮定位参数对汽车的正常行驶起着十分重要的作用，汽车行驶一段时间后，由于各种原因，会出现轮胎异常磨损、零件

11、磨损加快、方向盘发沉、车辆跑偏、在不平路面行驶时出现严重侧滑方向偏移等现象，而这些现象都是车辆四轮定位不准确操纵稳定性下降的原因，要消除这些现象，确保车辆的稳定性能，最有效的方法就是检查、调整四轮定位参数，确保汽车的正常行驶，避免事故的发生。但是，何时进行在用汽车四轮定位的检测与调整才是最佳时刻目前还没有明确的定论。因此，研究在用汽车四轮定位参数变化规律寻找在用汽车四轮定位参数检测与调整的最佳行驶间隔里程具有重大意义。本文研究的目的是通过调查与试验的方法进行四轮定位参数变化对行车安全影响的研究，找出规律，为汽车四轮定位参数的定期检测与调整提供必要的理论依据。11 四轮定位技术国内外发展情况1.

12、1 四轮定位技术的国外发展概况国外对在用汽车四轮定位调整的问题己研究多年，许多早先出厂时还未能解决四轮定位调整的车辆，采取了技术改造，解决了某些定位角度调整的困难。当然，这是在对世界各国以前生产的许多型号的汽车进行了大量测量、计算的基础上得出的丰硕成果。在国外许多从事四轮定位调整研究的汽车服务公司，汽车修理厂和汽车改装厂中美国的Niwot corporation很有成就。他们为各国许多车型设计生产了一系列偏心和偏心脚套，带斜轴的后轮调整垫片，甚至有偏心球关节。汽车安装了使用的专用零件后便使一些原来不能调整的四轮定位角度变为可调。车主不用更换车桥或者控制臂等昂贵的部件，便解决了因车轮失准而带来的

13、轮胎异常磨损或方向发飘、发摆、跑偏顽症，许多设计颇具匠心。采用麦克弗逊式悬架的汽车，如凯迪拉克，别克林荫大道，松开前减振器顶部定位盘的螺栓，前后移动前减振器来调整主销后倾角，而奥迪V6和红旗轿车，则是松开前减振器定位盘的3个螺栓，横向移动前减振器来调整前轮外倾角。各种车辆调整四轮定位的招数五花八门，十分有趣。美国有个专门生产汽车四轮定位调整专用零件的公司。名叫SPECIALTY PRODUCTS NI-WOT CORPORATION，该公司潜心研究了世界各国历年生产的汽车，设计和制造了很多种偏心凸轮和专用螺栓，偏心胶套，以及从减振器上调整车轮外倾和主销后倾角的专用零件，客户选择了合适的零件，安

14、装到自己的车上以后，原来不能调整的一些定位角就变得可调，使七八十年代生产的轿车在四轮定位调整技术方面，赶上以奔驰、凌志为代表的90年代汽车技术水平。1.2 四轮定位技术的国内发展趋势 四轮定位仪在汽车车轮定位性能的试验与检测校准中发挥着重要作用，在国外己经普遍使用，我国近几年来该技术发展较快，从技术引进到消化吸收，现已基本形成我国具有自主知识产权的四轮定位仪研发和生产能力，技术水平与国外差距不大。目前我国所使用的四轮定位仪的60%来自国外，德国、美国、日本的居多，而辽宁及广东是国产四轮定位仪的主要生产地。工作原理也从原来的拉线接触式发展为光电非接触式，自动化程度越来越高。国外对汽车四轮定位调整

15、技术的研究已有多年，而我国成批量生产的汽车只有一二十年，我国的轿车生产基本上是引进外国的技术和生产线，比如桑塔纳、捷达、高尔夫、富康等车，都属于家庭用车，在外国已生产了许多年。因此这些车型的四轮定位及调整，还是引进前的技术状况。目前这些车在国外己基本淘汰，而在我国还在生产。所以对这些车型四轮定位调整的技术改造，可以在汽车制造厂和社会上一起，对新旧车都予以实施。随着四轮定位仪在我国的推广，四轮定位调整的重要性和巨大作用越来越受到汽车制造行业、汽车运输行业、汽车维修行业和广大驾驶员的重视。监测和调整四轮定位角度，使车辆保持优良的技术性能和正常的磨损状态，成了保证行车安全，减低轮胎和燃料消耗的重要条

