汽车转向系统性能检测与评价课件

第四章

汽车转向系统性能检测与评价

多媒体课件第四章

汽车转向系统性能检测与评价

多媒体课件14.1汽车转向系统性能评价指标1操纵性与稳定性汽车操纵性----驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶以及按驾驶员愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的能力。4.1汽车转向系统性能评价指标1操纵性与稳定性汽车操纵性--2操纵性能的评价：(1)在规定车速下，汽车质心曲线轨迹与转向盘转角的关系；(2)以规定角速度迅速转动转向盘以后，汽车转向横摆角速度随时间变化的关系；(3)汽车在圆周行驶时其转向盘上的作用力与汽车侧向加速度的关系。(4)为保证额定车速行驶的汽车轨迹曲率半径能按要求变化，必须在转向盘上施加的作用力。操纵性能的评价：3汽车稳定性：汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力。汽车操作性和稳定性统称为车辆的操纵稳定性影响操纵稳定性的因素：1）结构因素：①转向系性能参数（转向系传动比；转向系效率；转向器的啮合特性，转向系刚度等）②车辆的重心位置、轴距、轮距、质量分配、轮胎型式和气压、悬挂导向装置等2）使用因素：①道路状况

②气候条件

③左右车轮运动状态汽车稳定性：42.转向操纵轻便性转向操纵轻便性——驾驶员操纵转向盘的容易程度。转向沉重容易使驾驶员产生驾驶疲劳或使车辆操纵失控而导致交通事故。通常采用转向助力装置。转向助力装置：液压助力、气压助力、电动机助力2.转向操纵轻便性转向操纵轻便性——驾驶员操纵转向盘的容易程53.最小转弯直径车辆在转向过程中，转向盘向左或向右转到极限位置时，车辆外转向轮印迹中心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大者，称为车辆最小转弯直径。它表征车辆在最小面积内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。3.最小转弯直径车辆在转向过程中，转向盘向左或向右转到极限位64.转向车轮的稳定效应当车轮在偶然受外力作用或转向盘稍微转动而偏离直线行驶时，转向轮应有自动回正恢复直线行驶的能力。转向车轮具有的保持自动返回直线行驶的能力，称为转向车轮的稳定效应。转向车轮的稳定效应与车轮定位角和轮胎的横向弹性有关。4.转向车轮的稳定效应当车轮在偶然受外力作用或转向盘稍微转动75.汽车转向轮的震动转向轮的震动——汽车在行驶时，出现转向轮的左右摆动和上下跳动。震动降低了汽车操纵稳定性，使轮胎磨损加剧，增加了转向机构的动载荷，降低零件使用寿命，影响行驶安全。转向轮的摆动与车辆悬架技术状况、车辆定位、车轮平衡有密切关系。5.汽车转向轮的震动转向轮的震动——汽车在行驶时，出现转向轮84.2转向系统技术状况检测标准及仪器4.2.1.转向系统技术状况检测标准及仪器（1）转向盘自由行程及其检测转向盘自由转动量，是指汽车转向轮保持直线行驶位置静止时，轻轻左右晃动转向盘所测得的游动角度。

转向盘的转向力，是指在一定行驶条件下，作用在转向盘外缘的圆周力。4.2转向系统技术状况检测标准及仪器4.2.1.转向系统技术9

这两个诊断参数主要用来诊断汽车转向轴和转向系中各零件的配合状况。该配合状况直接影响汽车操纵稳定性和行车安全性。因此，对于新车和在用车都必须进行上述两项诊断参数的检测。转向盘自由转动量和转向力的检测，应采用专用检测仪进行。这两个诊断参数主要用来诊断汽车转向轴和转向系中各零件10按照国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB7258—2004）的规定，方向盘自由转动量和转向力应符合以下要求。1）方向盘自由转动量机动车方向盘的最大自由转动量不允许大于：（1）最高设计车速不小于100km/h的机动车：20°；（2）三轮汽车：45°；（3）其他机动车：30°。按照国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB7258—20112）方向盘转向力机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的水泥或沥青道路上行驶，以10km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为24m的圆周行驶，施加于方向盘外缘的最大切向力不应大于245N。2）方向盘转向力12图5-42简易转向盘自由转动量检测仪a）检测仪的安装；b）检测仪l-指针；2-夹臂；3-刻度盘；4-弹簧；5-连接板；6-固定螺钉（1）．用简易转向盘自由转动量检测仪检测转向盘自由转动量简易转向盘自由转动量检测仪，只能检测转向盘的自由转动量。该仪器主要由刻度盘和指针两部分组成。刻度盘和指针分别固定在转向盘轴管和转向盘边缘上。图5-42简易转向盘自由转动量检测仪（1）．用简13测量前应先安装好简易转向盘自由转动量检测仪，测量时应使汽车的两转向轮处于直线行驶位置，轻轻向左（或向右）转动转向盘至空行程一侧的极端位置，调整检测仪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向盘的自由转动量。测量前应先安装好简易转向盘自由转动量检测仪，测量时应142．用转向参数测量仪检测转向盘自由转动量和转向力国产ZC-2型转向参数测量仪，是以微机为核心的智能仪器，可测得转向盘自由转动量和转向力。该仪器由操纵盘、主机箱、连接叉和定位杆四部分组成，如图所示。ZC-2型转向参数测量仪l-定位杆；2-固定螺栓；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（2）转向盘转向角和转向力检测2．用转向参数测量仪检测转向盘自由转动量和转向力Z15操纵盘由螺钉固定在三爪底板上，底板经力矩传感器与三个连接叉相连，每个连接叉上都有一只可伸缩长度的活动卡爪，以便与被测转向盘相连接。图5-43ZC-2型转向参数测量仪l-定位杆；2-固定螺栓；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-显示器操纵盘由螺钉固定在三爪底板上，底板经力矩传感器与三个16主机箱为一圆形结构，固定在底板中央，其内装有接口板、微机板、转角编码器、打印机、力矩传感器和电池等。定位杆从底板下伸出，经磁力座吸附在驾驶室内的仪表盘上。定位杆的内端连接有光电装置，光电装置装在主机箱内的下部。图5-43ZC-2型转向参数测量仪l-定位杆；2-固定螺栓；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-显示器主机箱为一圆形结构，固定在底板中央，其内装有接口板、17测量时，把转向参数测量仪对准被测汽车转向盘中心，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。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汽车转向。测量时，把转向参数测量仪对准被测汽车转向盘中心，调整18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、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。

此时，力矩传感器将转向力矩转变成电信号，而定位杆内端194.2.2.最小转弯直径及技术状况标准最小转弯直径和内轮差转向轴和末轴的内轮印迹中心在车辆支承平面上的轨迹圆之差，被称为内轮差。汽车转弯直径示意图4.2.2.最小转弯直径及技术状况标准最小转弯直径和内轮差转20《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)规定机动车辆的最小转弯直径，以前轮轨迹中心为基线，测量其值不得大于24m。当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的内轮差（以两内轮轨迹中心计）不得大于3.5m。《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)规定21转向盘转至极限位置时，图中两圆之间的通道为车辆转弯通道圆。车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于最大内圆和最小外圆之间。转向盘转至极限位置时，图中两圆之间的通道为车辆转弯通道圆。22车辆有左和右转弯通道圆。转弯通道圆的最大内圆直径越大，最小外圆直径越小，车辆所需的通道宽度越窄，通过性越好。车辆有左和右转弯通道圆。234.3汽车车轮定位及检测设备4.3.1.汽车车轮定位

