某型全地形车独立悬架设计(机械CAD图纸)

某型全地形车独立悬架设计
摘要
悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性的连接起来。

它最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。

本文是以北极星运动家ACE 全地形车的前麦弗逊式悬架为基础设计的，目的是为了检验大学四年的学习成果并为将来走上工作岗位打下坚实的基础。

所做的说明书中包括轿车前悬架的选型、减振器的选型及计算、弹性元件形式的选择计算及选型、导向机构的设计，横向稳定杆的设计计算和车轮定位参数的确定。

经过查阅大量的资料，以及结合所学知识，对该前悬架进行了方案论证、结构方案分析以及设计计算。

设计中包括了减振器、弹性元件和横向稳定杆的各项参数确定，包括主要参数的选择计算、受力情况、强度校核等。

在最后，对本次设计做出总结。

设计中包括计算机辅助设计CAD绘图（零件图、装配图），翻译外文资料一份，设计说明书一份。

关键词：麦弗逊式悬架，导向机构，减震器，螺旋弹簧，横向稳定杆
Abstract
The suspension is one of the modern automobile assembly, frame (or body) and the axle (or wheel) flexible connection up. Its primary function is to pass the role of force and torque between the wheels and the frame (or body) to ease the load of the road to pass the impact of the frame (or body), the attenuation caused by the vibration of the bearing system ensure riding comfort.
This article is based on the all-terrain vehicle called Polaris sportsman ACE ’s front mcpherson independent suspension, the purpose is to lay a solid foundation for the future go to work for the learning outcomes of the inspection four years of college. Made to the instructions included in the suspension in the front of the car selection, the selection and calculation of the shock absorber, the choice of the form of the elastic element calculation and selection, guiding mechanism design, design and calculation of the stabilizer bar and wheel alignment parameters to determine . Access to large amounts of data, and combine the suspension of the former demonstration program, the structure of program analysis and design calculations. The design includes a shock absorber, the elastic element and the horizontal stabilizer of the parameters identified, including the choice of the main parameters to calculate the forces and strength check. Finally, make a summary on the design.
It contains computer aided design of CAD drawing (part drawing & assembly drawing), a piece of translation of foreign materials, a piece of design instruction.
KEY WORDS: mcpherson independent suspension, guide mechanism, absorber, absorber springs, stabilizer bar
目录1 引言1
1.1 研究的目的及意义1
1.2 全地形车的国内外研究现状2
1.2.1 国内研究现状2
1.2.2 国外研究现状3
1.3 车辆悬架系统的国内外研究现状3
1.3.1 国外车辆悬架系统的研究现状3
1.3.2 国内车辆悬架系统的研究现状4
2 悬架设计的要求与步骤6
2.1 悬架设计的要求6
2.2 悬架设计的一般步骤6
3 悬架主要参数的确定8
3.1 所选车型原始数据8
3.2 麦弗逊式独立悬架8
3.3 车辆悬架车轮的定位参数9
3.3.1 车轮外倾角9
3.3.2 车轮前束角10
3.3.3 主销后倾角12
3.3.4 主销内倾角14
3.4 悬架弹性特性16
3.4.1 悬架静挠度和动挠度的选择16
3.4.2 悬架的弹性特性18
3.5 悬架的侧倾特性19
3.5.1 悬架侧倾中心高度与轮距变化19
3.5.2 侧倾角刚度的计算20
3.5.3 汽车稳态转向时车身侧倾角及侧倾角刚度在前、后悬架上的分配22
4 独立悬架导向机构的设计24
4.1 对独立悬架导向机构的要求24
4.1.1 对前独立悬架导向机构的要求24
4.1.2 对后独立悬架导向机构的要求24
4.2 悬架的抗制动点头性能分析与计算25
4.3 独立悬架导向机构的受力分析与强度计算26
5 悬架主要元件的设计28
5.1 悬架中的弹性元件28
5.1.1 弹性元件的选择28
5.1.2 弹性元件的设计计算28
5.2 减振器主要参数及尺寸的选择30
5.2.1 筒式减振器的类型30
5.2.2 减振器主要性能参数的选择30
5.3 横向稳定杆的设计32
6 结论33
参考文献34
致谢36
1 引言
1.1 研究的目的及意义
全地形车，英文全称为“All Terrain Vehicle”，是近几年兴起的集休闲、竞技、娱乐为一体的实用型车辆[1]。

