浅谈转向轮定位的静态检测 汽车类专业论文

1、 PAGE 浅谈转向向轮定位位的静态态检测摘要 在在汽车使使用过程程中，由由于转向向机构、车轴、车架的的变形和和磨损，转向轮轮定位会会逐渐失失准,使使车轮滚滚动阻力力增大，汽车动动力性下下降，运运行油耗耗增多；另外，由此引引起的轮轮胎异常常磨损也也降低了了汽车的的使用经经济性。因此，要对使使用中的的汽车实实时地进进行转向向轮定位位的检测测，并根根据检测测结果进进行调整整，以保保证其使使用性能能。本文文就以个个人观点点简单介介绍了转转向轮定定位的静静态检测测的参数数、作用用以及相相关检测测原理。关键字转转向轮定定位 调调整 测测量正文转向向轮定位位的静态态检测是是指在汽汽车停驶驶情况下下，用测测

2、量仪器器对汽车车的转向向轮定位位的几何何参数进进行测量量，其检检测的基基本依据据是转向向旋转平平面对各各定位角角间的直直接关系系。目前前常用的的定位仪仪有拉线线式、光光学式、电脑拉拉线式和和电脑激激光式四四种，它它们的测测量原理理是一致致的，只只是采用用的测量量方法（或使用用的传感感器的类类型）及及数据记记录与传传输的方方式不同同，这里里仅介绍绍通过四四轮定位位仪测量量的几个个重要检检测项目目的测量量原理。主销后倾倾角在汽汽车纵向向垂直平平面内主主销轴线线与与通通过前轮轮中心垂垂线的夹夹角叫主主销后倾倾角如图图1所示示。向垂垂线后面面倾斜的的角度称称为正后后倾角，向前倾倾斜的角角度称为为负后倾

3、倾角。图1 主主销后倾倾角a)主销销后倾角角的原理理图 b)正主销销后倾角角 c)负主销销后倾角角主销后倾倾角的作作用：（l）保保证汽车车直线行行驶的稳稳定性。按照国国内传统统的汽车车理论，主销后后倾角越越大，行行驶中产产生的离离心力就就大，防防止车轮轮发生偏偏转的反反向推力力就越大大，所以以主销后后倾角越越大，汽汽车直线线行驶的的稳定性性就越好好。但是是主销后后倾角越越大，汽汽车转向向时所有有克服的的反向推推力就越越大，转转向就越越重，所所以主销销后倾角角不能超超过3。适当加大大主销后后倾角是是帮助车车轮回正正的有效效方法。转向轮轮发生偏偏转时，主销后后倾角帮帮助转向向轮自动动回正到到中间位

4、位置。主销内倾倾角在汽车横横向平面面内主销销轴线与与铅垂线线的夹角角即为主主销内倾倾角。如如图2所所示。图2 主销内内倾角销轴中心心线 b)主销内内倾角主销内倾倾角有以以下两个个作用：（1）帮帮助转向向轮自动动回正。前轮是是围绕着着主销旋旋转的，而主销销是向内内倾斜的的。主销销内倾使使转向节节距地面面高度降降低，距距地面更更近，重重力作用用使车辆辆高度被被降低，转向轮轮在转向向时沿着着倾斜的的主销作作弧线运运动，就就和门围围绕歪斜斜的门轴轴做弧线线运动一一样，随随着转向向角和主主销内侧侧倾角加加大，轮轮胎外侧侧逐步加加大对路路面的压压力。汽汽车在松松软的路路面上转转向时，主销内内倾角越越大，转

5、转向角越越大，转转向轮外外侧就压压入地下下越多，在松软软的路面面上转弯弯时前轮轮的外侧侧部分陷陷入地下下才可能能实现转转向。汽汽车在柏柏油、水水泥路面面上行驶驶时，地地面比轮轮胎更为为坚硬，轮胎不不可能陷陷入地下下。于是是在地面面反作用用力下，转向轮轮连同它它所承载载的汽车车前部都都要抬起起一个相相应的高高度，才才能使它它实现转转向。（2）使使转向轻轻便。由由于前轴轴重心在在主销的的轴线上上，主销销内倾角角使主销销轴线延延长线与与路面的的交点，和车轮轮中心地地面的交交点距离离减小，力臂的的减小使使转向变变轻了。主销轴轴线的延延长线距距车轮的的中心线线过近容容易使转转向发飘飘。所以以传统的的后轮

6、驱驱动汽车车主销轴轴线的延延长线大大都设计计在距车车轮中心心线400至600mm处处。而220世纪纪70年年代以后后开发的的前轮驱驱动汽车车由于技技术上改改进，主主销内倾倾角越大大，行驶驶稳定性性也很好好。 车轮外外倾角、主销后后倾角和和主销内内倾角这这三个测测量参数数的测量量都是关关于角度度的测量量，除了了光学式式四轮定定位仪测测量车轮轮外倾角角和车轮轮前束时时，采用用的不是是测量角角度的传传感器，其余各各种类型型的四轮轮定位仪仪均是采采用测量量角度的的传感器器，包括括车轮前前束角都都可以用用角度传传感器直直接或间间接测量量。（一）主主销后倾倾角的测测量原理理 以左前轮轮为例，当车轮轮向左右