在设计汽车时，为使转向轮具有转向轻便、准确和行驶稳定的性能，在转向车轮上设计有主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束等四项参数，统称为前轮定位。它是评价机动车的操纵性和直线行驶稳定性的重要参数，前轮定位值正确能使汽车的操纵性保持稳定。4.3汽车车轮定位及检测设备4.3.1.汽车车轮定位在设计24（1）主销后倾角γ

设计转向桥的时候，使主销在汽车的纵向平面内向后的一个倾角γ，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。（1）主销后倾角γ设计转向桥的时候，使主销在汽25汽车转向系统性能检测与评价课件26

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时，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，路面对车轮作用一个侧向反力。反力对车轮形成绕主销轴线作用力矩YL，其方向正好与车轮偏转方向相反。ab之间距离称为主销后倾拖距力矩YL称为稳定力矩当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转27

在YL力矩作用下，将使车轮回复到原来中间的位置，从而保证了汽车稳定的直线行驶。此力矩称为稳定力矩。

但此力矩也不宜过大，否则在转向时为了克服此力矩，驾驶员必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力臂L的数值，而力臂L又取决于后倾角γ的大小。现在车辆一般采用的γ角不超过2°~3°现代高速汽车由于轮胎气压降低弹性增加，而引起稳定力矩增加，因此γ角可以减小到零甚至为负。在YL力矩作用下，将使车轮回复到原来中间的位置，28（2）注销内倾角β设计转向桥的时候，使主销在汽车的横向平面内倾斜一个β角（即主销轴线和地面垂直线在汽车横向断面内夹角）称为主销内倾角。主销内倾角的作用是：（1）使前轮自动回正；（2）使转向操纵轻便；（3）减小转向盘上的冲击力；（2）注销内倾角β设计转向桥的时候，使主销在汽29自动回正：当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入地面以下，而是将车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向轮回复到原来中间位置的效应。主销内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小。从而可减少转向时驾驶员加在转向盘上的力，使操纵轻便，同时也可以减少从转向轮传到转向盘上的冲击力。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，轮胎与路面将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向沉重，而且加速了轮胎的磨损。故一般内倾角β不大于8°，距离c一般为40~60mm自动回正：当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时，车轮30（3）前轮外倾α

前轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角。前轮外倾角的作用是：（1）防止车轮出现内倾；（2）减少轮毂外侧小轴承的受力，防止轮胎向外滑脱；（3）便于与拱形路面接触；（3）前轮外倾α前轮外倾角是通过车轮中心的汽31如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，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的磨损。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轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低使用寿命。因此为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，外倾角也不宜过大，否则也会使轮胎产生偏磨损。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，32（4）前轮前束

从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后端的距离A，（A-B）称为前轮前束。前轮前束的作用是消除前轮外倾造成的前轮向外滚开趋势，减轻轮胎磨损。（4）前轮前束从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后33车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导致两侧车轮向外滚开。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滑的现象，从而加速了轮胎的磨损。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。根据各厂家规定的测量位置，使两轮前后距离差（A-B）符合规定前束值。一般前轮前束值为0~12mm。车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导34（5）包容角（6）转向20°时张角（7）推进角（8）轴距差（5）包容角354.3.2.汽车车轮定位仪的结构和工作原理四轮定位仪可检测的项目：前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、后轮前束、后轮外倾角、车辆轮距、车辆轴距、转向20°时前张角、推力角、左右轴距差。前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角统称前轮定位，又称为前轮定位四要素。常用的四轮定位仪有拉线式、光学式、电脑拉线式和电脑激光式4种4.3.2.汽车车轮定位仪的结构和工作原理四轮定位仪361.车轮前束和推力角的测量原理（1）四轮定位仪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，为了提高车轮前束值（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。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）及推力角等。

1.车轮前束和推力角的测量原理（1）四轮定位仪的测量原理在测37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以外，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。主销后倾角和主销内倾角不能直接测出，只能采用建立在几何关系上的间接测量，再由测得的角度推导出主销后倾角及主销内倾角。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38其测量方法为：让被检车辆前轮停在转盘中心处，右轮沿直线行驶方向向右转动20°时进行测量；左轮沿直线行驶方向向左转动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值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给出20°-X的合格范围，将测量值与出厂标准进行比较即可检测出车轮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.转向20°时前张角的测量原理其测量方法为：让被检车辆前轮停在转盘中心处，右轮沿39（2）四轮定位仪的结构光学式四轮定位仪主要由以下部件组成：1．测试投影仪2．导轨3．转盘4．万能轮镜安装架5．轮镜6．定位测量卷尺7．后轮摆正滑板8．主销内倾角测试仪四轮定位仪的结构（光学式）（2）四轮定位仪的结构光学式四轮定位仪主要四轮定位仪40电脑式四轮定位仪由主机、前后轮检测传感器、传感器支架、转盘、刹车锁、转向盘锁及导线等零部件构成。四轮定位仪的结构（电脑式）电脑式四轮定位仪由主机、前后轮检测传感器、传感器支架41

