汽车四轮定位的作用及对行驶性能影响的分析_图文

1、第19卷第4期长春大学学报Vol .19No .42009年4月JOURNAL OF CHANGCHUN UN I V ERSI TYAp r .2009 收稿日期:2009203201基金项目:吉林省教育厅科研项目(吉教科字2007第196号作者简介:杨玉林(19552,男,内蒙古自治区凉城县人,教授,主要从事汽车检测、维修教学与研究。汽车四轮定位的作用及对行驶性能影响的分析杨玉林,程雨梅(长春大学汽车服务工程系,吉林长春130022摘要:车轮定位的正确与否,将直接影响汽车的各种使用性能,因此,研究汽车在使用过程中车轮定位的作用、影响因素,提出正确定位参数显得尤为重要。本文介绍了四轮定位的内

2、容和作用,认真分析了四轮定位对汽车运行的影响,提出了四轮定位参数的发展趋势。关键词:四轮定位;作用;性能;影响分析中图分类号:U461文献标识码:A 文章编号:1009-3907(200904-0004-04随着汽车技术和行驶速度的提高、超低压扁平胎的使用,以及后轮独立悬架的普及,汽车的前轮定位演变成当前的四轮定位,即除转向轮定位外,现代轿车还具有后轮外倾角和前束等参数,称为四轮定位。1四轮定位的内容及作用111车轮外倾角前轮安装在车桥上时,其旋转平面向外倾,这种现象称为车轮外倾。从汽车的横向平面看轮胎的几何中心线与地面的铅垂线的夹角称为车轮外倾角,如图1所示。图1车轮外倾角和注销内倾角当轮胎

3、中心线与铅垂线重合时,称为零外倾角,其作用是防止轮胎不均匀的磨损。当轮胎中心线在铅垂线外侧时的夹角称为正外倾角,其作用主要是减小作用于转向节上的操纵力,防止由于载荷而产生不需要的外倾角。使轮胎的内外侧磨损均匀,还可以提高车身的横向稳定性。外倾角的调整根据各车型各有不同,调整方法也有不同。主要调整方法有:调整垫片、大梁槽孔、不同心凸轮、偏心球头、上控制臂的调整、下控制臂的调整等。112主销内倾角在汽车横向平面内主销上部向内倾斜的现象叫主销内倾。主销轴线与地面铅垂线在汽车横向平面所形成的角度称为主销内倾角,如图1所示。主销内倾角的作用是减少转向操纵力。也就是将轮胎转动所需力矩减到最少,同时减少回跳

4、和跑偏现象,改善车辆直线行驶的稳定性。但应用在四轮定位、底盘维修时往往无法将遇到的理论应用上去解决问题,其原因是由于车体底盘的结构,所有四轮定位角度都互相通过底盘的机械结构相连结。变前束角会变动外倾角,由于改变前束角时轮子会依着转向轴转,因此外倾角会变动。后倾角越大其外倾角改变越大。整后倾角会改变车轮偏角,当后倾角加大或减小后倾角时,由于转向轴上支点都能向前或向后移动,因此加大或减小后倾角的调整会使前轮向前或向后滑动,使用的转盘也必须有可前后滑动的功能。改变外倾角可同时改变内倾角,改变内倾角会造成外倾角改变。不同的悬架结构有不同的外倾角调整方法。如果向左右移动上支架点或移动下支架点,则不但外倾

5、角改变,其内倾角跟着变。因此即使外倾角被调标准了,但由于内倾角的变化,车行不顺。解决了一个毛病,同时又制造了另一个毛病。113主销后倾角主销装在前轴上,其上端向后倾斜,这种现象叫做主销后倾,在纵向垂直平面内,垂线与主销轴线之间的夹角叫主销后倾角,如图2所示。主销后倾的作用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。后 图2主销后倾角倾角的角度不会影响轮胎磨,它是用来稳定车行方向和转向时能自动回正。对于后倾角的调整,应根据车型不同,首先进行分析判断,然后进行调整,其调整方法有下列几种:垫片、不同心凸轮轴、偏心球头、大梁槽孔、平衡杆等。114前束汽车两车轮通过车轮轴线与地

