案例分析之四轮定位

车辆转向桥在保证汽车转向功能的同时，应使转向轮有自动回正作用，以保证汽车稳定的直线行驶。即当转向轮在偶遇外力作用发生偏转时，一旦作用的外力消失后，应能立即回到原来直线行驶的位置。这种自动回正的作用是转向轮的定位参数来保证的。

1.主销后倾角设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有一个向后的一个倾角，即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。

1．1主销后倾角能形成回正力矩。当主销具有正的后倾角时，主销轴线与路面交点将位于车轮与路面接触点的前面。因此，车轮是从前方被拉着前进的，这个拉力减少车轮的干扰力，从而保持直线稳定行驶。当汽车直线行驶时，若转向轮由于转向操作或受到外力作用而有偏转，这就产生了侧向力（如图示F2和F′2），它的方向正好与转向操作力及其它外力的方向相反。这时，由于主销后倾角产生的拖距，这些侧向力起到围绕主销轴线旋转力的作用，T=F2×拖距L，驱动力（离心力）P越大，反作用力的分力（侧向力）F2也就越大，所产生的回正力矩T也就越大。任何作用在销轴上的力都将使车轮偏转到与加力方向相同的位置。在此力矩T作用下，将使转向轮回到原来的中间位置，从而保证车辆的直线行驶，故此力矩T称为稳定力矩。

但稳定力矩不宜太大，否则在转向时为了克服该稳定力矩，驾驶员要在转向盘上施加较大的力（即转向沉重），而且太大的主销后倾角会造成操作方向后回正太快。因稳定力矩T的大小取决于主销轴线延长线与轮胎着地点之间力臂的长短（即拖距的大小）。而力臂的长

短以取决于主销后倾角的大小，现在一般采用的后倾角不超过2-3度，现代高速汽车则于轮胎气压降低，弹性增加，而引起稳定力矩增大，因此后倾角可以减小到接近于零，甚至于是负值。一般情况下，车辆是向着后倾角较小的一侧跑偏。

1．2正的主销后倾角使左前心轴（转向节羊角）在左转向时向路面倾斜，这种转向节的向下运动会使轮胎压进地面，由于这是不可能的，所以左悬挂和底盘被升起，产生了一个使方向恢复回正的扭矩，由于这个扭矩的作用试图使车身回到水平位置并且保持车辆的直线行驶，保证了车辆的直线行驶的稳定性。过大的正的主销后倾角增大了左转向时左前心轴（转向节羊角）向下倾斜，这增加了底盘的升高，因此过大的主销倾角增大了转向用力，即转向会沉重。在右侧心轴也有同样的情况，只不过是右侧心轴向下倾斜。

过大的主销后倾角可能导致不平顺的行驶状况，因为主销中心线实际上可能是指向一些路面不平处的，在低速行驶时大的主销后倾角会导致前轮左右摆振。小角度的主销后倾角或负的后倾角可减小这种情况的发生（提高低速平顺性）。

正的主销后倾角多用于大多数的前轮驱动的车辆。一些厂家建议左前轮的正主销后倾角比右边的小一些平抵消由路拱引起的转向拉力。如果主销后倾角用来抵消路拱的影响，两只前轮的外倾角应相同。正的主销后倾角的重要性有以下几点：

正的主销后倾角有助于前轮在转向后回到直线行驶的位置

正确的主销后倾角能改善车辆的方向稳定性

过大主销后倾角导致行驶不平顺

过大的主销后倾角加剧前轮摆振

左前轮可以调节的小点的主销后倾来抵消路拱的影响。

当后悬挂弹簧弹性减弱或车辆过载时，前轮的正的主销后倾角会变大，这就解释了为什么卡车严重过载时前轮可能发生摆振。如果有人提高了后悬挂的高度并超过了厂家规定，前轮正的主销后倾角变小，这时前轮主销后倾角可能会由正变负或减小，这就解释了当后悬挂升高时，车辆的方向稳定性和控制性会降低的原因。大多数前轮驱动的车辆采用麦弗逊式前悬挂并设置较小的正主销后倾角。因此滑柱上支座向后倾斜。对于这种悬挂，如果它的高度降低，后倾角变小。升高则后倾增大。

负的主销后倾角无助于在转向后前轮的回正

负的主销后倾角导致方向失稳并减弱对方向的控制

负的主销后顷角消除了前轮的摆振

负的主销后倾角减轻了传到悬挂与底盘的路面冲击。

2.主销内倾角（SAI）主销在汽车的横向平面内，其上部向内倾斜而产生一个角度，即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角，称为主销内倾角。

2．1主销内倾角也有使车轮自动回正的作用。当转向轴线向车辆中心倾斜并且车轮处于直行位置时，转向节的高度距离底盘最近。由于重力的作用，这使得车辆的高度被降低，当转向轮在外力作用下同中间位置偏转一个角度时，每个转向节沿一条弧线运动，车轮的最低

点将下陷入路面以下。但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮边同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度。这样，汽车本身的重量有使转向轮回到原来的中间位置的效应。

2．2因为转向轮以转向主销轴线为中心，以主销偏距为半径向左或向右转动。转向阻力以偏距为力臂作用于主销轴线，产生一个阻碍转向的力矩，主销偏距越大，此力矩越大，即转向阻力也就越大。主销的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减小（即偏距减小），从而可减少转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便。

2．3主销内倾角可减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。如果偏距过大，由于驱动或制动的力就会在转向轴线周围产生一种扭矩，其扭矩的大小与偏距的大小成正比关系。同时，对车轮施加的任何路面冲击都会使方向盘突然跳动或反冲。这些现象可以通过缩小偏距量来得到改善。如果汽车左右轮主销内倾角不同的话，行驶时，车辆将向内倾小（在偏距）的车轮一侧跑偏。但这个距离不宜过小，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磨擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且加大了轮胎的磨损。因此，一般内倾角不大于8度。主销内倾角是在前大梁设计中保证的，由机械加工来实现。麦弗逊式悬挂有一个较大的主销内倾角（13-18度），比后轮驱动车辆的双横臂悬挂的内倾角（6-8度）大一些。前轮驱动车辆需较大的主销内倾角以获得方向稳定性，主销内倾角较大即主销偏距较小（零或负），用以

防止因刹车或驶过障碍路面造成的转向轮冲击传到方向盘，并减小因突然加速时的驱动力绕主销产生的力矩转向。由于主销内倾角有助于维持前轮处在中间位置，因而它实际上减少了对大的正主销后倾角的需求。

3.车轮外倾角除了上述主销后倾角与主销内倾角两个角度保证汽车稳定直线行驶外，前轮外倾角也具有定位的作用。车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。车轮外倾角是轮胎磨损角之一。在早期的汽车中，给正的车轮外倾，以便改善前桥的耐用性前使轮胎与路面成直角接触，以防止因道路中间比两边高而造成的轮胎不均匀磨损。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，这将加速汽车轮胎的偏磨。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，加重了外端及轮毂紧固螺母的负荷，降低了它们的使用寿命。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。但是，外倾角也不宜过大，否则会使轮胎产生偏磨损。在高速行驶急转弯时，离心力促使车辆重心向转向外侧移动，车辆较多的重量转移到车辆的外侧的车轮，因而弯道外侧的前悬挂受压向下移而内侧向上提高。这时，内侧轮的正外倾角减小而内边缘得以与路面较好地接触以阻止侧向打滑。同时，外侧车轮向正外倾角更大的方向倾斜，这使车轮外边缘得以与路面较好地附着以阻止侧滑。经常高速转向易使胎冠边缘磨损。在现代汽车中，悬架和车桥的强度比