运用CCD技术的四轮定位仪可通过四只CCD电荷耦合传感器对车辆的前、后四个车轮一次测定其定位角。特别对独立悬架机构的车轮定位检测（单个车轮的定位值）具有独特的优势。检测数据准确，且没有普通侧滑试验台只能检测左、右车轮综合作用效果的弊端。它主要由专用举升器、传感器、电脑和操纵机构等组成。采用这种技术的四轮定位仪精度可以达到很高。运用CCD技术的四轮定位仪可通过四只CCD电荷耦合424.3.3车轮定位参数变化故障原因分析（1）常见定位故障及其调整1主销后倾角的故障与调整转向沉重——原因是主销后倾角过大；汽车行驶不稳定——原因是主销后倾角过小，车轮自动回正力矩不足。调整通过改变悬架系统来实现。对非独立悬架结构而言，车轴左右两端的转向节主销孔不存在后倾角度，后倾角有悬架安装尺寸决定。因此，当主销后倾角不符规定时，可以在钢板弹簧下部与主轴的接触面垫不同厚度的楔形铁片来调整。4.3.3车轮定位参数变化故障原因分析（1）常见定位故障及其432主销内倾角的故障和调整主销内倾角过小，会使汽车行驶稳定性变差，不易保持直线行驶，方向盘操纵频繁，且转向沉重。非独立悬架的车轴左、右两端的转向节主销孔有固定的内倾角度值，因此，内倾角不符合规定时，必须对前轴进行校正。独立悬架的汽车，主销内倾角和车轮外倾角可通过调整摆臂长度来实现。主销内倾角，可通过转动上摆臂实现；车轮外倾角通过上摆臂轴与固定支架间的垫片来调整。2主销内倾角的故障和调整443.车轮外倾角的故障和调整车轮外倾角过大或过小，都会加剧轮胎的偏磨损。外倾角过大，轮胎外侧偏磨损严重；外倾角过小，轮胎内侧偏磨损严重，还会引起转向沉重。3.车轮外倾角的故障和调整车轮外倾角过大或过小，都会加剧轮胎454.车轮前束的故障与调整车轮前束过大或过小都将引起轮胎偏磨损，影响轮胎使用寿命。前束过大，轮胎外侧磨损严重；前束过小，车轮内侧磨损加快。车轮前束值的大小，可通过改变转向机构的横拉杆长度来实现。调整时，需先松开横拉杆长度锁紧螺母，然后用管钳转动调整螺母套管，转动时可使横拉杆向两端伸长或缩短，以此来调节横拉杆长度。4.车轮前束的故障与调整车轮前束过大或过小都将引起轮胎偏磨损46（2）转向系统常见故障原因分析大多数汽车的转向轴是前轴。前轴与转向系的常见故障有前轮轮胎磨损不正常、转向盘自由行程过大、转向沉重、自动跑偏和前轮摆头等（2）转向系统常见故障原因分析大多数汽车的转向轴是前轴。前轴471．前轮轮胎磨损不正常1）现象轮胎磨损速度加快，胎面形状出现异常。2）原因（1）轮胎气压不符合要求。（2）轮胎长期未换位。（3）轮胎质量不佳。1．前轮轮胎磨损不正常48（4）轮胎螺栓松动。（5）前轮定位不正确，尤其是前轮前束与前轮外倾配合不正确。（6）轮毂轴承松旷或转向节与主销松旷。（7）纵、横拉杆球头连接处松旷。（8）转向器在车架（或车身）上的连接松动或转向器内部的轴承处、主从动部分的啮合处松旷。（4）轮胎螺栓松动。49（9）钢板弹簧与车桥连接的U形螺栓松旷。（10）钢板弹簧与其销的配合松旷。（11）前轮径向圆跳动或端面圆跳动太大。（12）前轮旋转质量不平衡。（13）前轮摆头。（9）钢板弹簧与车桥连接的U形螺栓松旷。50（14）前轴与车架（或车身）纵向中心垂面不垂直或车架（或车身）左右两边的轴距不相等。（15）前轴或车架（或车身）弯、扭变形。（16）前轴刚度不足。（17）转向横拉杆（尤其是弓形转向横拉杆）或转向横拉杆臂刚度不足。