6、面平行的平面内,两车轮前端向内束的现象称为前轮前束。左右轮胎中心线的前端距离B 和后端距离A 之差值A B 称为前轮前束值,如图3所示。前束作用是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。当正前束太大时,轮胎外侧磨损会有正外倾角太大所形成的磨损状态,胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从内侧向外侧抚摸,胎纹外缘有锐利的刺手感觉。前轮前束的调整方法是调整可调式拉杆,在调整前先将左右两边球头销止螺栓松开,夹紧转向盘正中位置。再根据电脑提供的资料同时进行调整。如果原来的转向盘是在正中位置,同时调整前束转向盘可能不会变动。直至调整到标准数值,然后测试看其是否有变动,如有变动应将其调正为止 。图3车轮前束115后轮的外倾

7、角和前束角随着道路条件的改善,汽车行驶速度的不断提高,现代汽车采用前轮驱动和独立后悬架,若后轮定位不当,仍然会有失去操纵稳定性和轮胎早期磨损。因此,汽车后轮在结构设计上应具有一定程度的外倾角和前束可使后轮获得合适的侧偏角,提高高速行驶的操纵稳定性。车轮外倾角随着载荷的变化而变化,为了对载荷进行补偿, 采用独立后悬架的大多图4后轮前束角数车辆有一个较小的正后轮外倾角。如果后轮前束不符合技术要求,就要影响轮胎磨损和转向稳定性,其影响程度与前轮前束相同。后轮前束角改变会影响前轮单轮前束角,后轮前束角(如图4所示会决定后轮推进线角。现代四轮定位都是采用推进线定位方法来决定前轮前束。2四轮定位对汽车行驶

8、性能的影响211车轮外倾角的影响车轮外倾角过大,车载集中在轮胎外缘,使轮胎外缘直径小于内缘。车轮转过同样的距离时外缘比内缘转的快且连滚带滑,增加了外缘磨损。外倾角小则内缘磨损。车轮外倾使车轮向外滚,若车轮外倾角不等,车则向外倾大的一侧转向,从而产生转向拉力。现代汽车的悬架和车桥比较坚固,加上路面平坦,为了改善转弯时的稳定性和行驶时的平顺性,采用零倾角或负倾角的车辆越来越多。在负外倾角的车辆转弯时外倾角变小,车辆倾斜度也相应变小。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。外侧轮胎与地面接触的内外滚动半径不同,外侧小于内侧,这不仅加剧

9、了轮胎的磨损,也会使转向性能减弱(见图5 。图5外倾角对车辆行驶的影响不管采用正外倾角或负外倾角,由于车轮内侧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5第4期杨玉林,等:汽车四轮定位的作用及对行驶性能影响的分析重,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,难于操纵或极易引起驾驶员疲劳等等。212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

10、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。增加正的后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。但过大的后倾角使转向费力并易产生路面冲击和前轮摆振,而过小的后倾角会使转向发飘。左右后倾角不等时,汽车会向后倾角小的一侧跑偏,产生转向拉力。车身高度变化会使后倾角变化,后备箱重载时主销后倾角变大,因此前轮易摆振。213主销内倾角的影响主销内倾角大,回正作用强,但转向时费力;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

11、转动方向盘费力,转向轮的轮胎磨损增加。内倾角过小,回正作用小,轮胎易磨损。如果内倾角左右不等,则车辆容易倾斜,将会出现以急加速时产生力矩转向;紧急制动时制动力不等而产生制动跑偏等危险现象。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。214前束的影响正前束太大,使轮胎外侧磨损,胎纹磨损形式为羽毛状。负前束太大,使轮胎内侧磨损,胎纹磨损形式也为羽毛状。前束过大或为零

12、前束和负前束都会使车轮在地面上出现边滚边滑的现象,从而增加汽车的行驶阻力及轮胎的磨损,造成汽车操纵稳定性能变差。215后轮前束的影响高级车轮定位包括后轮单独前束、前轮单独前束和总前束。前束值是角度值。当推进角为零时推进线与车辆几何中心线重合。后轮单独前束是指车轮中心线与车辆几何中心线的夹角,两个单独前束值应相等。前轮单独前束和后轮前束测好且推进线正确时,推进线做基准测前轮前束,两前束值也应相等。若调整正确,此时车辆几何中心线与推进线重合,正前行驶位置准确。在测量过程中,不但要保证此总前束的值,还要调整使前后轮单独前束值均相等。否则,将产生推进线偏斜,正前行驶位置偏转。不正确的前束会增加轮胎的横

