汽车操纵稳定性能与检测

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•知识链接
• 为了提高汽车的转向操纵稳定性、轻便性，确保车辆直线 行驶和自动回正，减少轮胎的磨损，汽车车轮和主销都设计了 多种角度参数，统称车轮定位参数。
• 由于汽车的转向车轮一般在前轮，在前轮上设计了前轮前 束、前轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角等参数，统称为前 轮定位。
• 后轮定位包括后轮前束和后轮外倾角。前后轮定位统称为 车轮定位，乘用车一般称之为四轮定位。
•图 5-1-9 汽车推力角
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•二、汽车常见行驶故障与四轮定位参数之间 的关系
• 如果汽车车轮定位参数失准，会引起汽车的行驶故障。表 5-1-1 列出了汽车常见行驶故障与四轮定位参数之间的关系。
•表5-1-1 汽车常见行驶故障与四轮定位参数之间的关系
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•三、常见车型四轮定位参数标准
• 当车轮定位参数任意一项不符合技术要求时，都会对汽 车的行驶性能产生不利影响，甚至影响汽车行驶安全，所以 要定期对汽车车轮定位进行检测和调整。几款车型的车轮定 位参数见表5-1-2。
• 主销内倾角一般为 5 ～ 8°（有的达到 10°），该角度在车辆设 计时已决定，是不可调节的。但主销内倾角不宜过大，否则会加速轮胎 的磨损。
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•4．主销后倾
• (1) 主销后倾角
• 从侧面看车轮，主销在纵 向平面内向后倾斜一定角度。通 过主销中心的垂线与转向节主销 轴线形成的角度称为主销后倾角 ，如图 5-1-5 所示。当主销向后 倾斜时为正后倾角，主销向前倾 斜则为负后倾角。现代汽车的主 销后倾角一般为0 ～7°。
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•5．退缩角
• 退缩角也叫车轴偏角，是指左右 车轮轴线偏离理论轴线所形成的角度 ，如图 5-1-6所示。正常情况下，左、 右车轮轴线应与汽车纵向中心线完全 垂直，退缩角为零。出现退缩角多是 由于车辆遇到严重碰撞，所以退缩角 是一个故障参数，反映了车辆左右两 侧轴距的变化。
•图 5-1-6 退缩角
•1．检测前的准备工作
• (1) 检查轮胎
• 在将被检车辆开上举升机之前，检查四个车轮的胎压是否正常，若 不符合标准须调整为被测汽车规定的胎压，胎面磨损基本一致，并清除轮 胎表面和花纹中的泥沙，若花纹磨损严重或磨损不一致应予以更换。
• (2) 检查底盘的其他装置
• 前后悬架系统零部件完好，不松旷；转向系统调整适当，不松旷； 前后减振器性能良好，不漏油；汽车前后高度与标准值的差不大于5 mm ；制动系统正常。 • •
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•2．车轮定位仪
• 通常使用车轮定位仪进行汽车四轮定位和调整。车轮定位仪又称 四轮定位仪，是专门用来测量车轮定位参数的设备。四轮定位仪可以进 行的检测项目包括前轮前束值（角）、前轮外倾角、主销后倾角、主销 内倾角、后轮前束值（角）、后轮外倾角、车辆轮距、车辆轴距、转向 20°时的前张角、推力角和左右轴距差等。
•图 5-1-5 汽车主销后倾
• (2) 主销后倾的功用
• • 主销后倾主要是使前轮在行进过程中具有回正能力。当车轮偏离直线行 驶位置或转向时，路面的横向反作用力相对主销轴线形成迫使车轮自动回正 的稳定力矩。后倾角较大时可提高汽车直线行驶性能，但会使转向盘转向沉 重，同时路面干扰会加剧车轮的前后颠簸。
汽车操纵稳定性Biblioteka 与检 测2024年2月8日星期四
•任务1 车轮定位仪检测汽车操纵稳定性能
任务引入
• 某客户的汽车在行驶一段时间以后出现车轮外倾的现象 ，并导致车轮单侧磨损严重。该客户将汽车送至4S 店进行检 测。 • 对汽车车轮进行定位检测需要了解主要定位参数及检测 标准，掌握汽车车轮定位参数的检测技术，掌握汽车车轮定 位设备和仪器的使用方法，能够对与汽车车轮定位有关的操 纵稳定性能做出评价。
•表5-1-2 几款车型的车轮定位参数
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•四、汽车车轮定位仪的结构和工作原理
•1．需要进行四轮定位的车辆
• 新车驾驶 3 000 km；安装新的轮胎；碰撞事故维修；换装新的悬架或
与转向系统有关的配件后。 • 另外，在车辆使用一段时间后，发现有以下现象，应该考虑进行车轮 定位，检测参数是否偏差太大，以便及时进行调整。 • (1)车辆直行时转向盘是偏的。 • (2) 双手离开转向盘时车辆会向左或向右偏滑。 • (3) 车胎磨损不正常、有严重吃胎的现象。 • (4) 正常行驶时车身跳动不稳。 • (5) 正常行驶时转向盘左右晃动。 • (6) 行驶时有浮游的情形。 • (7) 车辆正常行驶时有杂音或怪声。