由于全地形车可以行驶在情况恶劣的各种路面上，因此其军用潜力非常的巨大，且部分发达国家已经为其特种部队配备用于侦探、移动攻击等为目的的全地形车[2]。

在现代车辆的设计中，悬架系统是车辆底盘最重要的部件之一，更是需要应付各种复杂路面的全地形车的核心部件。

只有底盘配备了性能优良的悬架系统，才会得到性能优良的整车。

车辆悬架是保证车轮与车身之间具有弹性联系并且能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动等一切传力连接装置的总称。

主要作用是缓和行驶中由不平路面引起冲击力；保证货物的完好和乘坐人员的舒适；迅速地衰减由弹性系统引起的车辆振动；使车辆在行驶中保持稳定的姿态，以提高操纵稳定性；传递垂直反力、纵向反力和侧向反力及其力矩到车架上以保证车辆行驶平顺性；当车轮相对车身架跳动尤其在转向时车轮的运动轨迹符合一定的要求，即悬架起导向作用[3]。

悬架主要是由弹性元件、导向机构、减震器和横向稳定杆组成。

如图所示：
图1.1 悬架结构图
悬架系统的主要研究目的是改善整车操纵稳定性和行驶平顺性[4,5]。

对车辆悬架系统的研究包括两个领域：一是影响车辆平顺性的悬架特性研究，二是影响车辆操纵稳定性的悬架特性研究。

前一领域主要是关于车辆弹性元件和减振器在道路不平度作用下其力学性能的研究，即悬架系统的动力学。

悬架系统的动力学特性直接影响车辆的动力学性能。

后一领域主要是研究在车轮与车身之间相对运动时，悬架系统导向机构对车轮的定位和运动以及转向系统产生运动学性能的影响，即悬架系统的运动学。

如果考虑衬套等柔性连接件的情况，那么悬架系统的主要参数车轮定位等将受到由路面传递到轮胎的力和力矩进而产生变化，这种悬架运动学特性即悬架系统弹性运动学。

伴随各式独立悬架的出现和大量橡胶支承元件的采用，在行驶过程中车轮的定位参数会相应地在运动学和弹性运动学方面产生变化，这些变化会对车辆的操纵稳定性影响重大。

因而在车辆悬架系统的设计和开发的过程当中，研究悬架系统的运动学以及其弹性运动学，这些在改善车辆操纵稳定性的方面，都具有十分重要的意义[6]。

全地形车主要行驶在情况恶劣的各种路面上，所以它的通过性和舒适性成为全地形车设计的关键所在。

悬架是保证汽车的操纵稳定性、舒适性、平顺性和通过性等性能的关键部件，同时悬架的设计直接影响着轮胎的使用，设计时要重点关注减少轮胎的磨损和提高悬架系统与转向系统零部件的使用寿命[7]。

因此对悬架的设计就是对全地形车设计的核心工作之一。

要设计出适合ATV 的悬架就需要考虑对悬架系统参数整定的两方面问题：1)单个悬架参数的大小；2)前后悬架参数之间应满足一定的匹配关系，制动和加速时车身应具有抗“仰头”和抗“点头[8]。

综上所述，对全地形车独立悬架的研究对改善其行驶平顺性、操纵稳定性、舒适性和通过性都有着十分重要的意义。

1.2 全地形车的国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
在我国，全地形车行业得到了快速的发展，据国家汽车工业协会2005年的一项调查，我国在册的ATV总装厂已达122家，它们散布在全国的六大省市：上海、浙江、江苏、广东、重庆、山东。

厂商的数量已远远超过了美国、日本的生产厂家的总和，数量之多，是其他国家难以相比的。

某些厂家虽然获得了初步的成功，但相对国外那些世界大厂，国内的技术还不能与之相比，行业的整体研发水平仍相对落后。

除了建设（其有ATV军品任务，有国防科工委的资金支持）在做开发以外（包括发动机的开发），其余均是“拿来主义”。

目前国产的全地形车多数属于低端产品，技术含量低，在开发过程
中，没有进行充分的研究分析计算和校验考核，许多车型是“克隆”或在不改变车架和发动机等核心技术的“整容”。

因此其技术水平的落后，使得产品竞争力低，利润低，许多企业因此而步入困境[9][10]。

1.2.2 国外研究现状
在学术研究方面，国外的文献主要涉及全地形车驾驶安全[11]和控制[12]方面的研究，日本的Junya等人对崎岖路面上的独立悬架汽车的转矩控制方法及独立悬架的全地形车进行了在整车方面研究，模拟了数值车辆在粗糙地面上的运动，认为比垂直负荷粗糙地面行驶效果要好[13]。