（14）前轴与车架（或车身）纵向中心垂面不垂直或车架51（18）前轮放松制动后回位慢或制动拖滞。（19）转向梯形不能保证两前轮纯滚动，出现过多转向或不足转向。（20）经常超载、偏载、起步过急、高速转弯或制动过猛。（21）经常行驶在拱度较大的路面上。（18）前轮放松制动后回位慢或制动拖滞。523）诊断方法前轮轮胎磨损不正常示意图如下图5-19所示，其诊断流程图如图5-20所示。图5-19前轮轮胎磨损不正常示意图3）诊断方法图5-19前轮轮胎磨损不正常示意53前轮轮胎磨损不正常察看胎面胎面磨损是否具有规律性？磨损系各部松旷、变形、使用不当或轮胎质量不佳等原因造成胎面中部磨损严重还是两侧胎肩磨损严重？磨损系轮胎气压过低造成磨损系轮胎气压过高造成胎面内侧胎肩磨损严重还是外侧胎肩磨损严重？磨损系前轮外倾过大造成磨损系前轮负外倾、轮胎长期不换位或前梁外端在垂直平面内向上弯曲造成胎面磨损是外重内轻且磨痕从内向外，还是内重外轻且磨痕从外向内？磨损系前轮负前束或前梁外端在水平平面内向后弯曲造成胎面是羽片状磨损，还是在胎肩处呈锯齿状磨损？磨损系前轮前束过大或前梁外端在水平平面内向前弯曲造成磨损系前轮前束过大或负前束造成。当前束过大时，左右前轮胎面上羽片状磨损的尖部指向汽车纵向轴线；当为负前束时，左右前轮胎面上羽片状磨损的尖部背离汽车纵向轴线磨损系前轮长期在超载情况下频繁使用制动，而又未按期换位等原因造成胎面是波浪状磨损，还是在胎肩处呈碟片状磨损？磨损系前轮旋转质量不平衡、前轮端面圆跳动太大或轮毂轴承、转向节、横拉杆、悬挂等处松旷等原因造成磨损系前轮旋转质量不平衡、前轮径向圆跳动太大、前轮摆头或轮毂轴承、转向节、横拉杆、悬挂等处松旷等原因造成结束图5-20前轮轮胎磨损不正常诊断流程图前轮轮胎磨损不正常察看胎面胎面磨损是否具有规律性？磨损系各542．转向盘自由行程过大1）现象汽车静止，两前轮保持直线行驶位置，轻轻来回转动转向盘，感到游动角度很大。2）原因（1）转向盘与转向轴的连接处松旷。（2）转向器内主、从动部分啮合部位松旷或主、从动部分的轴承处松旷。（3）转向器垂臂轴与垂臂的连接处松旷。2．转向盘自由行程过大2）原因55（4）纵、横转向拉杆的球头连接处松旷。（5）纵、横转向拉杆臂与转向节的连接处松旷。（6）转向节与主销配合处松旷。（7）轮毂轴承处松旷。3）诊断方法按诊断流程图所示方法诊断，如图5-21所示。（4）纵、横转向拉杆的球头连接处松旷。3）诊56转向盘自由行程过大检查各部连接情况转向盘与转向轴的连接处是否松旷？转向器主、从动部分的轴承处是否松旷？转向器主、从动部分啮合部位是否松旷？故障系松旷造成垂臂轴与垂臂的连接处是否松旷？纵、横转向拉杆的球头连接处是否松旷？转向节与主销的连接处是否松旷？故障系纵、横转向拉杆臂与转向节的连接处松旷或轮毂轴承处松旷造成故障系松旷造成结束图5-21转向盘自由行程过大诊断流程图转向盘自由行程过大检查各部连接情况转向盘与转向轴的连接处转向573.转向沉重1）现象汽车行驶中驾驶员向左、右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；汽车低速转弯或掉头时，转动转向盘十分费力。3.转向沉重582）原因（1）轮胎气压不足。（2）转向器主动部分轴承预紧力太大或从动部分（垂臂轴）与衬套配合太紧。（3）转向器主、从动部分啮合处调整太紧。（4）转向器无油或缺油。（5）转向节与主销配合太紧或缺油。2）原因59（6）转向节止推轴承缺油或损坏。（7）纵、横转向拉杆的球头连接处调整太紧或缺油。（8）与转向盘连接的转向轴弯曲或其套管凹瘪，造成刮碰。（9）主销后倾过大、内倾过大或前轮负外倾。（10）前梁、车架变形，造成前轮定位失准。3）诊断方法按诊断流程图所示方法诊断，如图5-22所示。（6）转向节止推轴承缺油或损坏。3）诊断方法60转向沉重检查前轮轮胎气压轮胎气压是否不足？故障系轮胎气压不足造成向转向节衬套、转向节止推轴承和纵、横拉杆各球头节处打油情况是否好转？故障系缺油造成拆下转向器垂臂下端的连接进行以下检查转动转向盘是否有碰擦现象？故障系转向轴弯曲或其套管凹瘪造成转动转向盘是否轻便灵活？故障系转向器主、从动部分的轴承或衬套太紧，主、从动部分的啮合处太紧或转向器内无油、缺油造成将横拉杆的一端拆下，用手板动前轮作转向动作板动前轮转向是否轻便灵活？故障系转向节与主销配合太紧或止推轴承损坏造成检查各球头节处是否配合太紧？故障系球头销与其座配合太紧造成故障系主销后倾过大、内倾过大或前轮负外倾造成结束图5-22转向沉重诊断流程图转向沉重检查前轮轮胎气压轮胎气压是否不足？故障系轮胎气压不足614．自动跑偏1）现象汽车行驶中自动跑向一边，必须用力把住转向盘才能保持直线行驶。2）原因（1）两前轮轮胎气压不等、直径不一或车箱（厢）装载不均。（2）两前轮轮毂轴承或轮毂油封的松紧度不一。（3）两前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角不等或前轮前束在两前轮上分配不均。4．自动跑偏2）原因62（4）左、右钢板弹簧挠度不等或弹力不一。（5）前梁、后桥轴管或车架发生水平平面的弯曲。（6）车架（或车身）两边的轴距不等。（7）前、后桥两端的车轮有单边制动或单边制动拖滞现象。（8）前轮前束太小或负前束。（9）路面拱度太大或侧向风太大。3）诊断方法按诊断流程图所示方法诊断，如图5-23所示。（4）左、右钢板弹簧挠度不等或弹力不一。63自动跑偏在无侧向风和无拱度的道路上路试，如果汽车跑偏，进行以下检查两前轮胎面的磨损程度和气压是否一致？故障系两前轮的滚动半径不一造成车箱（厢）装栽是否均匀？汽车运行至正常工作温度后检查全车所有车轮左右两边的制动器和轮毂温度是否相等？故障系单边制动、单边制动拖滞或单边轮毂轴承、轮毂油封松紧不一造成继续进行以下检查车架左右两边的轴距是否相等？故障系车架、前梁在水平平面内发生弯曲变形，钢板弹簧U型螺栓松动或钢板弹簧座定位孔磨损变大等原因造成左右两边前悬架的高度（钢板弹簧为弧高）是否相等？故障系左右两边前悬架的高度不等造成前束是否太小或负前束？故障系前束太小或负前束造成故障系两前轮外倾角、主销后倾角或主销内倾角不等造成。一般情况下，汽车向前轮外倾角大、主销后倾角小和主销内倾角小的一边跑偏结束图5-23自动跑偏诊断流程图自动跑偏在无侧向风和无拱度的道路上路试，如果汽车跑偏，进行以645．前轮摆头1）现象汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，有时出现两前轮围绕各自主销进行左、右摆动的现象；高速行驶两前轮左右摆振严重时，在驾驶室内可以看到整个车头左右晃动。5．前轮摆头652）原因（1）前轮旋转质量（包括轮胎、轮辋、轮毂、制动鼓或制动盘等）不平衡。（2）前轮径向圆跳动或端面圆跳动太大。（3）前轮使用翻新轮胎。（4）前轮外倾角太小、前束太大或太小、主销后倾角太大或太小、或主销内倾角太大。2）原因66（5）前轮前束在两前轮上分配不均。（6）前轮外倾、主销后倾或主销内倾在两前轮上数值不等。（7）前轮轮毂轴承松旷。（8）前梁、车架（或车身）弯、扭变形。（9）转向器的安装位置造成转向系与前悬挂（钢板弹簧）的运动相互干涉。（5）前轮前束在两前轮上分配不均。67（10）转向系（如横拉杆、横拉杆臂、纵拉杆臂和垂臂等）刚度太低。（11）转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大。（12）转向器垂臂与其轴配合松旷。（13）纵、横转向拉杆球头连接处松旷。（14）转向节与主销配合松旷或转向节与前梁拳形部沿主销轴线方向配合松旷。（15）转向器在车架（或车身）上的固定松动。（16）前悬挂减震器失效或两边减震器效能不一。（10）转向系（如横拉杆、横拉杆臂、纵拉杆臂和垂臂等68（17）左、右两边的前悬挂在高度或刚度（对于钢板弹簧，包括厚度、长度、片数、弧高或新旧程度等）等方面不一。（18）前钢板弹簧的U形螺栓松动或钢板销与其衬套松旷。（19）当道路不平度大，路面对车轮的冲击频率与前梁角振动的固有频率一致时，在陀螺仪效应影响下引起前轮摆头。3）诊断方法按诊断流程图所示方法诊断，如图5-24所示。（17）左、右两边的前悬挂在高度或刚度（对于钢板弹簧69前轮摆头在平坦的道路上路试，如汽车前轮摆头，应进行以下检查前轮是否装用翻新胎？故障系装用翻新胎造成转向器是否与钢板弹簧固定耳布置在同一端？故障系转向系与前悬架发生运动干涉造成前轮与转向系的各处是否松旷？故障系前轮摆头时受到的阻尼作用太小造成前悬架的各处是否松旷？故障系前梁在垂直平面内角振动时受到的阻尼作用太小造成左右两架前悬架的高度或刚度是否一致？故障系前梁一端的固有振动频率降低造成左右前悬架减震器的效能是否一致？故障系前梁一端的固有振动频率降低造成支起前轮，检查车轮的径向圆跳动、端面圆跳动和车轮平衡度径向圆跳动、端面圆跳动是否符合要求？车轮平衡度是否符合要求？故障系车轮平衡度不符合要求造成检查前轮定位前轮定位是否符合要求？故障系前束太小或负前束、主销后倾太小或负后倾、或内倾太小造成。也可能是前轮外倾、前轮前束、主销后倾或主销内倾在左右前轮上不相等造成故障系转向系刚度不足造成结束图5-24前轮摆头诊断流程图前轮摆头在平坦的道路上路试，如汽车前轮摆头，应进行以下检查前704.4转向轮侧滑原理与检测设备在汽车前轮定位中，有前轮外倾和前轮前束两个定位角度，它们是相互配合的。检测前轮侧滑量的主要目的是为了确知前轮前束与前轮外倾的配合是否恰当。当二者配合恰当时，汽车前轮保持稳定的直线行驶状态；当二者配合不恰当时，汽车前轮出现横向滑动量，不仅不能保持稳定的直线行驶状态，而且加剧前轮胎面不正常磨损。4.4转向轮侧滑原理与检测设备在汽车前轮定位中，有前71一、侧滑试验台检测原理以汽车前轮为例，介绍侧滑试验台的检测原理。为了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，并为了前轴在承受较大载荷后前轮不致产生内倾，因而在前轮定位中出现了前轮外倾这一角度。一、侧滑试验台检测原理72但是，前轮外倾后在两前轮滚动中出现了向外张开滚动的趋势。虽然在刚性前梁或车身的约束下，前轮并不能真正向外分开滚动，但两前轮分别给地面向内的侧向力和轮胎在地面上的滑磨是实际存在的。此时，若使这样的汽车前轮在两块互不刚性连接然而可以左右自由滑动的滑动板上前进通过时，则可以看到两块滑动板向内靠拢。滑动板向内的靠拢量，即为该前轮的侧滑量。但是，前轮外倾后在两前轮滚动中出现了向外张开滚动的趋73前轮前束是为纠正前轮外倾后致使前轮向外张开滚动这一不足而出现的。当前束值恰到好处时，即给已经外倾的前轮一个合适的方向修正量时，前轮就会保持稳定地直线行驶。此时，即使汽车前轮再通过同样的滑动板，滑动板也不会左、右移动。前轮前束是为纠正前轮外倾后致使前轮向外张开滚动这一不74当然，若前轮前束值太大，则两前轮滚动中又有向内靠拢的趋势。刚性前梁或车身虽不允许两前轮真正向内靠拢，但两前轮分别给地面一个向外的力并在地面上滑磨也是实际存在的。此时，若汽车的前轮通过上述同样的滑动板，则两滑动板分别向外滑动。滑动板的滑动量，即为该前轮的侧滑量。当然，若前轮前束值太大，则两前轮滚动中又有向内靠拢的75侧滑试验台就是利用上述滑动板在侧向力作用下能够横向滑动的原理来测量前轮侧滑量的。可以看出，检测中若滑动板向外移动，表明前轮前束太大或负外倾太大；若滑动板向内移动，表明前轮外倾太大或负前束太大。若滑动板不移动，表明前轮没有侧滑量，则前束与外倾配合的恰到好处。侧滑试验台就是利用上述滑动板在侧向力作用下能够横向滑76可以想象，前轮外倾（或负外倾）对滑动板的作用，不管车辆前进还是后退，其侧滑量相等且侧滑方向一致。前轮前束（或负前束）对滑动板的作用，在车辆前进和后退时，虽侧滑量相等但侧滑方向相反。不难看出，后轮外倾（或负外倾）和后轮前束（或负前束）对滑动板的作用亦是如此。可以想象，前轮外倾（或负外倾）对滑动板的作用，不管车77需要指出的是，汽车驱动型式不同，前轮前束的大小也略有不同。对于从动前轴来说，前轮前束还要克服在前轮滚动阻力矩作用下，因前轴转向杆系存在间隙和弹性变形所造成的前轮前端绕主销向外张开滚动的趋势，因而这种车辆的前轮前束值都比较大，以给前轮一个恰到好处的方向修正量。需要指出的是，汽车驱动型式不同，前轮前束的大小也略有78而对于驱动前轴，特别是对于单前轴驱动的车辆来说，则无须采用较大的前束值。这是因为在前轮牵引力矩的作用下，由于杆系存在间隙和弹性变形，前轮前端发生了绕主销向内的靠拢滚动。因此，这种车辆的前束值都比较小，有的甚至为负前束。而对于驱动前轴，特别是对于单前轴驱动的车辆来说，则无79二、侧滑试验台结构与工作原理滑板式侧滑试验台按滑动板数量不同，可分为单板式和双板式两种。它们一般均由测量装置、指示装置和报警装置等组成。以下介绍双板式侧滑试验台的结构与工作原理。二、侧滑试验台结构与工作原理801.测量装置测量装置由框架、左右两块滑动板、曲柄机构、回位装置、滚轮装置、导向装置、锁止装置、位移传感器及信号传递装置等组成。测量装置能把车轮侧滑量测出并传递给指示装置。1.测量装置81滑动板的长度一般有500mm、800mm和1000mm三种。滑动板的上表面制有“T”形纹或“十”形纹，以增加与轮胎之间的附着力。滑动板的下部装有滚轮装置和导向装置，两滑动板之间连接有曲柄机构、回位装置和锁止装置。滑动板的长度一般有500mm、800mm和100082在侧向力作用下，两滑动板只能在左右方向上作等量位移，并且要向内均向内，要向外均向外，在前后方向上不能滑动。汽车在测滑试验台上前进，当车轮正前束（IN）大时，滑动板向外侧滑动。当车轮负前束（OUT）大时，滑动板向内侧滑动。在侧向力作用下，两滑动板只能在左右方向上作等量位移，83当侧向力消失时，在回位装置作用下两滑动板回到零点位置。当关闭锁止装置时，两滑动板被锁止，汽车驶过时不再左右滑动。按滑动板位移量传递给指示装置方式的不同，测量装置可分为机械式和电气式两种型式。当侧向力消失时，在回位装置作用下两滑动板回到零点位置84

