汽车四轮定位理论及调整技术研究毕业设计(论文)(编辑修改稿)

汽车四轮定位理论及调整技术研究毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

位参数检测技术经历了早期手工的，复杂的操作过程，发展到以计算机视觉为基础的定位参数检测，增加了测量的精确性，提高了操作效率。 基 于计算机视觉技术的车轮定位参数检测是今后这一领域发展主要方向，国内一些定位仪生产厂家和科研单位正在研究这种基于计算机视觉的 V3D 技术。 该项目目前在我国正处于起步阶段，急需广大科技工作者的共同努力，不断提高国内定位仪的性能和技术水平。 我们相信，随着大家的不懈努力和 V3D 技术的不断完善，中国的四轮定位仪测量技术和产品水平将会迅速地不断提高。 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 6 第三章 汽车四轮定位认识 本文主要是对汽车四轮定位原理及测试系统的研究，所以在本章对汽车四轮定位基础常识和基本理论做简单介绍以便于理解本文的后续内容。 汽车四轮 定位基础常识 随着汽车技术的高度发展，汽车车速不断提高，急加速、急减速、急转向、急制动等动作的出现，汽车后轮在行驶过程中受到的冲击和汽车的载荷，这些都将影响到汽车后轮的运行轨迹。 为了保证汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便、转向轮回正性能良好，以及减少轮胎和机件的磨损、增加汽车行驶的安全性，汽车四轮定位的技术参数逐步受到驾驶人员的重视，同时也为汽车自动驾驶技术的发展提供了有利的条件。 基本常识 (1) 什么是汽车的车轮定位 现代汽车的车轮定位是指车轮、悬架系统元件以及转向系统元件，安装到车架（或车身）上的 几何角度与尺寸须符合一定的要求，保证汽车行驶的稳定性和安全性，减少汽车的磨损和油耗。 (2) 四轮定位维修的好处 ① 增加行驶安全 ② 直行时方向盘正直 ③ 转向后方向盘自动回正 ④ 减少汽油消耗 ⑤ 减少轮胎磨损 ⑥ 维持直线行车 ⑦ 增加驾驶控制感 ⑧ 降低悬挂配件磨损 (3) 什么情况下，需要进行四轮定位 ① 每行驶 10000公里或六个月后 ② 直线行驶时车子往左或往右拉 ③ 直行时需要紧握方向盘 ④ 直行时方向盘不正 ⑤ 感觉车身会漂浮或摇摆不定 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 7 ⑥ 前轮或后轮单轮磨损 ⑦ 安装新的轮胎后 ⑧ 碰撞事故维修后 ⑨ 换装新的悬挂或 转向有关配件后 ⑩ 新车每行驶 3000公里后 [6] 汽车四轮定位的重要性和必要性 为了提高汽车行驶的安全性、平顺性和乘坐的舒适性，汽车研发部门必须恰当地设计车轮定位角。 正确的车轮叫可以保证汽车转向轻便，转向后能自动回正，汽车转向时、急剧改变车速时和高速行驶时，以及在坏路行驶，或紧急制动时能保证行驶方向的稳定性。 操作车辆时能稳定准确，路面振动小，坏路上车身没有明显摇摆，乘车舒适，轮胎寿命长。 正确的车轮定位可以帮助系统中所有不见都处于正常关系中，可以获得以下好处：(1) 延长轮胎的使用寿命 一组新的 轮胎，有时表现为某一个轮胎使用不久就会发生异常磨损，有时发生在前轮，有时发生在后轮。 在大多树情况下轮胎的异常磨损，或跑长途时爆胎的原因是车轮定位不准确。 (2) 操纵的稳定性 不正确的车轮定位可以加剧转向轮，以至整个转向系的摆振；还可以造成行驶跑偏、高速时转向发飘、左右牵引、车轮不能自动回正、路面的振动无法被有效的吸收。 正确的车轮定位则可以避免或排除上述故障。 (3) 减少转向机械和悬架的磨损 由于不同的车轮定位角可以使汽车处于不同的平稳关系中，因此不正确的车轮定位角不仅会加剧车轮的磨损，而且会造成悬架和转 向系统传动部分的转动部件，如控制臂衬套、球头销、主销衬套等的非正常磨损。 (4) 提高燃油的经济性 所有的车轮定位角，都是为了使车轮在行驶中尽可能地垂直于地面，最大限度减少车轮滑移，使车轮滚动阻力减少，燃油经济性提高。 正确的车轮定位，还可以保证四个车轮彼此平行，这样保证了最小的滚动阻力，再加上正确的轮胎充气，可确保提高燃油经济性。 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 8 (5) 得到最佳的行驶平顺性 正确的车轮定位帮助前、后悬架恰如其分地工作，使行驶系、转向西所有部件处在正确关系中，路面的振动被有效的吸收，车辆行驶更平稳。 (6) 确保安全驾驶 正确的车论定位最大的好处就是保证安全驾驶。 它可以确保车辆的可操作性，操作的稳定性，在正常行驶中有正确、迅速的操纵响应。 正确的车轮定位校正是非常重要的。 