16、件。发展我国汽车四轮定位调整技术的研究实在是刚刚起步，任重而道远。我国的汽车工业还很年轻，汽车技术还比较落后，因此，解决新车和在用汽车的四轮定位调整方面，都有很繁重的工作，正可谓任重道远。让我们发挥我们的聪明才智和艰苦奋斗的精神，为赶上世界汽车工业先进水平而努力。312 四轮定位参数对汽车性能的影响随着汽车数量的迅猛增长,刺激了汽车检测行业的巨大发展,汽车检测设备的数量和质量都在不断地提高,正逐步向智能化、多功能、轻量化、便于流动检测等方向发展。作为车辆检测的一项重要内容,车轮定位参数的检测对整车的安全性能的影响举足轻重。如果车轮定位参数不正常,特别是转向轮的定位失准, 将直接产生轮胎的异常磨

17、损、行驶跑偏、车轮摆振、转向沉重等问题,直接影响汽车的安全行驶。传统车轮定位主要是指前轮定位，但越来越多的现代汽车同时对后轮定位即四轮定位。前轮定位主要参数有：主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束；后轮定位参数有：后轮外倾和后轮前束。2.1 汽车四轮定位主要参数2.1.1 主销后倾角与主销内倾角（1）主销后倾角主销后倾角：在汽车的纵向平面内（汽车的侧面），主销上部向后倾的一个角度，即为主销后倾角（图2.1）。a）主销后倾作用原理 b）解放CA1091型汽车主销后倾角图2.1 主销后倾角Fig.2.1 kingpin caster Angle主销后倾角正如自行车的前轮叉梁一样。当主销具有后倾角

18、时，主销轴线与路面交点a将位于车轮与路接触点b的前方（图2.1 a）当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转（例如右偏转，如图中箭头所示），将使汽车行驶方向向右偏离。这时由于汽车本身离心力的作用，在车轮与路面接触点b处，路面对车轮作用着一个侧向反作用力Fy,对车轮形成绕主销轴线作用的力矩FyL，其方向正好与车轮偏转方向相反。在此力矩作用下，将使车轮回复到原来的中间位置，从而保证汽车能稳定的直线行驶，故此力矩称为回正的稳定力矩，但此力矩也不宜过大，否则在转向时为了克服此稳定力矩，驾驶员须在转向盘上施加较大的力（即转向沉重）。因稳定力矩的大小取决于臂L的数值，而力臂又取决于的大小。因此

19、，为了不使转向沉重，主销后倾角不宜过大，一般不超过2°3°。现代汽车为了提高行驶速度，普遍采用扁平低压胎，轮胎变形增加，引起稳定力矩增加，因此角可以减小甚至接近于零，有的为负值。（2）主销内倾角主销内倾角：在汽车的横向平面内（汽车的前后方向），主销上部向内倾斜一个角度，主销轴线与垂线之间的夹角即为主销内倾角（图2.2）。主销内倾角也具有使车轮自动回正的作用（图2.2）。当转向车轮在外力作用下由中间位置偏一个角度时，车轮的最低点将陷入路面以下h处，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度h，这样汽车本身的重力有使转向轮回复到原来

20、中间位置的效应，即能自动回正。主销内倾角愈大或转向轮偏转角愈大，汽车前部就被抬起得愈高，转向轮自动回正的作用就愈大。图2.2 主销内倾Fig.2.2 kingpin inclination此外，主销内倾角的另一个作用是使转向轻便，由于主销的内倾使得主销轴线与路面的交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小，转向时路面作用在转向轮的阻力距减小(因力臂c减小)，从而降低转向时驾驶员在转向盘上的力使转向操作轻便，同时也可减小因路面不平而从转向轮传到方向盘上的冲击力。但c值也不宜过小，即内倾角不宜过大，否则在转向时，车轮绕主销偏转的过程中，轮胎与路面产生较大的滑动，因而增加了 轮胎与路面的摩擦阻力，这不

