学习情境六车轮定位平衡及底盘测功工位检测

学习情境六车轮定位平衡及底盘测功工位检测第一页，共四十八页，2022年，8月28日任务一：车轮平衡

一、车轮动平衡检测的意义汽车行驶速度越来越高，车轮不平衡对汽车性能的影响也越来越大。由于车轮不平衡质量产生的不平衡力的大小和方向在不断变化，使整车有上下跳动的趋势，引起垂直方向的振动，影响汽车行驶平顺性；引起转向轮横向摆动，影响汽车操纵稳定性和行驶安全性。车轮不平衡还会加剧轮胎、转向机构、行驶系及传动系统零部件的冲击和磨损，缩短其使用寿命。汽车正常使用一定时间后，尤其是在对轮胎、轮辋进行了修补、修复或更换新轮胎后，一定要对轮胎进行动平衡检测，测定不平衡质量的大小和相位，并进行校正。第二页，共四十八页，2022年，8月28日二、车轮不平衡的原因及其危害

1.引起车轮不平衡的主要原因如下：(1)车轮定位不当，尤其是前束和主销倾角，不仅影响汽车的操纵性和行驶稳定性，而且会造成轮胎偏磨，这种胎冠的不均匀磨损与轮胎不平衡形成恶性循环，因而使用中出现车轮不平衡，也可能是车轮定位角失准的信号。(2)轮胎和轮辋以及挡圈等因几何形状失准或密度不均匀而先天形成的重心偏离。(3)因轮毂和轮辋定位误差使安装中心与旋转中心不重合。(4)维修过程的拆装改变了整体综合重心，破坏了原有的良好平衡状态。(5)轮辋直径过小，运行中轮胎相对于轮辋在圆周方面滑移，从而发生波状不均匀磨损。(6)车轮碰撞造成的变形引起的质心位移。(7)轮胎翻新中因定位精度不高而造成薪胎冠厚度不均匀而使重心改变。(8)高速行驶中制动抱死而引起的纵向和横向滑移，会造成局部的不均匀磨损。第三页，共四十八页，2022年，8月28日2.车轮不平衡的危害车轮不平衡质量m在高速旋转时产生的不平衡力(离心力)F

F=m2rm—不平衡质量。ω—车轮转动角速度。

r—不平衡质量质心到轮心的距离。不平衡力的水平分力和垂直分力分别为：Fh=Fsin=m2rsinFV=Fcos=m2rcos第四页，共四十八页，2022年，8月28日由上式可知，不平衡力的水平分力和垂直分力的大小和方向在不断变化。垂直分力使车辆产生振动和噪声，影响乘坐舒适性，使驾驶员容易疲劳，产生困倦而出现交通事故。对于转向轮，水平分力的大小和方向变化，使其对主销中心产生的力矩大小和方向也随之变化，引起转向轮摆振，影响汽车的操纵稳定性、直线行驶性和行驶安全性，加剧轮胎和转向系统机件的磨损，缩短其使用寿命。第五页，共四十八页，2022年，8月28日三、车轮不平衡检测原理1.车轮静平衡检验静平衡是指车轮质心与其旋转中心重合。静平衡的车轮在高速旋转时可能产生不平衡力矩，出现动不平衡，使车轮产生摆振。如图有作用半径相同质量相等但相位相反的两质点ml、m2，该车轮是静平衡的。但是在车轮旋转时，两质点产生的离心力形成力偶，使车轮处于动不平衡。如果该车轮是转向轮，在力偶作用下转向轮就会绕主销左右摆动。如果在m1、m2同一作用半径的相反方向上配置相同质量的ml’=ml、m2’=m2，则车轮处于动平衡。静平衡的车轮不一定是动平衡的，但动平衡的车轮一定是静平衡的。第六页，共四十八页，2022年，8月28日2.车轮动平衡检验离车式硬支承车轮动平衡机的工作原理图。所谓硬支承是指支刚度很大，车轮支承系统振幅很小，车轮的惯性力可以略去不计。假设有不平衡质量m1、m2，集中在两侧轮辋的边缘处，且在同一(角度)方向。车轮旋转时产生离心力，F1、F2为这两个离心力在传感器平面的投影，N1、N2为平衡机主轴左、右支承测得的动反力。第七页，共四十八页，2022年，8月28日a------被测车轮在平衡机上的安装尺寸，由平衡机上提供的专用工具测得。b------被测车轮轮辋宽度，可用专用卡规测量。c-------平衡机主轴两支承点之间的距离，为平衡机的结构参数(已知)。N1、N2------为支承处动反力，由相应传感器转换成电信号后测出。根据力和力矩的平衡条件有：第八页，共四十八页，2022年，8月28日计算出F1、F2后，再根据离心力计算公式F=mω2r,