（1）机械式测量装置是把滑动板与指示装置机械地连接在一起，通过连杆和L型杠杆等零件，把滑动板位移量直接传递给指示装置的一种结构形式，如图6-14所示。图6-14侧滑试验台机械式测量装置l-左滑动板；2-导向滚轮；3-回位弹簧；4-摆臂；5-回位装置；6-框架；7-限位开关；8-L形杠杆；9-连杆；10-刻度放大倍数调整器；11-指示机构；12-调整弹簧；13-零位调整装置；14-支点；15-右滑动板；16-双销叉式曲柄；17-轨道；18-滚轮

（1）机械式测量装置图6-14侧滑试验台85

具有机械式测量装置的侧滑试验台，一般也称为机械式侧滑试验台，其指示装置设立在测量装置的一端，二者必须靠得很近，近年来已逐渐不用。图6-14侧滑试验台机械式测量装置l-左滑动板；2-导向滚轮；3-回位弹簧；4-摆臂；5-回位装置；6-框架；7-限位开关；8-L形杠杆；9-连杆；10-刻度放大倍数调整器；11-指示机构；12-调整弹簧；13-零位调整装置；14-支点；15-右滑动板；16-双销叉式曲柄；17-轨道；18-滚轮

具有机械式测量装置的侧滑试验台，一般也称为机械式侧滑试86（2）电气式测量装置是把滑动板的位移量通过位移传感器变成电信号，再经过放大与处理而传输给指示装置的一种结构形式。位移传感器有自整角电机式、电位计式和差动变压器式等多种型式。（2）电气式测量装置87以自整角电机作为位移传感器的测量装置如图6-15所示。测量装置上的自整角电机7通过齿轮齿条机构、杠杆和连杆等与滑动板连接在一起。图6-15侧滑试验台电气式测量装置1-左滑动板；2-导向滚轮；3-回位弹簧；4-摆臂；5-回位装置；6-框架；7-产生电信号的自整角电机；8-指针；9-接受电信号的自整角电机；10-齿条；11-齿轮；12-连杆；13-限位开关；14-右滑动板；15-双销叉式曲柄；16-轨道；17-滚轮以自整角电机作为位移传感器的测量装置如图6-15所示88指示装置中也装备有同一规格的自整角电机9。当滑动板位移时，自整角电机7回转一定角度并产生电信号传输给自整角电机9，自整角电机9接到电信号后回转同一角度并通过指针指示出滑动板位移量的大小和方向。图6-15侧滑试验台电气式测量装置1-左滑动板；2-导向滚轮；3-回位弹簧；4-摆臂；5-回位装置；6-框架；7-产生电信号的自整角电机；8-指针；9-接受电信号的自整角电机；10-齿条；11-齿轮；12-连杆；13-限位开关；14-右滑动板；15-双销叉式曲柄；16-轨道；17-滚轮指示装置中也装备有同一规格的自整角电机9。图6-1589