校正不适当，可能会造成转向困难，转向后车轮不能自动回正，行驶跑偏，产生不正常的噪声，轮胎异常磨损 [7]。 四轮定位的基本参数  前轮定位 转向轮、转向节和前轴或下摆臂三者之间装配要具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的装配关系叫做前轮定位。 前轮定位的作用有以下几项： (1) 保证汽车直线行驶的稳定性。 在水平面上驾驶员双手离开转向盘后，汽车仍能直线向前行 驶。 遇到小坑，小包以及拱形路面时能保持直线行驶。 在承载后车轮能垂直于路面，能扼制转向轮的摆振。 在高速行驶中没有转向发飘现象； (2) 在外力使车轮偏转或驾驶员转向后，能保证转向盘自动回正； (3) 使转向轻便； (4) 减少转向轮和转向机构的磨损，最大限度地延长轮胎的使用寿命 [8]。 主销后倾角 在汽车的纵向平面内（汽车侧的面），主销上部有向后倾斜的现象叫主销后倾。 主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角 γ 叫主销后倾角。 图 31 所示。 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 9 图 31 主销后倾角 主销轴线与路面交点 a 将位于车轮与路面接触点 b 前面，当汽 车直线行驶时若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转（例如右偏转，如图中箭头所示），将使汽车行驶方向向右偏离，这时由于车辆本身离心力作用，在车轮与路面接触点 b 处，路面对汽车作用着一个侧向反作用力 Y。 反力 Y 对车轮形成绕主销轴线作用力矩 YL，其方向正好与车轮偏转方向相反。 在此力矩作用下，将使车轮回复到原来中间位置，从而保证汽车能够稳定地直线行驶，故此力矩称为回正的稳定力矩。 但此力矩不宜过大，否则在转向时为了克服此稳定力矩，驾驶员须在转向盘上施加较大力（即转向沉重）。 因稳定力矩的大小取决于力臂 L 的数值，而力臂又取决于后 倾角 γ 的大小，因此，为了不使转向沉重，主销后倾角 γ 不宜过大，现在， γ 角一般不超过 0176。 ～ 3176。 主销后倾角的获得一般是前轴，钢板弹簧和车架三者装配在一起，由于钢板弹簧前高后低，使前轴向后倾斜而成。 由此可知，车架变形，钢板弹簧疲劳，转向节松旷，车桥扭转变形等均将使主销后倾角发生变化。 主销内倾角 在汽车横向平面内主销上部向内倾斜的现象叫主销内倾。 主销轴线与地面垂直直线在汽车横向平面内的夹角 β 称为主销内倾角。 如图 32。 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 10 图 32 主销内倾角 主销内倾角 β 有使车轮自动回正的作用，当转向轮在外力的 作用下由中间位置偏转一个角度（如图中双点画线位置），理论上车轮的最低点将陷入路面一下 h 距离。 但实际上这是不可能的，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度。 此时汽车本身的重力将使转向车轮回到原来的中间位置。 主销内倾还是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，这可减小转向时加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，同时减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。 但 L1 值不宜过小，即主销内倾角不宜过大，否则在车轮绕主销偏转的转向过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，轮胎与路面间的摩擦力将增大。 造成转向 沉重，轮胎磨损加剧。 一般内倾角 β 不大于 8176。 ，距离 L1 一般为 40～ 60cm。 前轮外倾角 前轮安装在车桥上时，其旋转平面上方略向外倾斜的现象称为前轮外倾。 通过车轮中心的汽车横向平面与车轮的交线与地面垂直之间的夹角 α 称为前轮外倾角， α 也具有定位作用，如图 33。 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 11 图 33 前轮外倾角 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，这将加速汽车轮胎磨损。 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，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的 负荷，降低了他们的使用寿命。 