求出不平衡质量m1、m2

：第九页，共四十八页，2022年，8月28日相位的确定：传感器接收到的信号是随车轮的旋转而变化的，其输出的电量为：

e(t)=E0+Esin（ωt+)+∑Eisin(iωt+i)第一项为直流分量，与动态变化的量无关第二项为待测不平衡信号的基波分量，E为幅值，它正比于不平衡力。为初相位。第三项为各次谐波分量，可忽略不计。Esin（ωt+)=Ecossinωt

+Esincosωt=Re

sinωt+Imcosωt

E=(Re2+Im2)1/2=tg-1(Im/Re)第十页，共四十八页，2022年，8月28日四、车轮平衡检验设备1.就车式车轮平衡机一般由驱动装置、测量装置、指示与控制装置、制动装置和小车等组成。驱动装置由电动机，转轮等组成，能带动支离地面的车轮转动。测量装置由传感磁头、可调支杆、底座和传感器等组成，自成总成井带有车轮，能将车轮不平衡量产生的振动变成电信号，并送至指示与控制装置。指示装置由频闪灯、不平衡度表或数字显示屏等组成，频闪灯（由传感磁头的信号驱动）用来指示车轮不平衡点位置。制动装置用于车轮停转。第十一页，共四十八页，2022年，8月28日第十二页，共四十八页，2022年，8月28日2）、离车式车轮平衡机离车式车轮平衡机目前应用最多的是硬式支承、两面测定车轮动平衡机。主要由驱动机构、转轴、支承装置(包括动反力测量传感器)、锥体压盘及快速螺母、制动装置和防护罩等组成。有些离车式平衡机的参数显示和操作系统提示采用CRT显示)，测量结果显示清楚直观，有屏幕提示便于操作，但造价较高。有些离车式平衡机采用发光二极管显示，结构简单，工作可靠，成本低廉。

第十三页，共四十八页，2022年，8月28日任务二：车轮定位一、明确几个概念何谓车轮定位？其内容及目的是什么？什么时候进行车轮定位检测？车轮定位检测前对车辆有哪些要求(即根据故障现象是否排除了其他因素的影响，例如：转向系连接装置的松旷、车轮不平衡、轮胎气压不足等)？第十四页，共四十八页，2022年，8月28日二、车轮定位的检测汽车车轮定位的检测有静态检测法和动态检测法两种类型。静态检测法是在汽车停止的状态下，使用测量仪器对车轮定位进行几何角度的测量。动态检测是在汽午以一定车速行驶的状态下，用测量仪器检测车轮定位产生的侧向力或由此引起的车轮测滑。动态检测的内容和方法将在“汽车侧滑的检测与调整”中讲述。第十五页，共四十八页，2022年，8月28日1.车轮定位的目的保证汽车的操纵稳定性、方向稳定性及最小的轮胎磨损，并在各种路况下保证这些要求的实现。磨损、变形、损坏会使定位参数发生变化，从而导致严重事故。更换球销、摆臂、横拉杆等零件后对车轮定位参数进行调整也是必须的。车轮定位就是对悬架及转向系各部件进行调整，以达到原设计功能。且只有电脑四轮定位才是快捷、准确的定位方法。第十六页，共四十八页，2022年，8月28日2.什么时候进行四轮定位？①直线行驶困难：（转向沉重、发抖、跑偏、不自动复位）驾驶时车感飘浮、颠颤、摇摆等不正常的驾驶感觉。行驶中转向盘不正或行车方向的跑偏现象出现。②轮胎出现不正常磨损：（单边磨损、波状磨损、块状磨损、偏磨等）。汽车更换悬架系统或转向系统有关部件。前部经碰撞事故维修后。