以电位计作为位移传感器的测量装置如图6-16所示。可以看出，当滑动板位移时能变为电位计触点在电阻线圈上的移动，致使电路阻值发生变化，进而使电路电压发生变化。把这一变化传输给指示装置（电压表），就可将滑动板位移量的大小和方向指示出来。图6-16侧滑试验台电位计式测量装置1-滑动片；2-电位计；3-触点；4-线圈以电位计作为位移传感器的测量装置如图6-16所示。90

2．指示装置以差动变压器为位移传感器的测量装置如图6-17所示。当滑动板位移时，通过触头带动差动变压器线圈内的铁芯移动，使电路电压发生变化。将这一变化传输给指示装置（电压表），就可将滑动板位移量的大小和方向指示出来。图6-17侧滑试验台差动变压器式测量装置1-差动变压器；2-触头2．指示装置图6-17侧滑试验台差动变压器式测91

指示装置也分为机械式和电气式两种型式。机械式指示装置用指针式指示。电气式指示装置有的用指针式指示（图6-18所示），有的用数码管式指示。图6-18侧滑试验台指针式指示装置1-指针式表头；2-报警用蜂鸣器或信号灯；3电源指示灯；4-导线；5-电源开关指示装置也分为机械式和电气式两种型式。图6-1892

指针式指示装置能把测量装置传递来的滑动板侧滑量，按汽车每行驶lkm侧滑1m定为一格刻度。车轮正前束（IN）和车轮负前束（OUT）都分别刻有10格的刻度。图6-18侧滑试验台指针式指示装置1-指针式表头；2-报警用蜂鸣器或信号灯；3电源指示灯；4-导线；5-电源开关指针式指示装置能把测量装置传递来的滑动板侧滑量，按汽93因此，当滑动板长度为1000mm、侧滑1mm时，指示装置指示1格刻度，代表汽车每行驶1km侧滑1m。同样，当滑动板长度为800mm侧滑0.8mm和当滑动板长度为500mm侧滑0.5mm时，指示装置也都能指示一格刻度。图6-18侧滑试验台指针式指示装置1-指针式表头；2-报警用蜂鸣器或信号灯；3电源指示灯；4-导线；5-电源开关因此，当滑动板长度为1000mm、侧滑1mm时，指94指示装置的刻度盘上除用数字和符号标明侧滑量和侧滑方向外，有的还用颜色和文字划分为三个区域。即，侧滑量0~3mm范围内为绿色，表示为良好（GOOD）区域；侧滑量3~5mm为黄色，表示为可用区域；侧滑量5mm以上为红色，表示为不良（BAD）区域。图6-18侧滑试验台指针式指示装置1-指针式表头；2-报警用蜂鸣器或信号灯；3电源指示灯；4-导线；5-电源开关指示装置的刻度盘上除用数字和符号标明侧滑量和侧滑方向953.报警装置在检测车轮侧滑量时，为便于快速表示检测结果是否合格，当车轮侧滑量超过规定值（5格刻度）后，侧滑试验台的报警装置能根据测量装置的限位开关发出的信号，用蜂鸣器或信号灯报警，因而无须再读取指示仪表上的具体数值，为检测工作节约了时间。3.报警装置96汽车转向系统性能检测与评价课件97汽车转向系统性能检测与评价课件98第四章

汽车转向系统性能检测与评价

多媒体课件第四章

汽车转向系统性能检测与评价

多媒体课件994.1汽车转向系统性能评价指标1操纵性与稳定性汽车操纵性----驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶以及按驾驶员愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的能力。4.1汽车转向系统性能评价指标1操纵性与稳定性汽车操纵性--100操纵性能的评价：(1)在规定车速下，汽车质心曲线轨迹与转向盘转角的关系；(2)以规定角速度迅速转动转向盘以后，汽车转向横摆角速度随时间变化的关系；(3)汽车在圆周行驶时其转向盘上的作用力与汽车侧向加速度的关系。(4)为保证额定车速行驶的汽车轨迹曲率半径能按要求变化，必须在转向盘上施加的作用力。操纵性能的评价：101汽车稳定性：汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力。汽车操作性和稳定性统称为车辆的操纵稳定性影响操纵稳定性的因素：1）结构因素：①转向系性能参数（转向系传动比；转向系效率；转向器的啮合特性，转向系刚度等）②车辆的重心位置、轴距、轮距、质量分配、轮胎型式和气压、悬挂导向装置等2）使用因素：①道路状况

②气候条件

③左右车轮运动状态汽车稳定性：1022.转向操纵轻便性转向操纵轻便性——驾驶员操纵转向盘的容易程度。转向沉重容易使驾驶员产生驾驶疲劳或使车辆操纵失控而导致交通事故。通常采用转向助力装置。转向助力装置：液压助力、气压助力、电动机助力2.转向操纵轻便性转向操纵轻便性——驾驶员操纵转向盘的容易程1033.最小转弯直径车辆在转向过程中，转向盘向左或向右转到极限位置时，车辆外转向轮印迹中心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大者，称为车辆最小转弯直径。它表征车辆在最小面积内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。3.最小转弯直径车辆在转向过程中，转向盘向左或向右转到极限位1044.转向车轮的稳定效应当车轮在偶然受外力作用或转向盘稍微转动而偏离直线行驶时，转向轮应有自动回正恢复直线行驶的能力。转向车轮具有的保持自动返回直线行驶的能力，称为转向车轮的稳定效应。转向车轮的稳定效应与车轮定位角和轮胎的横向弹性有关。4.转向车轮的稳定效应当车轮在偶然受外力作用或转向盘稍微转动1055.汽车转向轮的震动转向轮的震动——汽车在行驶时，出现转向轮的左右摆动和上下跳动。震动降低了汽车操纵稳定性，使轮胎磨损加剧，增加了转向机构的动载荷，降低零件使用寿命，影响行驶安全。转向轮的摆动与车辆悬架技术状况、车辆定位、车轮平衡有密切关系。5.汽车转向轮的震动转向轮的震动——汽车在行驶时，出现转向轮1064.2转向系统技术状况检测标准及仪器4.2.1.转向系统技术状况检测标准及仪器（1）转向盘自由行程及其检测转向盘自由转动量，是指汽车转向轮保持直线行驶位置静止时，轻轻左右晃动转向盘所测得的游动角度。