加拿大的J．Batelaan设计了一种适用于所有越野车的高效率悬架系统，经过测量负载能力均高于预期值且滚动阻力小[14]。

所以对于悬架的设计对于驾驶安全和控制有着重要的意义。

1.3 车辆悬架系统的国内外研究现状
1.3.1 国外车辆悬架系统的研究现状
国外的发达国家对车辆悬架系统运动学的发展在独立悬架的产生之时就早已随之出现。

此外于上世纪的80年代车辆悬架系统弹性运动学也应运而生。

德国车辆专家Prof.J.Reimell主编的《汽车底盘基础》详尽地对悬架系统的车轮定位参数做出了准确的定义，分析其作用以及整车操纵稳定性所受到的变化。

通过对悬架系统运动学以及悬架系统弹性运动学的研究，讨论了随车轮跳动而导致其定位参数的改变，阐述了各弹性部件以及由于轮胎和路面之间力和力矩所引起的车轮定位参数的变动，另外对代表车型的车轮定位值进行了实际测量，因而可以用此来进行整车操纵稳定性的评价。

同时对车辆各种悬架的结构选型、参数选择以及计算方法都做出了大量的论述[15]。

德国车辆专家阿达姆·措莫托所编的《汽车行驶性能》[16]一书以及日本车辆专家安培正人所编的《汽车的运动与操纵》[17]一书系统地描述了车辆悬架系统运动学对整车操纵稳定性和行驶舒适性所能够产生的可能影响，他们在研究悬架系统运动学对车辆的行驶性能和整车操纵稳定性的影响方面做出了比较系统的开创性贡献。

英国车辆专家John C.Dixon所编写的《Suspension Geometry and Computation》系统地介绍了车辆悬架系统的发展历史及其发展现状，该书从路面对车辆悬架系统的影响和轮胎变形对车辆悬架系统的影响出发对悬架的各种运动特性作出了十分深入的探讨和研究。

在悬架的运动分析中，针对汽车不同的使用工况以及不同悬架结构形式下车辆的操纵稳定性的影响[18]。

德国车辆专家Wolfgang Matschinsky所著的《车辆悬架》[19]一书分别对车辆悬架系统运动学和车辆悬
架系统弹性运动学进行了具体的研究。

对于运动学而言，在车轮跳动时通过使用图解的方法叙述了被化简为多连杆结构悬架系统的运作。

对于弹性运动学而言，作者把橡胶衬套的连接化简成三个相互垂直的弹簧之后，在理论上通过对悬架系统进行建模进而进行了力学分析，由此推导出其变形与力的相互关系。

上世纪的30年代兴起了对于车辆悬架系统动力学的探索。

对车辆悬架系统动力学性能的深层次认知得益于当时振动理论进一步的发展，进而就随之将其推广并且使用在了车辆悬架系统的设计工作当中。

近些年来，国外在非线性悬架系统的振动方面进行了大量的研究。

国外对非线性悬架系统振动的研究相对比较多。

通过使用能量的方法，S.Rakheja将车辆悬架系统非线性的弹性元件和减振器等效处理为线性的刚度和阻尼，并且使用实验的方法分析和研究了其对车辆振动的影响。

另外，经过运用积分的方法，M.M.Haque对车辆悬架系统减振器的非线性阻尼特性作出了仿真研究。

此外，在路面随机激励输入的条件下，Rus L.对车辆悬架系统非线性模型的响应进行了研究和分析。

从上世纪的90年代起，随着信息技术、电子计算机技术、CAD/CAE/CAM技术等广泛地应用到车辆行业，在车辆产品的设计开发和设计水平上都产生了明显和突出的进步，这样便大大缩短了新车型的开发周期。

对于车辆悬架系统的设计层面而言，各种造型设计技术、仿真分析技术、反求工程和AI技术等均已经获得了大面积的推广和应用，同时也带来了非常好的效果[20]。

1.3.2 国内车辆悬架系统的研究现状
上世纪的80年代，是我国进行对车辆悬架系统各种研究的起始阶段，随着各项工作的进展，到上世纪的90年代就已经得到了一定数量的科研成果。