21、仅使转向变得很沉重，而且加速了轮胎的磨损。故一般内倾角不大于8°，距离c一般为40-60mm。但在一些发动机前置、前轮驱动的轿车上，为了使汽车且有良好的行驶稳定性，特别是制动稳定性，其主销内倾角较大，如奥迪100型轿车为14.2°；天津夏利TJ7100型轿车为12°-30°。2.1.2 前轮外倾角与前轮前束（1）前轮外倾角前轮外倾角：在汽车的横向平面内，前轮中心平面向外倾斜一个角度（图2.3），即为前轮外倾角。轮胎呈现“八“字形张开时称为负外倾，而呈现V字形张开时称正外倾。前轮外倾角具有提高转向操纵的轻便性和车轮工作安全性的作用。如果空车时车轮的安装正好

22、垂直于路面，则满载时车桥将因承载变形而可能出现车轮内倾，这样将加速汽车轮胎内侧的片磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低他们的使用寿命，严重时会损坏外端的锁紧螺母而使车轮松脱，造成交通事故。因此为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时预先使其有一定的外倾角，以防止车轮内倾。但是外倾角也不宜过大，否则会使轮胎产生外侧偏磨损。现代汽车外倾角一般设定为1°左右，有的接近垂直，有的为负值。 图2.3 车轮外倾角Fig .2.3 wheel camber Angle（2）前轮前束前轮前束：俯视车轮，汽

23、车的两个前轮并不完全平行，而是稍微带一些角度。在通过两前轮中心的水平面内，两前轮的前边缘距离B小于两前轮后边缘距离A,A-B之差即为前轮前束（图2.4），像内八字一样前端小后端大的称为前束，而像外八字一样后端小前端大的称为后束或负前束。前轮前束的作用是为了消除由车轮外倾而引起的前轮“滚锥效应“。车轮有了外倾后，在滚动时，就类似于圆锥滚动，从而导致两侧车轮向外滚开（见图2.4）。由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边向内滑移的现象，从而增加了轮胎的磨损。为了消除车轮外倾带来的这种不良后果，在安装车轮时，使汽车两前轮的中心平面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离

24、A。这样可使车轮在每一瞬时滚动方向接近于向着正前方，从而在很大程度上减轻和消除了由于车轮外倾而产生的不良后果。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。可根据各生产厂所规定的测量位置，使两轮前后距离差A-B符合规定的前束值。测量位置除图示的位置外，还通常取两轮胎中心平面处的前后差值，也可以选取车轮钢圈内侧面处得前后差值。一般前束值为012mm，有的汽车为与负前轮外倾角相配合，其前束也取负值即负前束（如上海桑塔纳轿车前束为-1-3mm）。图2.4 前轮前束 Fig.2.4 front wheel hub2.1.3 后轮定位随着道路条件的改善，现代轿车的行驶速度愈来愈高，现代有许多高档轿车都需要设置后

25、轮定位即不仅要求前轮定位，还需要有后轮定好位。其原因是对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，仍然会有不良的操纵性和轮胎早期磨损。（1）后轮外倾角后轮外倾角像前轮外倾角一样，后轮外倾角也对轮胎磨损和操纵性有影响。理想状态是四个车轮的运动外倾角均为零，这样轮胎和路面接触良好，从而得到最佳的牵引性能和操纵性能。车轮外倾角不是静态的，它随悬架的上下移动而变化。车辆加载后悬架下沉就会引起车轮外倾角改变。为了对载荷进行补偿，采用独立后悬架的大多数车辆常有一个较小的正后轮外倾角。（2）后轮前束其定义与前轮相似。如果后轮前束不当，后轮轮胎也会被擦伤，另外还会引起转向不稳定及降低制

26、动效能。后轮前束也不是一个静态量，悬架摇动和反弹时它就要起变化。滚动阻力和发动机转矩对它也有影响。对于前轮驱动车辆，后轮为从动轮，汽车的驱动力通过纵臂作用于后轴上，后轴将产生一定的弯曲，使车轮有前张的趋势，而预先设置一定的后轮前束可以抵消这种前张。后轮驱动车辆的后轮则宜负前束，独立悬架的后驱动应尽可能为前束。当汽车在路面上行驶时，最理想的状态是所有车轮的运动前束量均为零。对于放抱死制动车辆尤其如此。因此当在滑湿路面上制动时，不正确的前束会影响制动平衡性，为防止滑移，防止抱死制动会循环不停。无抱死制动系时，地面驱动力受到干扰而可能引起无法控制的滑移。2.2 汽车定位参数的作用及影响分析2.2.1