第十七页，共四十八页，2022年，8月28日3.四轮定位的检测项目主销后倾角转向轮前束值／角及前张角主销内倾角转向20°时的前张角后轮外倾角转向轮外倾角轮距、轴距后轮前束值／角推力角轨迹宽度偏差横向偏位轴距偏差轮轴偏移等轴偏位第十八页，共四十八页，2022年，8月28日4.车轮定位的静态检测车轮定位值的静态检测法，是根据车轮旋转平面与各定位角间存在的直接或间接的几何关系，用专用的检测设备测量其是否符合规定。使用的检测设备有气泡水准式、光学式、激光式、电子式和计算机式等车轮定位仪。第十九页，共四十八页，2022年，8月28日第二十页，共四十八页，2022年，8月28日三、电脑四轮定位检测1.几何中心线和推力线重合为基准，使四轮定位参数在该基准上的合理匹配称为四轮定位。2.定位不准的危害（什么时候做调整）直线行驶困难前轮摇摆不定轮胎不正常磨损3.检测参数：主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角、前束、轮距、轴距、推力角和前展。第二十一页，共四十八页，2022年，8月28日４.检测原理及方法激光器：投射激光束，光敏三极管接收光束。八传感器测量系统：形成直角四边形，检测出推力角是否合格。前束为零，左右发射光重合。有前束，可测出距离相等。若不等，左右单独前束不等。推力角，轴距轮距差：八个传感器测量，四边形。外倾、内倾、后倾：角度测量仪（可变电位计）车轮轮辋变形补偿：车轮的径向、端面跳动量即补偿值计入前束、外倾的前值中。第二十二页，共四十八页，2022年，8月28日八束测量系统第二十三页，共四十八页，2022年，8月28日5.轮轴偏移轮轴偏移是指两个前轮(或后轮)与地接触点的连线与垂直于推力线的直线间的夹角。当右轮在左轮前方时此角度值为正，在左轮后方时此角度值为负。

如图第二十四页，共四十八页，2022年，8月28日第二十五页，共四十八页，2022年，8月28日6.横向偏位

横向偏位是指左(右)前轮和相应后轮与地接触点连线与推力线的夹角（即轮距向一侧变长或变短）。如果后轮超出前轮，此角度为正。

如图第二十六页，共四十八页，2022年，8月28日第二十七页，共四十八页，2022年，8月28日7.轴偏位

实际的前后轴的平分中心线连线与理论车辆几何中心线的夹角，两前轮或两后轮同时横移，其它参数（如前、后轮总前束）不改变，也存在推力角。

如图第二十八页，共四十八页，2022年，8月28日第二十九页，共四十八页，2022年，8月28日8.轴距偏差轴距偏差是指两前轮之间的连线与两后轮间连线不平行所形成的夹角。当右侧轮距大于左侧轮距时，此角度为正，反之为负。轴距变化，可以引起推力线歪斜，从而产生推力角。

如图第三十页，共四十八页，2022年，8月28日第三十一页，共四十八页，2022年，8月28日9.轨迹宽度偏差

轨迹宽度偏差是指左前轮和左后轮与地面接触点之间的连线，同右前轮和右后轮与地面接触点之间的连线的夹角。当后部宽度超过前部宽度时，此角度为正。

如图第三十二页，共四十八页，2022年，8月28日第三十三页，共四十八页，2022年，8月28日注意事项：车轮定位小结；车轮平衡小结。故障情景：有一轿车的轮胎磨损严重，且伴有方向发抖想象，试分析其原因并制定故障诊断维修流程图（故障树形式）。第三十四页，共四十八页，2022年，8月28日任务三：底盘测功1.汽车动力性台架试验的意义及试验设备动力性台架试验----主要是测量在用车驱动轮的输出功率和驱动力。通过测量驱动轮的输出功率和驱动力，可以评价汽车的动力性能、判断发动机功率的变化程度、判断传动系统的效率。汽车动力性台架试验是在底盘测功机（滚筒式的试验台）上进行的。在底盘测功机上，不仅可以测试不同正况下的驱动轮的输出功率和驱动力，还可以进行滑行性能测试、加速性能测试、车速表校验和里程表校验等试验。

