汽车四轮定位的分析与研究Word文档格式.docx

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1.3汽四轮定位的必要性………………………………………………5

2汽车四轮定位的相关参数…………………………………………6

2.1转向轮定位…………………………………………………………6

2.1.1主销后倾角γ……………………………………………………6

2.1.2主销内倾角β……………………………………………………7

2.1.3前轮外倾角α…………………………………………………8

2.1.4车轮前束………………………………………………………9

2.2后轮定位…………………………………………………………9

2.2.1后轮外倾角……………………………………………………10

2.2.2后轮前束………………………………………………………10

2.2.3推力角…………………………………………………………10

3四轮定位的调整步骤和方法………………………………………11

3.1定位前的检查……………………………………………………11

3.1.1外观检查……………………………………………………11

3.1.2行车高度测量…………………………………………………11

3.1.3车下检查………………………………………………………12

3.1.4路试……………………………………………………………12

3.2电脑检测…………………………………………………………12

3.3车体调整…………………………………………………………12

3.3.1前束的调整……………………………………………………12

3.3.2车轮外倾角的调整…………………………………………13

3.3.3主销后倾角的调整……………………………………………14

3.3.4主销内倾角的调整…………………………………………15

3.3.5推力角的调整…………………………………………………15

3.4电脑复检…………………………………………………………15

3.5试车………………………………………………………………15

3.6修整………………………………………………………………16

3.7打印结果…………………………………………………………16

4结语…………………………………………………………………17

致谢……………………………………………………………………18

参考文献………………………………………………………………19

摘要

近年来汽车数量不断增加,其中轿车均采用独立悬架。

由于独立悬架结构紧凑，零件刚度低，抗变形能力较差，加上各摆臂的绞支点采用橡胶套结构，因而在使用中四轮定位很容易失准，继而造成轮胎的非正常磨损，降低了轮胎的使用寿命。

所以经常检测车轮定位参数，并对它进行适时调整，使其处于合理的范围内，对提高汽车的动力性、操纵稳定性、平安性以及经济性有着重要的意义。

本文结合前轮定位的定义提出了四轮定位的概念，分析了汽车四轮定位的相关角度和它们对汽车使用性能及轮胎的影响，并研究了四轮定位的调整步骤和各个角度的调整方法。

关键词:

四轮定位调整方法原因

1绪论

1.1四轮定位的概念

我们知道，前轮定位有一定的描述性概念：

“为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少轮胎和其他机件的磨损，转向车轮、转向节、前轴3者与车架的安装应保持一定的相对位置关系，这种安装位置称为前轮〔转向轮〕定位。