13、向移动,从而增加轮胎的磨损。前束值大,则轮胎内侧磨损;前束值小,则轮胎外侧磨损。车轮在上跳和回弹时,横拉杆改变长短的趋势使左右前束发生变化,易产生跳动转向,但这一前束变化有助于消除不规则制动造成的制动跑偏。车轮定位的正确与否,将直接影响汽车的各种使用性能,像汽车的动力性、操纵稳定性、安全性、燃油经济性等,如不能正确定位就会造成轮胎的非正常磨损,降低轮胎的使用寿命。因此,汽车在使用过程中应保持车轮定位值的标准。3车轮定位发展趋势311实行后轮定位随着道路条件的改善,现代轿车的速度越来越高,在中、高档轿车上不仅设置前轮定位而且巳开始设置后轮定位角。当汽车高速行驶时,操纵稳定性是至关重要的。为了保证

14、汽车高速行车的操纵稳定性,在结构设计上应当确保汽车具有不足转向特性。汽车后轮具有一定程度的外倾和前束可使后轮获得合适的侧偏角,提高高速行驶的操纵稳定性。例如桑塔纳轿车后轮的外倾角是-40,前束25。312减小车轮外倾角和前束在现代汽车中,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,

15、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。为了避免拖滑造成车轮的不正常磨损,提高车身的横向稳定性,车轮具有负外6长春大学学报第19卷倾,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。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。313增大主销内倾角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,因而往往采用增大主销内倾角,可以提高汽车行驶的稳定性。314减小主销后倾角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

16、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,所以要减小主销后倾角。4结语车轮定位检测参数是保证汽车行驶的参数。四轮定位角度互相通过底盘的机械结构相连结,改变一个角度,另一角度也随之变化。为了保证汽车安全行驶,减轻轮胎及机件的磨损,汽车车轮要保持合理的定位参数,因此经常正确地检测汽车四轮定位角度对提高汽车行驶安全性能有着重要意义。参考文献:1臧杰,阎岩.汽车构造(下册M .北京:机械工业出版社,2005.2张梅,黄如君.四轮定位对汽车行驶性能的影响J .重庆科技学院学报:自然科学版,2008,10(3:56-59.3夏良耀.汽车四轮定位仪在

17、车轮定位检测中的应用J .浙江交通职业技术学院学报,2007,8(4:38-41.响J .汽车与船舶,2006(1:74-77.5李洪港.四轮定位检测与调整M .北京:人民交通出版社,2003.责任编辑:钟声An ana lysis on the functi on of veh i cle four 2wheel a li gnm en t andthe i n fluence on veh i cle r i d i n g perfor manceY ANG Yu 2lin,CHE NG Yu 2mei(Aut omobile Service Engineering Depart m e

18、nt,Changchun University,Changchun 130022,China Abstract :Four 2wheel align ment directly affects aut omobile perf or mances .So,the research on the functi on,influencing fact ors and a 2lign ment para meter p lays an i m portant r ole .This article intr oduces the content and functi on of vehicle f

19、our 2wheel align ment,analyzes the influences on riding perfor mance and puts for ward the devel opment trend of vehicle f our 2wheel align ment .Keywords :four 2wheel align ment;functi on;perfor mance;influence analysis(上接第3页Theoreti ca l ana lysis on o il f il m pressure d istr i buti on of squeez

20、e f il m dam perY ANG Q iu 2xiao 1,L I Zhen 2hua2(11College of Mechanical Engineering,Beihua University,J ilin 132021,China;21Baishishan Forestry Bureau of J ilin,J iaohe 132511,China Abstract :O il fil m inertial vel ocity of l ong bearing model is elaborated on the basis of Navier 2St okes equati on with fluid inertia .Ac 2cording t o it,a p ressure distributi on model is estab