前轮侧滑的数据分析

前轮侧滑的数据分析

赵绪阁

前轮侧滑的数据分析

车辆的前轮定位参数由四个方面：前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角，各参数之间的配合情况直接影响到方向的操作稳定性、燃油的消耗量、轮胎磨损等问题。目前最简单的检测手段是通过侧滑仪试验台进行的动态检测，检测线上的检测方法，均是利用侧滑仪单一前进行时来测量的，但是我们认为，其单一前进测量的数据合格与否，不能作为前轮定位参数配合状况的判定依据，下面进行分析。

1、前轮侧滑产生的原因

前轮侧滑是由车轮外倾角与车轮前束之间的配合决定的。有的车辆在运行中车轮不是向正前方单纯的滚动，而是前轮将产生横向滑移，其根本原因就是有横向力作用在前轮上。因为力是改变物体运动状态的原因，因此，我们将从力的角度来分析。

1）由外倾角引起的外倾侧向力

设汽车的前轮外倾角为α，当这种车轮在不受约束地在地面上滚动时，车辆将绕着车轮的旋转轴线与地面的交点O滚动（见图1），而实际上由于车轿的束缚，两个车轮只能按给定的方向直线行驶，因此，车轮中心将作用一侧向力F y，把车轮“拉”回到直线行驶方向。与此同时，地面也产生一个与F y方向相反的侧向反作用力Y y，这就是前轮的外倾侧向力，具有负外倾（内倾角）的车轮运动的情况与此相反。

2）由前束引起的前束侧向力

具有前束的车轮，在不受约束地向前滚动时，前轮将偏离原来直线行驶的方向而向内运动，同样也由于车桥的束缚，必须有一个侧向力把车轮“推”到给定的直线行驶方向，同时地面也将产生一个与之相反的侧向反作用力，这就是前束侧向力，具有负前束的车轮运动情况与此相反。

从上述分析可知：前束侧向力与外倾侧向力，作用力的方向相反，作用点均为胎面与地面接触的中心点。因此，我们可以说：任何一个由外倾角引起的侧向力都应有一个相对应的前束侧向力与之相平衡。这就是前束与外倾角的最佳配合。当外倾侧向力与前束侧向力不能相平衡时，车辆在运行中将向侧向力大的方向滑移，这就是转向轮侧滑的原因。

2．利用侧滑仪试验台检测前轮侧滑的基本原理

利用侧滑试验台检测前轮侧滑的基本原理是：当汽车直线行驶通过侧滑板时，由于侧向力的作用，将使滑板产生横向滑动，其移动量既为前轮的侧滑量，侧滑量的大小与侧向力的大小成正比，侧滑的方向与胎面所受到的侧向力方向相反。

当然，我们在讨论利用侧滑仪试验台测量前轮侧滑时，基于以下的两种理想状态：

⑴轮胎是刚性的，即轮胎不存在侧偏特性；

⑵车辆行驶方向垂直于滑板横向移动的方向。另外，对车辆有以下几种技术要求：

①车辆通过滑板的行驶速度不超过3km/h；

②轮胎气压应符合规定值，胎面应不粘有油污、水渍及杂物等；

③不允许在试验台上制动、转向；

④测量时，双手应轻扶方向盘。

由力的分析而明确：当车辆通过滑板时，前束引起的侧滑在前进与后退行驶时，其侧滑量相等，侧滑的方向相反；外倾角引起的侧滑在前进与后退行驶时，其侧滑量相等，侧滑的方向相同。前进行驶时，由正前束引起的侧滑滑板向外移动，负前束则相反；由正外倾角引起的侧滑滑板向内移动，负外倾角则相反。后退行驶时，由正前束引起的侧滑滑板向内移动，负前束则相反；由正外倾角引起的侧滑滑板向内移动，负外倾则相反。

因此：

设：滑板向内移动的侧滑为正(十)

滑板向外移动的侧滑为负(一)

前束引起的侧滑量为X

则：正前束引起的侧滑为负(一)

负前束引起的侧滑为正(十)

外倾角引起的侧滑量为Y

则：正外倾角引起的侧滑为正(十)

负外倾角引起的侧滑为负(一)

汽车前进行驶时的前轮侧滑为A

汽车后退行驶时的前轮侧滑为B

根据两种假设条件，将出现以下几种情况：1) 利用滑板向内移动的侧滑为正(十)的假设我们将分为四种情况加以讨论。

(1) 如果前束为正，外倾角为正

则：A＝—X十Y

B＝X十Y

推导出：

2A

B X -

=

2B

A Y +

=得出关系式：∣A∣≤B，B≥0 (2) 如果前束为负，外倾角为正

则：A＝X十Y

B＝—X十Y

推导出：

2B

A X -

=

2B

A Y +

=

得出关系式：∣B∣≤A，A≥0（3）如果前束为正，外倾角为负

则：A＝—X—Y

B＝X —Y

推导出：

2A

B X -

=

2B

A Y +

-

=

得出关系式：∣B∣≤—A，A≤0（4）如果前束为负，外倾角为负

则：A＝X—Y

B＝—X—Y

推导出：

2B

A X -

=

2B

A Y +

-

=

得出关系式：∣A∣≤—B，B≤0以上四种命题均可逆。

从上面的推导公式可总结出：

由前束引起的侧滑量值均为：

2B

A X -

=

由外倾角引起的侧滑量值均为：

2B

A Y +

=

2) 利用滑板向外移动的侧滑为负(一)的假设，推导过程与上述相同，这里就不加赘言。当然，我们也可有其它的假设，如用滑板向内移动的侧滑为负(一)等，其最终的结论均相同。

3．应用正确的检测方法，充分利用侧滑仪的功能来检测汽车前轮前束与外倾角的配合情况。

我们认为，利用侧滑仪试验台检测前轮侧滑的正确方法为：车辆前进行驶前轮驶过滑板，然后车辆后退行驶前轮驶过滑板。利用上面的推导出的关