了解前轮定位有助于更好地理解“四轮定位〞这个概念。

四轮定位前轴的定位角度包括后倾角、前倾角、前束角、内倾角等，后轴的定角度包括外倾角、前束角、推力角〔线〕。

另外，还有垂直且平分前后轴的纵向几何中心线、侧向偏角、轴偏角、轮迹宽差值。

了解四轮定位的内容后，可以给其一个特性概念：

“使汽车后轮推力线与几何中心线相重合且平分并垂直于前后轮轴，把四个车轮分别安装在前后轴相应位置的关系特点称“四轮定位〞。

1.2汽车故障与四轮定位的关系

从实际测得的捷达轿车的局部的定位角度〔左前轮局部定位角度和后轮左右外倾角、推力角，见表1〕可以看出汽车故障与四轮定位的关系。

表1捷达轿车的左前轮局部定位角度及故障现象

定位角度

实测角度值

与标准值比拟

故障表现

零部件情况

后倾角

+2°

19′

太大

转向沉重，不能自动回正，有向右跑偏现象

副车架或下支臂有变形

外倾角

+0°

29′

轮胎外缘严重磨损，有向左跑偏现象

下支臂变形

内倾角

+9°

41′

转向不稳定

转向节或半轴有轻度变形

前束角

23′

轮胎严重单边磨损

可调整转向拉杆

1.2.1汽车方向跑偏

汽车不能持续直线行驶，不受外力的情况下自动偏离居中行驶方向的现象称为汽车的方向跑偏。

它有4种形式：

（1）直行时向左跑偏；

（2）直行时向右跑偏；

（3）直行时方向不稳定，向左稍打方向盘那么向左跑偏，向右稍打方向盘那么向右跑偏；

（4）直行时向左或向右来回跑偏，漂浮不定。

这些现象都能通过给汽车做四轮定位或四轮定位补偿来解决。

在实际维修中，有些汽车做了四轮定位，而且定位角度调整得都在标准数据范围内，但汽车行驶中还是出现方向跑偏现象。

这种跑偏和轮胎〔包括气压、胎纹深度〕、路面、风阻等因素有很大关系。

应该把四轮轮胎进行换位来确定轮胎是否有问题。

由于汽车在实际行驶中影响定位的外界条件不是特别理想，所以在维修中应把四轮定位调整到适宜于该车偏率的范围内，使汽车都能有效地直线行驶。

1.2.2汽车轮胎的磨损

轮胎的磨损情况主要受前束和外倾角的影响，另外，轮胎的气压过高或过低都会影响轮胎的正常磨损。

一般的轮胎磨损情况：

（1）胎冠两肩磨损；

（2）胎冠中部磨损；

（3）胎冠外侧磨损；

（4）胎冠内侧磨损；

（5）胎冠由外侧向内侧或由内侧向外侧的锯齿形磨损；

（6）胎侧的锯齿形磨损；

（7）胎冠呈波浪形或碟边磨损；

（8）胎冠呈棱形磨损；

（9）肯胎。

1.3汽四轮定位的必要性

为了保持汽车直线行驶的稳定性和操作轻便性，减轻轮胎及其他机件的磨损，汽车车轮需要保持合理的定位参数，如果不然，不仅会引起滚动阻力增加、动力性能下降，而且会使汽车不能保持直线行驶而发生侧滑，使轮胎磨损加剧及在路面上容易引发事故，汽车油耗也会增加，使经济性变差。

2汽车四轮定位的相关参数

2.1转向轮定位

为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少轮胎和其他机件的磨损，转向车轮、转向节、前轴3者与车架的安装应保持一定的相对位关系，这种安装位置称为转向车轮定位。

2.1.1主销后倾角γ

主销后倾角是转向轴线向后倾斜的角度。

主销后倾角是汽车纵向平面观察时，测量转向轴线至垂直线之间的角度而得，用γ表示。

如图1所示。

从垂直线向后倾斜，称为正主销后倾角；

向前倾斜那么称为负主销后倾角。

向轴线的中心线与地面有一个交点，轮胎与路面接触面有一个中心点，该点到转轴中心线之间的距离L称为主销后倾移距。

主销后倾角γ能形成回正的稳定力矩。

如果车辆具有正主销后倾角，当汽车直线行驶时，假设转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转（例如向右偏转，如图中箭头所示），将使汽车行驶方向向右偏离。

这时，由于汽车本身离心力的作用，侧向推力就会对车轮形成绕主销轴线作用的力矩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的位置，从而保证了汽车稳定的直线行驶。

但此力矩不宜过大，否那么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的力（即所谓转向盘沉重）。

主销后倾角γ愈大，车速愈高，力矩YL愈大，转向轮偏转后自动回正的能力也愈强。

一般γ角不超过2°

～3°

。

主销后倾角一般是将前轴连同悬架安装在车架上，使前轴向后倾斜形成的。

图1图2

2.1.2主销内倾角β

在汽车的横向平面内（汽车的前前方向），主销上部向内倾斜一个角度，这个主销轴线与垂线之间的夹角β称为主销内倾角，车辆向左或向右转向时，车轮会围绕主销轴线转动，该轴线称为转向轴线。