27、 主销后倾角与主销内倾角（1）主销后倾角主销后倾的作用主销后倾的作用是当汽车直线行驶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，主要是为了保持汽车行驶的稳定性，并使汽车转向后，转向轮有自动回正功能。当车轮向左转动时由于主销后倾角的作用使左侧转向节向下压，由于转向节与车轮接地距离不变，实际上左侧车身略向上提升。在车身自重的作用下，迫使转向节向上提升，回到原来的向前方行驶的位置。这样可使车轮复位及提高直线行驶的稳定性。如果后倾角是正的，当前轮转向时，车辆内侧会向下降，结果底盘将会升高。因此会增加负荷至转向节，如果两轮的后倾角相同，车辆转向后会回到正前方。增加正的后

28、倾角角度则可增加转向盘的稳定性，但是转向时力量会变大；减少正的后倾角则转向盘的稳定性降低，但是转向时力量会变轻。后倾角越大车速越高，稳定力矩越大，但后倾角不宜过大,否则在转向时会导致转向沉重,主销后倾角是在前桥连同悬架安装到车架时而形成的。 主销后倾角的影响后倾角愈大，车速愈高，前轮的稳定性愈好，但后倾角过大会造成转向盘沉重，现代高速轿车由于轮胎气压低，弹性较大，行驶时由于轮胎与地面的接触面中心向后移动引起稳定力矩增加，故后倾角可以成小到接近于零，甚至为负值(即主销前倾)。后倾角的角度不会影响轮胎磨损，它是用来稳定行车方向和转向时能自动回正。如果车辆配备是传统的手动转向盘，则后倾角角度很小甚至

29、于趋向负的后倾角，可使转向容易。假如车辆配备动力转向盘，则后倾角通常设定较大的正后倾角，使驾驶员转向较有感觉，增加正后倾角的角度会增加转向力量，但可增加车辆直行的稳定性。a主销后倾角增大。主销内倾角的存在使力臂变小，转向轻便。但对于轿车来说，一般都有转向助力装置。不再需要考虑转向的轻便性，因而往往采用大主销后倾角。可以提高汽车行驶的稳定性。 b主销后倾角减小。由于轿车一般采用超低压扁平轮胎，在高速状态轮胎本身具有较大的回正力矩，同时主销内倾角的加大也增大了回正力矩，因此，为了防止过大的回正力矩引起的回正过猛，有必要减小主销后倾角。（2）主销内倾角主销内倾角的作用主销内倾角的作用是减少转向操纵力

30、。也就是将轮胎转动所需力矩减到最少，同时减少回跳和跑偏现象。使车轮在受外力偏离直线行驶时，前轮会在策略作用下自动回正。另外，主销内倾还可减少前轮传至转向机构上的冲击，并使转向轻便。但内倾角不宜过大，否则在转向时,会使轮胎磨损加快,主销内倾角一般在前轴制造时形成。转向轴线的内倾角同转向轴线的后倾角一样，使车辆完成转向时具有“自动回正”的功能，用以改善车辆直线行驶的稳定性。主销内倾角的影响 主销内倾角愈大或前轮转角愈大，则汽车前部抬起就越高，前轮的自动回正作用就更明显，但转向时转动方向盘费力，转向轮的轮胎磨损增加。主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正、保持直线行驶位置的作用。但主销后倾的回正作

31、用与车速有关，而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。因此、高速时主销后倾的回正作用起主导地位，而低速时则主要靠主销内倾起回正作用。此外、直行时前轮偶尔遇到冲击而偏转时，也主要依靠主销内倾起回正作用。2.2.2 前轮外倾角与前轮前束（1）前轮外倾角的作用车轮外倾角的主要作用是提高车轮工作的安全性与转向操纵的轻便性，使车轮与地面的动态承载中心得到合理的分配从而达到提高机械零件的使用寿命,减少轮胎的磨损等效果。若车轮外倾角不正确,轮胎会出现异常的磨损,汽车在行驶时也会发生跑偏的现象。为此，安装车轮时要预先留有一定的外倾角，以防止上述不良影响。（2）前轮外倾的影响不管采用正外倾角或负外倾角，由于车轮内侧