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•图5-1-13 转向盘及制动踏板的固定
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•(6) 安装车轮卡具
• 用举升机将汽车举升 0.5 m。松开卡具的卡紧旋钮，将 车轮卡具手柄向上并且垂直于 地面，拉伸上下滑杆使车轮卡 具刚好卡在轮辋的凸缘上（图 5-1-14），然后拧紧卡紧旋钮 使其固定，并检查安装是否牢 固。
•图5-1-14 车轮卡具的安装
• 汽车前、后轴都可能出现退缩角，实际校验时主要是针对前轴。当前轴的 右侧轮在左侧轮后面时，退缩角为正值；反之，退缩角为负值。
• 由于安装误差形成的微小退缩角对车辆行驶并不会造成很大影响。若因碰 撞事故导致前、后退缩角之和超过 0.2°，驾驶员就会在驾车过程中感觉到跑偏
，跑偏方向朝向轴距较小的一侧。此时其他定位参数（如主销后倾）也可能发生 变化，必要时需先对车架（大梁）进行校正，再用车轮定位仪校验各定位参数。
•图 5-1-1 汽车前轮外倾
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• （2） 前轮外倾的功用
• ① 前轮外倾将使车轮接地点靠近主销轴线的接地点，从而减小转向 力矩，可使转向操纵轻便。 • • ② 若前轮无外倾，则满载时，车桥和悬架系统可能因承载变形，而 出现内倾。前轮内倾一方面会加速轮胎的偏磨损，另一方面路面对车轮的 垂直反力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加大外端小 轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低了它们的使用寿命。前轮外倾角过大也 会引起轮胎的单边磨损，前轮外倾角过大和过小的危害如图 5-1-2 所示。
• 四轮定位的作用是使汽车保持稳定的直线行驶、转向轻便 ，并可减少汽车行驶中轮胎和转向机件的磨损。
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•一、车轮定位参数及作用
•1．前轮外倾
• （1） 前轮外倾 • 从汽车的正前方看去，前轮中心平面与地面并不垂直，而是 倾斜一个角度（图5-1-1），这种现象称为前轮外倾。呈现“八”形 的称为负外倾，朝向相反的则称为正外倾。
• (2) 前轮前束的功用
•前轮前束（俯视图）
• 前轮前束的作用是消除车轮外倾造成的轮胎侧向力。车轮在向前滚动时 ，外倾角和前束产生的侧向力是相反的。如果两个参数配合得当，便可以减少 侧向力的作用，减少轮胎磨损。
• 正（负）前束太大会造成外（内）侧胎肩部磨损和转向不稳定。
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•3．主销内倾
• (1) 主销内倾角 • • 在装配主销时，主销的上端略微内倾，使主销轴线延长线 和路面相交点与轮胎中线和路面相交点很接近。通过该交点的垂 线与真实或假想的转向节主销轴线在垂直于车辆纵向对称平面的 垂面上的投影锐角，就是主销内倾角，如图 5-1-4 所示。
• 传感器是执行车轮定位参数检测的主体，可将检测到的 车轮定位数据在50 m内以无线传输方式传送给接收器。电池 是传感器的电源。水平仪用于检测时调整传感器的水平位置 ，以确保检测精度。安装车轮卡具时可通过旋转卡紧旋钮使 其卡紧在轮辋上。
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•图 5-1-12 车轮卡具
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•五、利用车轮定位仪检测定位参数的方法
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•(7) 安装传感器
• 传感器安装前要检查电 池电量是否充足。将 4 个传感 器按照对应车轮的位置安装到 卡具上，如图 5-1-15 所示， 位置错误将使定位仪不能正常 工作。在传感器的定位轴上涂 •抹稀润滑油（不能涂抹黄油 ），以防止多次安装拆卸造成 定位轴磨损，导致无法准确安 •装到位，影响测量精度。
•图 5-1-4 主销内倾角
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• (2) 主销内倾的功用
• ①主销内倾使得主销轴线延长线与路面交点到车轮中心面的距离减 小，这样在车轮偏转时，路面作用于车轮上的阻力矩会减小，从而减轻 车轮传到转向机构的冲击力，使车辆的转向操纵较为轻便。
• ②保持车轮直线行驶的稳定性
• 转向轮由中立位置偏转一个角度时，轮胎的最低点将沿圆弧旋转。 圆弧所在平面应和主销轴线相垂直，也就是和路面相倾斜。车轮以主销 为中心回转时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮的下边缘 并不能陷入坚实的道路，最低点仍在路面上，而是转向车轮连同整个车 辆前端向上抬升了一定高度，此时由于车辆自身的重力，迫使车轮自动 回正直线行驶，主销内倾起到抵抗车轮偏离直线行驶的稳定作用。