7、右各转动动200（如图图3所示示）， 图3 主销后后倾角测测量原理理计算图图 ZO为主主销轴线线，OBB为转向向节车轮轮轴线，四边形形DEFFG表示示水平面面，四边边形HIIJK相相对于平平面的夹夹角为主主销后倾倾角。LLMNPP平面是是与主销销垂直相相交的平平面，该该平面是是HIJJK平面面以STT为轴转转动角（主主销内倾倾角）形形成的，OD为为车轮向向左转动动20时转向向节轴平平面的方方向。线线段LDD、AB、ABB、A”B”、MII、FNN和KPP均是水水平面DDEFGG上的铅铅垂线。由图7主主销后倾倾角的测测量原理理计算图图得（推推导过程程略）：=22sinn 上上式表明明为一特特定角

8、度度时，主主销后倾倾角测量量角存在唯唯一确定定关系。通常规规定转角为为20，2ssin0.6684004，故故有： =0.684404=1.4461(1)即即主销后后倾角为实际际测量角角度的1.4611倍。这这样，用用1.4461倍倍的关系系标定仪仪器，就就可直接接读主销销后倾角角二）主主销内倾倾角的测测量原理理。 仍以左前前轮为例例，当车车轮向左左右转动动时（如如图4所所示），图4 主销内内倾角测测量原理理计算图图ZO为主主销轴线线，OCC为转向向节轴线线方向，OE为为与车轮轮平面平平行且水水平的线线段。同同（1）所述，四边形形DEFFG表示示水平面面，四边边形HIIJK相相对于水水平面的的

9、夹角为主销销后倾角角。四边边形 LMNPP为与主主销垂直直相交的的平面，该平面面是HIIJK平平面以SST为轴轴转动角（主主销内倾倾角）形形成的，OE是是车轮向向右转动动=200度，垂垂直于转转向节轴轴线且在在水平面面内的线线段，OOF是车车轮向左左转动=200时，垂垂直于转转向节轴轴线且在在水平面面的线段段。由图图4主销销内倾角角的测量量计算图图得（推推导过程程略）： =2ssin上式表明明当为一特特定角度度时，主主销内倾倾角与测量量角存在唯唯一确定定关系。通常规规定转角为为20，2ssin 0.684404，故有： =0.684404=1.4461 (2)即即主销内内倾角为实际际测量角角度

10、的1.4611倍，这这样，用用1.4461倍倍的关系系标定仪仪器，就就可以直直接读主主销内倾倾角。 经过过上述两两部分的的分析推推导，了了解了主主销后倾倾角、主主销内倾倾角的测测量原理理。但必必须指出出，在上上述两部部分推导导过程中中提及的的1、1为车车轮向右右转动220时，传传感器所所测得的的实际角角度值；2、2为车车轮左转转动200时传感感器所测测得的角角度值。在实际际测量中中，只要要按照公公式（11）、 （22）换算算即可。现常见见的四轮轮定位仪仪在出厂厂前就已已用上述述两式对对仪表进进行了标标定，因因此，可可直接读读主销倾倾角实际际测量值值。 前轮前束束 图5 前束角前轮前束束是从汽汽

11、车正上上方向下下看，由轮胎胎的中心心与汽车车的纵向向线之间间的夹角角为前束束角。如图55所示。前束的的作用是是消除由由于外倾倾角所产产生的轮轮胎侧滑滑。当正前束束太大时时，轮胎胎外侧磨磨损会有有正外倾倾角太大大所形成成的磨损损状态，胎纹磨磨损形式式为羽毛毛状。当当用手从从内侧向向外侧抚抚摸，胎胎纹外缘缘有锐利利的刺手手感觉。当负前束束太大时时，轮胎胎内侧会会有负外外倾角太太大所形形成的磨磨损形态态，胎纹纹磨损形形式为羽羽毛状。当用手手从外侧侧向内侧侧抚摸，胎纹外外缘有锐锐利的刺刺手感觉觉。 前轮前前束的测测量原理理测量前束束时，必必须保证证车体摆摆正且方方向盘位位于中间间位置，为了提提供车轮轮

12、前束值值（或前前束角）的测量量精度，无论是是拉线式式、光学学式还是是电脑式式的四轮轮定位仪仪，在检检测车轮轮前束之之前，常常通过拉拉线或光光线照射射或反射射的方式式形成一一封闭的的直角四四边形如如图6所所示。将待检车车辆置于于此四边边形中，通过安安装在车车轮上的的光学镜镜面或传传感器不不仅可以以检测前前轮前束束、后轮轮前束，还可以以检测出出左右车车轮的同同轴度（即同一一车轴上上的左右右车轮的的同轴度度）及推推力角。因为四四轮定位位仪系统统采用的的传感器器不同，测量方方法亦有有所不同同，这里里仅就光光敏三极极管式传传感器来来说明一一下车轮轮前束的的测量原原理。1-刻度盘2-投射器支臂 3-光敏三