32、和外侧转动半径不一致而车轮转速相同必然造成车轮内、外磨损不均。主销后倾角过大时，转向沉重驾驶员容易疲劳；主销后倾角过小时，在汽车直线行驶时，容易发生前轮摆振，转向盘摇摆不定，转向盘自动回正能力变弱，驾驶员不敢放松转向盘，难于操纵或极易引起驾驶员疲劳等等。 在现代汽车中，由于悬架和车桥比过去的坚固，加上路面平坦。所以，采用正外倾角的车辆越来越少。而采用零倾角的车或负外倾角的车越来越多。以改善转弯时的稳定性和行驶时的平顺性。在负外倾角的车辆转弯时外侧角减小，车辆倾斜度也相应减小。小轿车高速转向时，离心力增大，车身向外倾斜加大，产生了更大的正外倾，使外侧悬架超负载加剧了外侧轮胎的变形。外侧轮胎与地面

33、接触处的内外滚动半径不同，外侧小于内侧，这不仅加剧了轮胎磨损，也会使转向性能降低。所以现代轿车车轮外倾角减小甚至为负值可使内外侧滚动半径近似相等使轮胎的内外侧磨损均匀还提高了车身的横向稳定性。 （3）前轮前束的作用前束的作用主要是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。采用正外倾角的前轮，使车轮顶部朝外倾斜，当车辆向前行驶时，车轮要朝外侧滚动，从而产生侧滑会造成轮胎磨损。前轮前束角的作用是保证汽车的行驶性能,减少轮胎的磨损。前轮在滚动时,其惯性力会自然将轮胎向内偏斜,如果前束角适当,轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消,轮胎内外侧磨损的现象会减少。所以，前束作用是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。 （4）前轮前

34、束的影响：正前束太大，轮胎外侧磨损会有正外倾角太大所形成的磨损形态，胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从内侧向外侧抚摸，胎纹外缘有税利的刺手感觉。负前束太大，轮胎内侧磨损会有负外倾角太大所形成的磨损形态，胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从外侧向内侧抚摸，胎纹外缘有锐利的刺手感觉。车轮外倾角减小、前束减小。传统的设计思想是使车轮具有一定的外倾角，防止轮缘外轴承承受向外的拉力，避免锁紧螺母承受拉力而滑牙，造成车轮在运行中脱落而酿成事故。这对于大型车辆是十分重要的，但对于高速行驶的轿车，应重点考虑在汽车转向过程中车轮倾角的变化，所以轿车前轮不一定具有外倾角。 高速转向时汽车具有很大的惯性力，即使悬架具有横向稳

35、定杆，车身也自然向外倾斜。因此，在静止状态具有正外倾的车辆在转向时外倾角更大，造成外侧车轮轮胎的侧偏角比内侧车轮大得多。内、外车轮的实际转向角与纯滚动时的转向角差距较大、从而引起内、外侧车轮产生不同程度的拖滑。这种拖滑状态不但增加车轮的不正常磨损，还降低了车身的横向稳定性。基于这种考虑，车轮具有负外倾，即车轮在静止状态时向内倾斜，在转向时车轮外倾角趋于零可减小转向时的磨损和提高转向时的横向稳定性。由于外倾角为负值为了抵消直线行驶时前轮行驶轨迹的偏离，则采用负前束。 2.3 汽车四轮定位参数间的关系汽车的车轮是通过底盘复杂的机械结构相连接的。当调整车轮其中一个定位参数时，由于各个机构的相互联动，

36、就很可能会同时改变另一个或几个定位参数。各参数间大致关系有以下几点：（1）调整前束会引起外倾角的改变。因为在调整前束时，车轮会围绕转向轴转动，转向轴有后倾角的存在使得车轮转动后外倾角随着改变。而且主销后倾角越大，改变前束后，外倾角的改变越大。（2）改变主销后倾角可能会影响到车轮偏角。当调整主销后倾角大小时，转向轴上支点和下支点都是可以向前或向后移动。加大或减小主销后倾角会使前轮向前或向后滑动，这样即使后倾角校正正确，也会使车轴偏角改变。所以为了使调整时前轮自由的前后滑动，使用的转盘也必须具有可前后滑动的功能。（3）调整车轮外倾角会同时引起主销内倾角的变动，同理调整主销内倾角时车轮外倾角也随之变