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•图 5-1-11 与定位仪配套的举升检测台
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• (3) 车轮卡具组的组成及作用
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• 车轮卡具组共有 4 组，每组均包括一个车轮卡具、传感 器、电池、水平仪和卡紧旋钮。在没有用车轮定位仪进行检 测时，车轮卡具组应存放在主机柜上，检测时再安装在每个 车轮的轮辋上。
• 车轮卡具是安装传感器、电池和水平仪等的支架，如图 5-1-12所示。
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• (3) 热车
• 起动发动机并预热至正常的工作温度。
• (4) 举升检测台
• 确定举升检测台两个承载板的间距与被测车辆的前后轴距一致，然后 将举升检测台降至最低位置，清除举升检测台上的杂物，插好转角盘和滑板 的固定销，为汽车上台做好准备。
• (5) 上车
• 将被检车辆挂入 1 挡，调正方向后缓慢驶上检测台，前轮停在转角盘 中心位置，后轮停在滑板上，变速器手柄置于空挡，拉紧手刹，发动机熄火 ，待驾驶员离车后用专用固定架将转向盘及制动踏板固定，如图5-1-13所示 。
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•图 5-1-10 车轮定位仪主机
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•(2) 举升检测台的组成及作用
• 如图5-1-11 所示，与定位仪配套的举升检测台主要由一 次举升架、二次举升架、承载板、前轮转角盘和后轮滑板等组 成。举升架的作用是将汽车举升到适合检测的高度。 • 承载板是检测时承载和停放被测车辆的平台。转角盘在 检测过程中用于按照检测要求调整转向车轮的角度，以确保检 测精度。后轮滑板可使被检车辆停放在承载板上并保持自由滑 动状态。
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•6．后轮外倾和后轮前束
• 为提高车辆高速转向时的操纵 稳定性，汽车后轮常常设计成负的 外倾角，这有利于增加车轮接地点 的跨度，形成转向不足，增加汽车 转弯时的横向稳定性。因为大部分 汽车采用前轮驱动，后轮只是从动 轮，汽车驱动力 F 通过传动轴作用 于后轴（图 5-1-7）。
• 若后轮无前束，当汽车高速行 驶时，在驱动力 F 的作用下，后轴 将产生一定的弯曲，使后轮出现前 张现象。因此，往往会预先给后轮 设定一个负前束或较小的正前束， 以减少高速行驶时轮胎的磨损。
• 车轮定位仪主要分为主机、举升检测台和车轮卡具组三部分。
• (1) 主机的组成及作用
• 车轮定位仪的主机如图 5-1-10 所示，主要由计算机、显示器、键 盘、鼠标、蓝牙接收器、打印机和主机箱等组成。计算机内配有操作程 序和数据处理的专用软件，储存了世界各地生产的 2万余种汽车车型的 车轮定位参数数据库。
•图5-1-7 汽车后轮受力图
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•7．推进线与推力角
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• 推进线是一条有方向的直线，从后轴中点出发，其方向 由左、右后轮前束角共同决定，所以推进线方向是后轮实际 行进方向。推进线与汽车纵向几何中心线之间的夹角称为推 力角α，如图 5-1-8所示。
•图5-1-8 汽车推力角
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• 在理想情况下，若两后轮的前束对称，后轴也无退缩角时，推进线与几 何中心线重合，如图 5-1-9（a）所示，但推力角为零，则汽车存在侧向运动 的趋势。若两后轮的前束不对称，如图 5-1-9（b）和（c）所示，就会出现 推力角，其值为两前束角的平均值。推力角α 偏右为正，偏左为负。若后轴 存在退缩角而前束值正确，也会形成推力角，如图 5-1-9（d）所示。
• ③车轮 存在负外倾 也可以与拱 形的路面相 适应。
•图 5-1-2 前轮外倾角过大和过小的危害
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•2．前轮前束
• (1) 前轮前束
• 前轮前束指轮胎前面与后面横 向距离之差，如图 5-1-3 示。两轮前 边缘距离为 B，两轮后边缘距离为 A ，二者之差（A-B）为前轮前束值。 当车轮后边缘距离比前边缘距离大时 ，为正前束，反之为负前束。前轮前 束还可用车轮与正前方偏移的角度来 表示，称为前束角。