13、极管 4-激光盘 5-投射激光束 6-接收激光束 图8 车轮前束角的测量原理 图7 光敏二极管的结构和外形光敏三极极管为近近红外线线接收管管，是一一种光电电变换器器件，它它的结构构与外形形如图77所示。其工作作状态为为：不加加电压，利用PPN接接在受光光射时产产生正向向电压的的原理，把它作作为微笑笑光电池池。在光光敏三极极管后面面接一些些用于接接收信号号的元件件，以便便及时对对光敏三三极管上上所获得得的信号号进行分分析处理理。 安装在两两前轮和和两后轮轮上的光光敏三极极管式传传感器均均有光线线的接收收和发射射（或反反射）功功能，通通过它们们间的发发射和接接收刚好好能形成成类似于于图7所所示的四

14、四边形。在传感感器的受受光面上上等距离离地将光光敏三极极管排成成一排，在不同同位置光光敏三极极管接收收到光线线照射时时，该光光敏管产产生的电电信号就就代表了了前束角角的大小小。其测测量原理理的简单单示意图图如图88所示。前轮外倾倾角从汽车的的前方看看轮胎的的几何中中心线与与地面的的铅垂线线的夹角角，称为为外倾角角。轮胎胎的上缘缘偏向内内侧（靠靠近发动动机）或或偏向外外侧（偏偏离发动动机）。如图99所示。当轮胎中中心线与与铅垂线线重合时时，称为为零外倾倾角，其其作用是是防止轮轮胎不均均匀的磨磨损。当当轮胎中中心线在在铅垂线线外侧时时的夹角角称为正正外倾角角，其作作用主要要是减低低作用于于转向节节

15、上的负负载、防防止车轮轮滑落、防止由由于载荷荷而产生生不需要要的外倾倾角及减减小转向向操纵力力。当轮轮胎中心心线在铅铅垂线内内侧时的的夹角称称为负外外倾角，其作用用是可使使内外侧侧滚动半半径近似似相等，使轮胎胎的内外外侧磨损损均匀，还可以以提高车车身的横横向稳定定性。转向轮外外倾角的的检测原原理转向轮外外倾角可可被直接接检测。当外倾倾角为的转向向轮处于于直线行行驶位置置时，通通过支架架垂直于于转向轮轮旋转平平面安装装的水准准仪上的的测外倾倾角气泡泡管，亦亦与该旋旋转平面面垂直。此时，气泡管管与水平平面的夹夹角与外外倾角相相等，气气泡管中中的水泡泡偏移向向车轮一一侧。把把气泡管管调回水水平位置置

16、，气泡泡位移量量或角度度调节量量即反映映了外倾倾角的大小小。其检检测原理理如图110所示示 图10 外倾角的测量原理测量时，将水准准仪上的的测“、”插销销插入支支架座孔孔，并使使水准仪仪在垂直直于该插插销的 方向上上近似水水平，然然后拧紧紧螺钉把把水准仪仪固定于于支架上上。此时时，水准准仪气泡泡将偏离离中间的的位置。调节“”调调节盘，直到水水准仪气气泡处于于中间位位置，其其“”调节盘盘上红线线指示角角度即为为该转向向轮的外外倾角。总结本文探讨讨了转向向轮定位位静态检检测的相相关因素素：主销销后倾角角、主销销内倾角角、车轮轮外倾角角、前束束角。在在认识理理论的基基础上总总结了汽汽车转向向轮定位位

17、静态检检测的测测试原理理与转向向轮定位位各个参参数的概概念和作作用。转向轮定定位是为为了使汽汽车行驶驶稳定、轻便、维持直直线行驶驶，保证证汽车操操纵稳定定性和轮轮胎的正正常磨损损，保障障汽车行行驶安全全。汽车车的操纵纵性与稳稳定性两两者是密密切相关关的。操操纵性的的丧失往往往导致致整车侧侧滑、回回转、甚甚至翻车车；而稳稳定性的的破坏往往往使汽汽车失去去操纵而而处危险险状态。由于上上述两者者性能之之间有着着密切关关系，故故一般统统称为操操纵稳定定性。汽汽车操纵纵性与稳稳定性的的好坏，直接影影响到汽汽车行驶驶的安全全，所以以操纵稳稳定性受受到广泛泛的重视视。汽车转向向轮定位位在现代代汽车检检测与维维修行业业中得到到广泛的的运用，通过使使用四轮轮定位仪仪等先进进仪器，将复杂杂的转向向轮检测测调整变变得更简简单。提提高了维维修方法法的技术术含量,使维修修水平上上了一个个新台阶阶。同时时也为轿轿车的维维修提供供了便利利,缩短短了维修修时间,减少了了维修和和使用费费用,确确保了现现代轿车车行驶的的平稳、轻便和和安全。致谢在此，我我要感谢谢老师们们的指导导和教诲诲，是你你们的悉悉心教导导让我了了解了本本专业的的相关知知识，这这是论文文得以完完成的基基础。感感谢论文文指导老老师精心心指点，感谢同同学、朋朋友们的的支持和和宝贵建建议，是是