在国内，吉林大学、清华大学、同济大学和北京理工大学等都在车辆悬架系统方面做了大量的探索和研究工作，为我国的车辆悬架系统技术的发展作出了巨大的贡献。

其中，吉林大学的郭孔辉院士著的《汽车操纵稳定性》一书全面、详细而又系统地研究了车辆悬架系统的运动学，率先提出了悬架系统的运动学的研究方向，即需要从侧向力、纵向力转向方面对其作出分析，并且描述了车轮的定位参数对车辆操纵稳定性和乘坐平顺性的影响[21]。

吉林大学的林逸教授等人也分别通过在各刊物上发表论文[22]来介绍自己的观点，其中指明了在解决车辆悬架系统弹性运动学方面问题时的常用办法。

此外，作者重点讲述了悬架系统中橡胶元件的主要性能及其用于车辆独立悬架系统时对整车操纵稳定性和乘坐平顺性的影响。

清华大学的张越今博士所编写的《汽车多体动力学及计
算机仿真》[23]，则深入浅出地讲解了通过使用计算机技术，建立车辆悬架系统的多刚体虚拟样机模型以及对其的计算与分析。

上海交通大学的喻凡所编著的《汽车系统动力学》一书则重点介绍了车辆悬架系统的驱动动力学和制动动力学的相关内容以及现代控制理论，并且结合实际情况叙述了车辆悬架系统的控制和车辆性能的控制等方面的研究[24]。

清华大学王霄锋所编著的《汽车底盘设计》一书全面地讲述了汽车悬架的设计要求和设计步骤。

介绍了独立悬架和非独立悬架，并分别针对汽车悬架弹性元件、减振器和导向机构的分析、计算和设计做出了详细的介绍[25]。

北京理工大学的周长城所著的《汽车平顺性与悬架系统设计》[26]、《车辆悬架设计及理论》[27]和《车辆悬架弹性力学解析计算理论》[28]均系统而又全面地介绍了车辆悬架系统的阻尼匹配、液压筒式减振器的设计及理论、悬架弹簧设计以及油气悬架设计等内容。

为车辆悬架系统的设计提供了十分重要的依据。

西南交通大学的丁渭平所编写的《汽车CAE技术》一书详细地对车辆悬架系统的自主设计作出了归类，重点地讲解了CAE技术对于在车辆悬架系统设计开发方面的应用，同时对悬架系统开发的整个流程及评价标准作出了相应的叙述[29]。

2 悬架设计的要求与步骤
2.1 悬架设计的要求
汽车悬架设计应该满足如下要求：
（1）保证汽车具有良好的行驶平顺性。

使悬架具有合适的刚度，保证汽车具有合适的偏频；具有合适的减震性能（有合适的阻尼特性），与悬架的弹性特性匹配，减小车身和车轮在共振区的振幅，快速衰减振动；悬下质量小。

（2）保证汽车具有良好的操作稳定性。

使汽车具有一定的不足转向特性；转向时车身的侧倾角较小（侧向加速度为0.4g时，轿车的侧倾角一般要求为3°~5°）；在车轮跳动时，使车轮定位参数具有合适的变化规律，使轮胎磨损小。

（3）汽车制动和加速时保证车身具有较小的俯仰角位移。

（4）能够可靠的传递车架（或车身）与车轮之间的所有力和力矩。

零部件质量轻，并且具有足够的强度，刚度和寿命。

（5）结构紧凑，占据空间小。

（6）制造和维护成本低。

2.2 悬架设计的一般步骤
悬架设计主要是满足汽车的平顺性和操作稳定性的要求，汽车悬架设计流程如下。

（1）确定涉及汽车平顺性和操纵稳定性的性能参数，包括：偏频(乘坐频率，单位是Hz)：相对阻尼系数；侧倾增益（侧倾角与侧向加速度的比值，单位是（°）/g或（°）/（m/s2））；转向时内、外侧车轮上的载荷转移；不足转向度（前、后桥侧倾角之差与侧向加速度的比值，单位是（°）/g或（°）/（m/s2））、抗制动点头率等。

需要从汽车总体设计得到如下设计输入：轴距；轮距；前桥和后桥负荷；悬上和悬下质量；质心高度等。

（2）根据上述参数对悬架系统进行设计，确定如下设计参数：侧倾中心高度；弹簧刚度；减振器的阻尼系数等。

（3）计算悬架静挠度，检验偏频是否满足要求。

（4）计算悬架的侧倾角刚度、稳态转向的侧倾角和侧倾增益、稳态转向时在左右车轮上的载荷转移。

（5）计算要求横向稳定杆提供的侧倾刚度。

（6）计算汽车稳态转向的不足转向度，包括计算如下参数：侧倾（引起的）外倾系数；侧倾（引起的）转向系数；侧向力、回正力矩（引起的）转向系数；侧向力、回正力矩（引起的）外倾系数；不足转向度。