因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴的负荷，安装车轮时应使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。 同时，车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。 但是，倾角也不宜过大，否则会使轮胎产生偏磨损。 前轮的外倾角是在设计转向节时确定的。 设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度而获得（一般 α 为 1176。 左右）。 前轮前束 汽车两个前轮安装后，在通过车轮轴线而与地面平行的平面内（俯视），两车轮前端略向内束的现象称为前轮前束。 左右两轮前边缘距离 B 小于后边缘 A， AB 之差称为前轮前束值，如图 34。 车轮有了外倾角后，在滚动时九类似于圆锥滚动，从而导致两侧车轮向外滚开。 由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边向内滑移的现象，从而增加了轮胎的磨损。 为消除车轮外倾后带来的不良后果，在安装车轮时使汽车两前轮的中心平面不平行，两轮前边缘距离小于后边缘距离，俯视车轮，汽车的两个前轮的旋转平面并不完全平行，而是稍微带一些角度，如此形成前轮前束。 沈阳建筑大学毕业设计（论文） 12 图 34 前轮前束 前轮前束是为了消除车轮外倾带来的不良影响。 因前轮外倾，在滚动时将导致两侧车轮向外滚开。 由于转向横拉杆和车桥 的约束使使车轮不可能向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边滑动的现象，从而增加了轮胎磨损。 当两车轮具有前束时，两车轮向前滚动时会产生向内侧的滑动。 这样前束引起的滑动可以抵消外倾引起的滑动，从而基本保证两前轮无滑动的向前运动。 前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。 检查调整时可根据规定的测量位置和测量方法使两前轮的前后距离之差符合要求。  后轮定位 后轮定位参数 后轮外倾角：前轮驱动的轿车后轮通常为负外倾角。 即空载时后轮向内倾斜，承载后或举升运动时垂直于路面。 前轮驱动轿车通常为很小的后轮反前束。 前轮驱 动汽车行驶中的驱动力使后轮心轴受向后的力，后轮的前端距离略大于后端距离。 和后轮外倾角一样，前轮驱动汽车后轮的反前束值比前轮也大 1 倍左右。 后轮前束主要为了使前后车轮以后轮推力为定位基准，使四个车轮保持平行，保证汽车直线行驶的稳定性。 减少后轮在行驶中的侧滑，以最大限度地延长后轮轮胎的使用寿命。 车辆的几何中心线：是恰好穿过前、后轮中央的假想线。 推力线：是与后轮中心线成正 90 度角向前延伸的线。 汽车受到猛烈冲击，或悬架衬套磨损松旷都会使推力线发生偏移。 推力线如和汽车前、后轮几何中心线平行，再配沈阳建筑大学毕业设计（论文） 13 合适当的主销后倾角 和主销内倾角，在笔直的公路上，即使双手离开转向盘，车辆仍可以保持直线行驶。 后轮偏向：指向桥壳或后前移动，另一个后轮移动，后轮推力线不再和几何中心线平行。 后轴偏向造成推力线偏离了几何中心线，见图 26 和图 27。 推力线偏离几何中心线，不仅造成行驶跑偏倾向，也加重了汽车转向轮胎的侧滑 [9]。 图 26 后轴未发生偏向时中心线和推力线 图 27 后轴偏向造成推力线偏离了几何中心线 与后轮定位相关的概念及作用 设置后轮定位可削弱后轴偏向、偏迹的问题在正常行驶和转向时的负面保持正确的后轮 外倾角和后轮前束是非常重要的。 如出现轮胎畸形磨损，特别是再现后轮胎冠偏磨损 (后轮外倾角不对 )，后轮胎肩处出现锯齿形磨损 (后轮前束严重超差 )，以及后轮悬架沈阳建筑大学毕业设计（论文） 14 发生早期磨损时都应作四轮定位。 设置后轮前束最主要的目的是为了使后轮推力线和几何中心重合，设置后轮外倾角最主要的目的就是改善转向的稳定性。 汽车四轮定位基本参数详解 在我们了解了四轮定位技术的相关参数后，现在就四轮定位仪做一下简单的介绍。 为什么有些汽车喜欢走偏。 为什么有些汽车转弯很费力。 为什么有些汽车的轮胎磨损得快。 这些问题大多涉及到一个轮胎安装角 度问题－一个非常重要的转向轮位置角度，叫做“前轮定位”。 它的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。 前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前。