37、动。车轮外倾角的调整根据悬架结构的不同方法也不一样。如果是通过左右移动转向轴上支架点和下支架点，就会同时改变外倾角、主销内倾角。这时即使外倾角调整正确，但可能由于内倾角的改变，引起车辆操纵不顺。在解决故障同时可能也在制造另一个故障。（4）后轮前束角的调整关系到前轮单轮前束角的大小。因为后轮前束决定着后轮推力线的方向，前轮前束的测量是以推力线为基准的，改变了后轮前束会引起推力线的变化。此时虽然前轮的总前束不受影响，但由于前轮单轮前束角的基准线发生了位移，从而前轮单轮前束角也就随之改变。3 汽车四轮定位检测技术3.1 汽车四轮定位仪的测量原理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

38、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。 3.1.1 车轮前束和推力角的测量原理 在测量前束时，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

39、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 束光线形成封闭的四边形Fig.3.1 beam of light to form a closed quadrilateral光敏三极管为近红外线接收管，是一种光电变换器件，它的结构与外形如图3.2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。 图3.2 光敏二极管的结构和外形Fig. 3.2 photosensitive diode struc

40、ture and appearance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。下面进行具体说明： 当前束为零时，在同一轴左右轮上的传感器发射（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

41、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）。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）。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。 3.1.2 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

42、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。主销后倾角和主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。 （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 20°（如图3-3所示），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。图3.3主销后倾角的测量原理计算图Fig

43、3.3 principle of measurement of the kingpin caster由图3.3主销后倾角的测量原理计算图得（推导工程略）： （3.1） 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，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，就可直接读主销后倾角 。 （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（如图3.4所示），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

44、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。主销内倾角的测量计算图得（推导工程略）： （3.2）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定关系。通常规定转角为20°，2sin0.68404，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

45、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。图3.4 主销内倾角的测量原理计算图Fig. 3.4 principle of measurement of the kingpin inclination 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，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

46、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。 3.1.3 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、长期在不平的路面上行驶和经常采用紧急制动，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

47、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的合格范围，将测量值与出厂值进行比较即

48、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 不一致，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。3.2 运用四轮定位仪的注意事项（1）车身注意事项在进行四轮定位之前，要先检查车身高度，前轴附近的车身高度和后轴附近的车身高度一般是不一样的。但无论是前轴附近还是后轴附近，车身高度左右的高度差都不应超过十几毫米，否则易使弹簧疲劳甚至断裂，并有跑偏现象。测量左右高度差时，一般是测量沿通过车轮转动中心的铅垂线上从车轮转动中心到车眉边缘的距离，或前后门槛下面车身裙部到地面的距离，或下摆臂缓冲胶顶部到悬架止动点之间的距离等，可根据不

49、同车型结构采用不同的方法。若距离差别太大，能调整的则先进行调整，不能调整的则检查悬架系统弹性元件，必要时进行更换。（2）发动机注意事项发动机总成和车架一般是通过缓冲胶弹性连接的，这是为了消除在汽车行驶过程中车架的扭转变形对发动机的影响，以及减少传给底盘和乘员的振动和噪声。若缓冲胶开裂，则起步或换挡的过程中会感觉车身有振动感，应加以注意。一般而言，根据受力情况的差异，横置发动机的前后缓冲胶易开裂，而纵置发动机的左右缓冲胶易开裂。（3）底盘各系统注意事项转向盘摆正与前轮摆正的区别 转向盘摆正指转向盘横向与仪表盘下边缘保持平行的状态，前轮摆正是指前轮左右单独前束相等的状态。一般而言，汽车在不跑偏的情