第三十五页，共四十八页，2022年，8月28日2.底盘测功机的型式：第三十六页，共四十八页，2022年，8月28日3.底盘测功机的构成：主要由滚筒、机械部件、功率吸收装置(即测功装置)、测量控制系统、附属设备等几部分组成。第三十七页，共四十八页，2022年，8月28日1）滚筒及机械部件(1)滚筒一种大直径、单滚筒的型式---其滚筒直径多在1500mm~2500mm之间。滚筒直径越大，模拟路面的效果就越好。但直径过大则设备太笨重，占地面积大，安装也不方便。双滚筒结构的试验台。滚筒直径比大滚筒要小得多，一般在185mm~400mm之间。滚筒不能做得太小，否则将会增大滑转率、滚动阻力和滚动损失功率，还会提高轮胎的温度。试验车速160km/h----滚筒直径>300mm;

试验车速200km/h----滚筒直径>350mm。滚筒表面的处理----光滑的滚筒、涂复层的滚筒。第三十八页，共四十八页，2022年，8月28日(2)飞轮为了能够在试验台上检测汽车的加速性能和滑行性能，需要模拟汽车行驶时的惯性。为此可以在测功机上安装一套飞轮组，按照不同汽车的质量配以相应重量的飞轮4。飞轮与滚筒的结合与断开由电磁离合器12控制。(3)举升器

第三十九页，共四十八页，2022年，8月28日2)功率吸收装置功率吸收装置(测功器)--是给汽车的驱动轮加载的装置。在做台架试验时----模拟汽车在路面行驶时阻力---人为地给汽车驱动轮施加大小可调节的负载。测功器---根据负载种类的不同，分为水力测功器、电力测功器、电涡流测功器三种。水力测功器---是以水的阻力作为负载的。电力测功器---是以发电机作负载，也就是将汽车的驱动功率转变为发电机的电功率。电涡流测功器---是以转子旋转时产生的涡流阻力矩为负载的装置。第四十页，共四十八页，2022年，8月28日3)测量控制系统组成：测力装置、测速装置、控制与显示装置。(1)测力装置:根据作用力和反作用力的原理，当转子转动受到电涡流的阻力矩时，定子也会受到大小相等、方向相反的力矩。所以我们只要测得定子所受的反力矩，就可以知道转子受的涡流力矩。常用的测力装置有以下两种。①测力杆式电涡流测功器的定子是浮动安装----在定子表面固定一个测力杆2---将测力杆压在一个压力传感器上面3-----当定子受到反作用力矩时----通过测力杆对传感器施加一个压力。测力杆的长度是一定的，从而可以通过传感器受的力，计算出汽车在各种不同工况下驱动轮的驱动力。第四十一页，共四十八页，2022年，8月28日②平衡锤式它的定子也不是固定安装的，一个较重的金属平衡锤与定子固定连接。当转子转动时，定子受到反作用力矩，但因平衡锤较重，定子及平衡锤不会象转子那样无限旋转下去，而只是偏转一个角度。偏转方向与转子转动方向相反。定、转子间作用力矩越大，这种偏转的角度也越大（刻度盘读数）。第四十二页，共四十八页，2022年，8月28日(2)测速装置(3)控制与显示装置控制系统与显示装置都集中在一个控制柜内。控制系统的核心是一台计算机。它承担底盘测功机的数据采集、数据处理、显示打印和操作控制等项任务。传感器输出的模拟量信号(如压力传感器和测速发电机的信号)，都需经过放大和A/D转换，再送入计算机进行数据处理。传感器输出的数字信号(如光电编码器或霍耳元件式速度传感器输出的脉冲信号)，则要经过光电隔离等环节后送入计算机处理。驱动轮输出功率PK可由驱动力F和车速V按下式计算：第四十三页，共四十八页，2022年，8月28日4)辅助设备(1)纵向约束装置汽车在底盘测功机上试验时，为了使驱动轮稳定地运转在滚筒上，防止汽车可能出现的前后左右移动或者万一冲出试验台，必须加以一定的约束。对于单滚筒试验台，必须用钢索拉紧，使汽车能够在纵向和侧向固定；对于双滚筒试验台，可用钢索或者用三角木块(或档铁)顶住从动轮前后。(2)风冷装置实验时汽车与空气没有相对运动，发动机发热、轮胎发热的冷却，需要用可移动的风机实施冷却，以保证实验的正常进行。第四十四页，共四十八页，2022年，8月28日4.涡流测功器工作原理：

若在线圈中通入直流电---产生较强的磁场---磁力线将经过铁心、转子盘以及定子外壳的一部分形成闭合回路。

当转子转动时，