转向盘的转向力，是指在一定行驶条件下，作用在转向盘外缘的圆周力。4.2转向系统技术状况检测标准及仪器4.2.1.转向系统技术107

这两个诊断参数主要用来诊断汽车转向轴和转向系中各零件的配合状况。该配合状况直接影响汽车操纵稳定性和行车安全性。因此，对于新车和在用车都必须进行上述两项诊断参数的检测。转向盘自由转动量和转向力的检测，应采用专用检测仪进行。这两个诊断参数主要用来诊断汽车转向轴和转向系中各零件108按照国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB7258—2004）的规定，方向盘自由转动量和转向力应符合以下要求。1）方向盘自由转动量机动车方向盘的最大自由转动量不允许大于：（1）最高设计车速不小于100km/h的机动车：20°；（2）三轮汽车：45°；（3）其他机动车：30°。按照国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB7258—201092）方向盘转向力机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的水泥或沥青道路上行驶，以10km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为24m的圆周行驶，施加于方向盘外缘的最大切向力不应大于245N。2）方向盘转向力110图5-42简易转向盘自由转动量检测仪a）检测仪的安装；b）检测仪l-指针；2-夹臂；3-刻度盘；4-弹簧；5-连接板；6-固定螺钉（1）．用简易转向盘自由转动量检测仪检测转向盘自由转动量简易转向盘自由转动量检测仪，只能检测转向盘的自由转动量。该仪器主要由刻度盘和指针两部分组成。刻度盘和指针分别固定在转向盘轴管和转向盘边缘上。图5-42简易转向盘自由转动量检测仪（1）．用简111测量前应先安装好简易转向盘自由转动量检测仪，测量时应使汽车的两转向轮处于直线行驶位置，轻轻向左（或向右）转动转向盘至空行程一侧的极端位置，调整检测仪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向盘的自由转动量。测量前应先安装好简易转向盘自由转动量检测仪，测量时应1122．用转向参数测量仪检测转向盘自由转动量和转向力国产ZC-2型转向参数测量仪，是以微机为核心的智能仪器，可测得转向盘自由转动量和转向力。该仪器由操纵盘、主机箱、连接叉和定位杆四部分组成，如图所示。ZC-2型转向参数测量仪l-定位杆；2-固定螺栓；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（2）转向盘转向角和转向力检测2．用转向参数测量仪检测转向盘自由转动量和转向力Z113操纵盘由螺钉固定在三爪底板上，底板经力矩传感器与三个连接叉相连，每个连接叉上都有一只可伸缩长度的活动卡爪，以便与被测转向盘相连接。图5-43ZC-2型转向参数测量仪l-定位杆；2-固定螺栓；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-显示器操纵盘由螺钉固定在三爪底板上，底板经力矩传感器与三个114主机箱为一圆形结构，固定在底板中央，其内装有接口板、微机板、转角编码器、打印机、力矩传感器和电池等。定位杆从底板下伸出，经磁力座吸附在驾驶室内的仪表盘上。定位杆的内端连接有光电装置，光电装置装在主机箱内的下部。图5-43ZC-2型转向参数测量仪l-定位杆；2-固定螺栓；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-显示器主机箱为一圆形结构，固定在底板中央，其内装有接口板、115测量时，把转向参数测量仪对准被测汽车转向盘中心，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。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汽车转向。测量时，把转向参数测量仪对准被测汽车转向盘中心，调整116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、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。

此时，力矩传感器将转向力矩转变成电信号，而定位杆内端1174.2.2.最小转弯直径及技术状况标准最小转弯直径和内轮差转向轴和末轴的内轮印迹中心在车辆支承平面上的轨迹圆之差，被称为内轮差。汽车转弯直径示意图4.2.2.最小转弯直径及技术状况标准最小转弯直径和内轮差转118《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)规定机动车辆的最小转弯直径，以前轮轨迹中心为基线，测量其值不得大于24m。当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的内轮差（以两内轮轨迹中心计）不得大于3.5m。《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)规定119转向盘转至极限位置时，图中两圆之间的通道为车辆转弯通道圆。车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于最大内圆和最小外圆之间。转向盘转至极限位置时，图中两圆之间的通道为车辆转弯通道圆。120车辆有左和右转弯通道圆。转弯通道圆的最大内圆直径越大，最小外圆直径越小，车辆所需的通道宽度越窄，通过性越好。车辆有左和右转弯通道圆。1214.3汽车车轮定位及检测设备4.3.1.汽车车轮定位

在设计汽车时，为使转向轮具有转向轻便、准确和行驶稳定的性能，在转向车轮上设计有主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束等四项参数，统称为前轮定位。它是评价机动车的操纵性和直线行驶稳定性的重要参数，前轮定位值正确能使汽车的操纵性保持稳定。4.3汽车车轮定位及检测设备4.3.1.汽车车轮定位在设计122（1）主销后倾角γ

设计转向桥的时候，使主销在汽车的纵向平面内向后的一个倾角γ，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。（1）主销后倾角γ设计转向桥的时候，使主销在汽123汽车转向系统性能检测与评价课件124

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时，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，路面对车轮作用一个侧向反力。反力对车轮形成绕主销轴线作用力矩YL，其方向正好与车轮偏转方向相反。ab之间距离称为主销后倾拖距力矩YL称为稳定力矩当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转125

在YL力矩作用下，将使车轮回复到原来中间的位置，从而保证了汽车稳定的直线行驶。此力矩称为稳定力矩。

但此力矩也不宜过大，否则在转向时为了克服此力矩，驾驶员必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力臂L的数值，而力臂L又取决于后倾角γ的大小。现在车辆一般采用的γ角不超过2°~3°现代高速汽车由于轮胎气压降低弹性增加，而引起稳定力矩增加，因此γ角可以减小到零甚至为负。在YL力矩作用下，将使车轮回复到原来中间的位置，126（2）注销内倾角β设计转向桥的时候，使主销在汽车的横向平面内倾斜一个β角（即主销轴线和地面垂直线在汽车横向断面内夹角）称为主销内倾角。主销内倾角的作用是：（1）使前轮自动回正；（2）使转向操纵轻便；（3）减小转向盘上的冲击力；（2）注销内倾角β设计转向桥的时候，使主销在汽127自动回正：当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入地面以下，而是将车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向轮回复到原来中间位置的效应。主销内倾还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小。从而可减少转向时驾驶员加在转向盘上的力，使操纵轻便，同时也可以减少从转向轮传到转向盘上的冲击力。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，轮胎与路面将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向沉重，而且加速了轮胎的磨损。故一般内倾角β不大于8°，距离c一般为40~60mm自动回正：当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时，车轮128（3）前轮外倾α

前轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角。前轮外倾角的作用是：（1）防止车轮出现内倾；（2）减少轮毂外侧小轴承的受力，防止轮胎向外滑脱；（3）便于与拱形路面接触；（3）前轮外倾α前轮外倾角是通过车轮中心的汽129如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，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的磨损。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轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低使用寿命。因此为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，外倾角也不宜过大，否则也会使轮胎产生偏磨损。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，130（4）前轮前束