（7）对悬架的弹性元件、减振器进行设计和进行强度、刚度校核。

（8）对悬架导向机构进行受力分析，对其零件进行强度、刚度枝核。

（9）对横向稳定杆进行设计和强度、刚度校核。

3 悬架主要参数的确定
3.1 所选车型原始数据
图3.1 运动家ACE实物图
本次设计所选用全地形车原始车型为北极星运动家Sportsman ACE ，下表为运动家ACE的基本数据，也是本次设计的原始数据。

上图3.1为此车辆的实物图。

表3.1 运动家ACE基本数据
发动机类型4冲单缸
排量（CC）550
燃油系统电喷
变速系统/传动方式北极星无级变速高/低/空/倒,轴传动
驱动系统适时全轮驱动/可切换两驱
前减震
前刹车单杠杆液压碟式全轮刹车
前胎258-12; 489
后胎2510-12; 489
轮距(mm) 1562
轴距（mm）1698
干重(kg) 379
长/宽/高(mm) 229012201730
3.2 麦弗逊式独立悬架
本次设计的全地形车悬架是麦弗逊式独立悬架，目前这种悬架应用于绝大多数轿车的前悬架，其在轻型客车上也得到了较为广泛的应用。

麦弗逊式悬架的主要优点包括以下几点：
（1）结构紧凑，占据的空间下，从而有利于加宽发动机舱。

（2）使汽车易于安装横置发动机。

（3）在立柱与车身的连结点、下摆臂与副车架的铰接点上的受力比较小。

其主要缺点包括以下几点：
（1）随着悬架压缩、伸张轮距、侧倾中心、车轮外倾角的变化规律不太理想。

（2）把力和振动传给轮罩内侧板，从而传到汽车前部。

（3）比较难以隔离道路噪声。

隔离道路噪声的主要措施是在立柱与车身的连接点中采用解耦橡胶件。

（4）在活塞杆与其在减振器上端的管道之间作用有较大的侧向力和摩擦力，它们会降低弹簧的缓冲作用。

（5）前轴对轮胎的不平衡度和径向跳动比较敏感。

3.3 车辆悬架车轮的定位参数
3.3.1 车轮外倾角
（1）车轮外倾角的概念
车辆的车轮外倾角是通过车轮中心的车辆横向平面相交于车轮中心平面的直线和地面的垂直线之间的夹角。

对于车轮外倾角而言，当车轮的上端向车辆外侧倾斜，而下端向车辆内侧倾斜时，为正的车轮外倾角，反之为负的车轮外倾角。

（2）车轮外倾角和车辆性能
车辆的车轮外倾角是对车辆操纵稳定性具有重要影响的参数。

当车轮上跳和车轮下
落时的车轮外倾角变化对车辆直线行驶的稳定性、车辆稳态转向行驶的性能和车辆轮胎的磨损都具有比较大的影响。

1）轮外倾角对直线行驶稳定性和稳态转向行驶性能的影响
因为正的车轮外倾角可以使车辆车轮的接地点向内侧缩进以减小其偏距，从而在车辆进行制动受到纵向力的作用时，改善车辆行驶方向的稳定性，这样同时也能减少转向时所需的力矩，可以使车辆转弯轻便，所以有利于改善车辆直线行驶的稳定性。

基于以上的分析，大多数车辆前轮均设计为微正外倾角，一般是1 左右。

车辆后轮外倾角通常是0 ，但是对于某些独立悬架则通常设计为负的车轮外倾角。

另外，车轮外倾角可以减小车轮的侧偏刚度，使其产生外倾推力，增加车辆前轮不足转向的趋势，因此便可以改善车辆的转向特性，并且提高车辆的操纵稳定性。

2）车轮外倾角对轮胎磨损的影响
车轮外倾角对车轮轮胎的磨损具有重要的影响。

若正的车轮外倾角取较大的值，则会加剧车轮轮胎外侧胎肩的磨损；同理，若负的车轮外倾角取较大的值，则会加剧车轮轮胎内侧胎肩的磨损。

因而在对车辆悬架系统进行设计时，将车轮外倾角选为微正值，在车辆悬架系统各部件在受到外界载荷发生变形时，车轮将接近并保持0 外倾角的垂直位置，这样就能减少胎面的滚动阻力和胎冠的非正常磨损，从而提高了轮胎的寿命。