50、况下，保持直线行驶时，左右前轮的单独前束总是处于相等的状态，此时转向盘也是摆正的。若此时转向盘歪斜，则称为转向盘不正故障。行驶跑偏故障 汽车在平直良好的路面上，驾驶员松握转向盘以80100km/h的车速直线行驶100m左右，直线行驶方向向左或向右偏离在2m内，则视为汽车直行性良好，否则视为汽车行驶跑偏故障。(4) 传动系注意事项传动轴动平衡问题：传动轴在高速旋转时，任何质量的偏移都会导致剧烈的振动。传动轴与万向节组装后都要进行动平衡。经过动平衡的传动轴总成两端一般都点焊有平衡片，在拆装时要注意在传动轴和万向节上做好正记号。传动轴或半轴因碰撞或其他原因导致变形或弯曲，则会造成汽车速度为100km

51、/h左右时车身振抖。万向节和传动轴连接处间隙过大，则会造成起步或制动时，车身振抖并发出异响。（5）制动系注意事项若某个制动钳或制动蹄回位不良，会造成行驶跑偏。当前轮两个制动分泵和车架制动管路相连接的制动软管老化疲劳不一时，就会造成车辆制动时行驶跑偏。当两前轮制动盘加工不良造成横向跳动量过大时，则会造成制动时转向盘左右摇摆，制动踏板有震动感。（6）行驶系注意事项事故车或经常在坏路面上行驶的车或比较老旧的车的车架可能变形，这样会造成原本四个车轮构成矩形或等腰梯形的情况变成为不规则的形状，为行驶跑偏和轮胎偏磨损留下隐患。 车轴前移或后移同样会造成四个车轮构成不规则的形状，也会造成行驶跑偏和轮胎偏磨损

52、。和传动轴一样，车轮的动平衡也很重要，特别是以100km/h左右的速度行驶时，若前轮动不平衡，则会造成转向盘振抖，四轮动不平衡则会造成车身振抖。（7）汽车悬架注意事项汽车悬架系统中，弹性元件的老化、疲劳、损伤、屈服变形会造成左右车身高度不一致，为行驶跑偏和其他故障埋下隐患。减震器漏油失效等会引起弹性元件早期损坏，造成异响、舒适性降低等。导向机构长期经受撞击、高速冲击等，工作条件比较恶劣，易引起导向机构向后变形，从而引起良车轴不平行，最终导致轮胎偏磨损和行驶跑偏。这也是造成左右两前车轮主销后倾角相差过大的主要原因，从而造成行驶跑偏严重。横向稳定器是弹性元件的辅助元件，主要作用是减少高速转弯时的横

53、向偏摆和横向角振动。注意检查个胶套是否失效，若失效易引起路面上轮胎抓地力减弱，车身振抖严重等故障。3.3 汽车四轮定位参数的检测方法（1） 测量前轮左/右主销内倾角：前轮安装传感器及配件（如图3.5所示），锁紧前轮传感器，后轮传感器可不用，转盘不锁紧，不用转向盘锁定杆，使用制动杆，以防车轮滚动。不用拉线。从角度测量选项中选择主销轮距程序，转动车轮使转向角度显示0°等待测量。 图3.5 测量主销内倾角传感器安装图 Fig.3.5 measuring the kingpin obliquity sensor 使左轮向左转动20°转向角度显示在屏幕上，主销内倾角将相对“0

54、6;”值自动存储，听到声响后，即完成。 转动转向盘，车轮继续向左转动，直到右边也转过20°。转向角的值显示在屏幕上，存储器自动将右主销以“0°”存储。然后将车轮右转20°，转向角显示在屏幕上，右轮主销内倾角测量值也显示在屏幕上方。右主销内倾角测量完毕。继续右转转向盘，使左轮右转至20°。左轮主销内倾角测量也就显示在屏幕上。左主销内倾角测量完毕。 比较各测量值，白色值表示测量值与基准值无偏差。绿色值表示测量值在公差范围内。红色值表示测量值在公差范围外。 图3.6 测量主销后倾角传感器安装图 Fig. 3.6 measure the kingpin caster Angle sensor （2）测量前轮左/右：测量主销后倾角所用传感器及附件如图3.6，要用前轮传感器，不需锁紧，可不用后轮传感器，转盘不需锁紧，不用转向盘锁定杆，用制动杆，防止车轮滚动，不用拉线。 从测