从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后端的距离A，（A-B）称为前轮前束。前轮前束的作用是消除前轮外倾造成的前轮向外滚开趋势，减轻轮胎磨损。（4）前轮前束从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后131车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导致两侧车轮向外滚开。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滑的现象，从而加速了轮胎的磨损。前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。根据各厂家规定的测量位置，使两轮前后距离差（A-B）符合规定前束值。一般前轮前束值为0~12mm。车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导132（5）包容角（6）转向20°时张角（7）推进角（8）轴距差（5）包容角1334.3.2.汽车车轮定位仪的结构和工作原理四轮定位仪可检测的项目：前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、后轮前束、后轮外倾角、车辆轮距、车辆轴距、转向20°时前张角、推力角、左右轴距差。前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角统称前轮定位，又称为前轮定位四要素。常用的四轮定位仪有拉线式、光学式、电脑拉线式和电脑激光式4种4.3.2.汽车车轮定位仪的结构和工作原理四轮定位仪1341.车轮前束和推力角的测量原理（1）四轮定位仪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，为了提高车轮前束值（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。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）及推力角等。

1.车轮前束和推力角的测量原理（1）四轮定位仪的测量原理在测135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以外，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。主销后倾角和主销内倾角不能直接测出，只能采用建立在几何关系上的间接测量，再由测得的角度推导出主销后倾角及主销内倾角。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136其测量方法为：让被检车辆前轮停在转盘中心处，右轮沿直线行驶方向向右转动20°时进行测量；左轮沿直线行驶方向向左转动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值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给出20°-X的合格范围，将测量值与出厂标准进行比较即可检测出车轮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.转向20°时前张角的测量原理其测量方法为：让被检车辆前轮停在转盘中心处，右轮沿137（2）四轮定位仪的结构光学式四轮定位仪主要由以下部件组成：1．测试投影仪2．导轨3．转盘4．万能轮镜安装架5．轮镜6．定位测量卷尺7．后轮摆正滑板8．主销内倾角测试仪四轮定位仪的结构（光学式）（2）四轮定位仪的结构光学式四轮定位仪主要四轮定位仪138电脑式四轮定位仪由主机、前后轮检测传感器、传感器支架、转盘、刹车锁、转向盘锁及导线等零部件构成。四轮定位仪的结构（电脑式）电脑式四轮定位仪由主机、前后轮检测传感器、传感器支架139

运用CCD技术的四轮定位仪可通过四只CCD电荷耦合传感器对车辆的前、后四个车轮一次测定其定位角。特别对独立悬架机构的车轮定位检测（单个车轮的定位值）具有独特的优势。检测数据准确，且没有普通侧滑试验台只能检测左、右车轮综合作用效果的弊端。它主要由专用举升器、传感器、电脑和操纵机构等组成。采用这种技术的四轮定位仪精度可以达到很高。运用CCD技术的四轮定位仪可通过四只CCD电荷耦合1404.3.3车轮定位参数变化故障原因分析（1）常见定位故障及其调整1主销后倾角的故障与调整转向沉重——原因是主销后倾角过大；汽车行驶不稳定——原因是主销后倾角过小，车轮自动回正力矩不足。调整通过改变悬架系统来实现。对非独立悬架结构而言，车轴左右两端的转向节主销孔不存在后倾角度，后倾角有悬架安装尺寸决定。因此，当主销后倾角不符规定时，可以在钢板弹簧下部与主轴的接触面垫不同厚度的楔形铁片来调整。4.3.3车轮定位参数变化故障原因分析（1）常见定位故障及其1412主销内倾角的故障和调整主销内倾角过小，会使汽车行驶稳定性变差，不易保持直线行驶，方向盘操纵频繁，且转向沉重。非独立悬架的车轴左、右两端的转向节主销孔有固定的内倾角度值，因此，内倾角不符合规定时，必须对前轴进行校正。独立悬架的汽车，主销内倾角和车轮外倾角可通过调整摆臂长度来实现。主销内倾角，可通过转动上摆臂实现；车轮外倾角通过上摆臂轴与固定支架间的垫片来调整。2主销内倾角的故障和调整1423.车轮外倾角的故障和调整车轮外倾角过大或过小，都会加剧轮胎的偏磨损。外倾角过大，轮胎外侧偏磨损严重；外倾角过小，轮胎内侧偏磨损严重，还会引起转向沉重。3.车轮外倾角的故障和调整车轮外倾角过大或过小，都会加剧轮胎1434.车轮前束的故障与调整车轮前束过大或过小都将引起轮胎偏磨损，影响轮胎使用寿命。前束过大，轮胎外侧磨损严重；前束过小，车轮内侧磨损加快。车轮前束值的大小，可通过改变转向机构的横拉杆长度来实现。调整时，需先松开横拉杆长度锁紧螺母，然后用管钳转动调整螺母套管，转动时可使横拉杆向两端伸长或缩短，以此来调节横拉杆长度。4.车轮前束的故障与调整车轮前束过大或过小都将引起轮胎偏磨损144（2）转向系统常见故障原因分析大多数汽车的转向轴是前轴。前轴与转向系的常见故障有前轮轮胎磨损不正常、转向盘自由行程过大、转向沉重、自动跑偏和前轮摆头等（2）转向系统常见故障原因分析大多数汽车的转向轴是前轴。前轴1451．前轮轮胎磨损不正常1）现象轮胎磨损速度加快，胎面形状出现异常。2）原因（1）轮胎气压不符合要求。（2）轮胎长期未换位。（3）轮胎质量不佳。1．前轮轮胎磨损不正常146（4）轮胎螺栓松动。（5）前轮定位不正确，尤其是前轮前束与前轮外倾配合不正确。（6）轮毂轴承松旷或转向节与主销松旷。（7）纵、横拉杆球头连接处松旷。（8）转向器在车架（或车身）上的连接松动或转向器内部的轴承处、主从动部分的啮合处松旷。（4）轮胎螺栓松动。147（9）钢板弹簧与车桥连接的U形螺栓松旷。（10）钢板弹簧与其销的配合松旷。（11）前轮径向圆跳动或端面圆跳动太大。（12）前轮旋转质量不平衡。（13）前轮摆头。（9）钢板弹簧与车桥连接的U形螺栓松旷。148（14）前轴与车架（或车身）纵向中心垂面不垂直或车架（或车身）左右两边的轴距不相等。（15）前轴或车架（或车身）弯、扭变形。（16）前轴刚度不足。（17）转向横拉杆（尤其是弓形转向横拉杆）或转向横拉杆臂刚度不足。

（14）前轴与车架（或车身）纵向中心垂面不垂直或车架149（18）前轮放松制动后回位慢或制动拖滞。（19）转向梯形不能保证两前轮纯滚动，出现过多转向或不足转向。（20）经常超载、偏载、起步过急、高速转弯或制动过猛。（21）经常行驶在拱度较大的路面上。（18）前轮放松制动后回位慢或制动拖滞。1503）诊断方法前轮轮胎磨损不正常示意图如下图5-19所示，其诊断流程图如