（3）理想的车轮外倾角
车辆车轮上下移动时，引起车轮外倾角变化的原因有两种情况：车辆曲线行驶时车身侧倾造成车轮相对车身运动而引起的车轮外倾角变化和车辆直线行驶时车轮相对车身的垂向跳动而引起的车轮外倾角变化。

对于车辆在曲线行驶的情况而言，随着车身的倾斜，车辆车轮会随之一起发生倾斜，此时车辆的外侧车轮相对于地面就会有向正车轮外倾角方向变化的趋势，因而与车辆内侧车轮相比，降低了承受载荷比较高的一侧车轮的侧偏性能。

为了避免上述情况的发生，在设计车辆悬架系统时要求车轮外倾角的变化应该是：当车轮上跳时，车轮外倾角减小；当车轮下落时，车轮外倾角增大。

但是对于车辆在直线行驶的情况而言，由车辆外倾角引起的外倾推力会造成横向力的产生。

如果车辆行驶路面存在不平度，那么就会引起车轮跳动，此时车轮外倾角会随着车轮的跳动而发生变化。

因此较大的车轮外倾角的变化会导致横向力较大，进而就会恶化车辆的直行稳定性。

在设计车辆悬架系统时要求车轮外倾角应该具有合理的取值范围。

一般情况下，车轮在上下跳动50mm的范围以内，车轮外倾角的变化需要在1~2之内。

（4）车轮外倾角的要求
综上所述，在对该轻型两栖车辆的悬架系统进行设计时，前轮外倾角的要求是：初
始值为1 左右；变化趋势为当车轮上跳时，车轮外倾角减小，当车轮下落时，车轮外倾角增大；范围为车轮在上下跳动 50mm的范围以内，车轮外倾角的变化需要在1 ~2之内。

后轮外倾角的要求是：初始值为0 或负值；变化趋势为当车轮上跳时，车轮外倾角减小，当车轮下落时，车轮外倾角增大；范围为车轮在上下跳动50mm的范围以内，车轮外倾角的变化需要在1 ~2之内。

3.3.2 车轮前束角
（1）车轮前束角的概念
车辆的车轮前束角是车轮中心平面与车辆的纵向中心平面和地面的交线之间的夹角。

对于车轮前束角而言，当车轮的前部向车辆纵向中心平面靠近，而后部向车辆纵向中心平面远离时，为正的车轮前束角，反之为负的车轮前束角。

（2）车轮前束角和车辆性能
车辆的车轮外倾角是车辆悬架系统设计中的重要参数。

当车轮上跳和车轮下落时的车轮前束角变化对车轮轮胎的磨损和车辆直线行驶的稳定性均具有有十分大的影响。

1）轮前束角对车轮外倾角不良影响的补偿
在车辆悬架系统设计中，车轮前束角的主要作用是减小车轮轮胎的磨损，弥补车轮外倾角对车轮轮胎磨损所带来的不利影响。

由于车轮轮外倾角会造成车轮轮胎和路面接触面上各点的线速度不同，即轮胎外侧线速度低于轮胎内侧线速度，而在车辆直线行驶时路面相对车轮轮胎的实际速度相同，因此在车轮轮胎和路面之间出现相对滑动的现象，即车轮内侧形成滑转，车轮外侧形成滑移。

车轮的滑转和滑移不仅会造成车轮轮胎的附加磨损，而且由它所导致的车轮胎面力矩会使轮胎发生偏扭，此外，车轮外倾角会造成左侧车轮和右侧车轮之间存在着反向的侧倾推力，使轮胎的磨损进一步恶化。

通过采用在车辆车轮上增加车轮前束角的方法，就可以克服和消除车轮外倾角所带来的各种不利影响。

在对车辆悬架系统设置适当的车轮前束角之后，就预先使车轮轮胎产生反向偏扭和反向侧倾推力，进而补偿原先由车轮外倾角所引起的轮胎偏扭和侧倾推力，补偿了车轮外倾角引起的不良影响，从而避免了轮胎过度磨损和车辆动力的多余消耗，提高了轮胎的使用寿命和车辆的燃油经济性。

2）轮前束角对车辆直线行驶稳定性的影响。