在减振器上支撑轴承和下悬架臂球节之间，画一条假象直线，也是转向轴线，如图2a）。

主销内倾角β有使车轮自动回正的作用，如图2b）所示。

当转向车轮在外力作

用下由中间位置偏离左右一个角度时，车轮的最低点将陷入路面以下h处，实际上车轮边缘不可能陷人路面以下，而是将转向轮连同整个汽车前部向上抬起一个

相应的高度h，这样汽车本身的重力有使转向轮回复到原来中间位置的效应，即

能自动回正，主销内倾角愈大或转向轮偏转角愈大，汽车前部就被抬起得愈高，

转向轮自动回正的作用就愈大。

主销内倾角的另一个作用是使转向轻便，见图2a），由于主销的内倾使得主销轴线与路面的交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小，转向时路面作用在转向轮上的阻力矩减小（因力臂c减小），从而可降低转向时驾驶员加在转向盘上的力使转向操作轻便，同时也可以减小因路面不平而从转向轮传到转向盘上的冲击力。

但c值也不宜过小，即内倾角不宜过大，否那么在转向时，车轮绕主销偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面的摩擦阻力，这不仅使转向变得很沉重，而且加速了轮胎的磨损。

故一般内倾角β不大于8°

，距离c一般为40～60mm。

但在一些发动机前置、前轮驱动的轿车上，为了使汽车具有良好的行驶稳定性，其主销内倾角均较大，如奥迪100型轿车为14．2°

；

天津夏利TJ7100型轿车为12°

±

30′。

主销内倾角通过前梁的设计来保证，由机械加工来实现。

加工时将前梁两端的主销轴线上端内倾斜就形成了内倾角。

悬架类型不同，转向轴线结构有可能不同。

对于非独立悬架，车桥每端都装有一个主销。

转向主销轴线就相当于其他类型悬架中的转向轴线。

在独立悬架中，上球节与下球节之间的连线便构成了主销轴线。

2.1.3前轮外倾角α

向汽车前前方向看车轮，轮胎并非垂直安装，而是稍微倾斜。

在汽车的横向平面内，前轮中心平面向外倾斜一个角度α，如图3所示，称为前轮外倾角。

轮胎呈现“八〞字形张开时称为负外倾，而呈现“V〞字形张开时称正外倾。

前轮外倾角α具有提高转向操纵轻便性和车轮工作平安性的作用。

如果空车时车轮的装正好垂直与路面，那么满载时车桥将因承载变形而可能出现车轮内倾，这样将加速汽车轮胎的偏磨损。

另外，路面对车轮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，降低它们的使用寿命，严重时会损坏外端的锁紧螺母而使车轮松脱，造成交通事故。

因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时预先使其有一定的外倾角，以防止车轮内倾。

外倾角也不宜过大，否那么也会使轮胎产生偏磨损。

前轮的外倾角是在转向节的设计中确定的。

设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度，该角度即为前轮外倾角α。

在使用不同斜交轮胎的时期，由于使轮胎倾斜触地便于转向盘的操作，所以外倾角设计得比拟大。

随着汽车装用的扁平子午线不断普及，并由于子午线轮胎的特性（轮胎花纹刚性胎体比拟软，外胎面宽），假设设定较大外倾角，会使轮胎偏磨，缩短轮胎的使用寿命。

现在的汽车一般都将外倾角设定为1°

左右。

为改善前桥的稳定性，早期汽车的车轮采用正外倾角，使轮胎与地面成直角，防止在中间高于两边的路面上行驶时，轮胎不均匀磨损。

在现代汽车中，由于悬架和车桥比过去的巩固，加之路面平坦，所以，采用正外倾角的必要性少了。

结果，在车轮调整上，倾向于采用近零度的外倾角。

某些车辆甚至采用负外倾角，以改善转向性能。

图3图4

2.1.4车轮前束

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

这种现象称为前轮前束。

在通过两前轮中心的水平面内，两前轮的前边缘距离B小于两前轮后边缘距离A，A-B之差称为前轮前束，如图4所示。

像内八字一样前端小后端大的称为前束，而像外八字一样后端小前端大的称为后束或负前束。

前轮前束的作用是为了消除由车轮外倾而引起的前轮“滚锥效应〞。

即车轮

有了外倾角后，在滚动时，就类似于圆锥滚动，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，车轮犒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。

为了消除车轮外倾带来的这良后果，

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B小于后边

缘距离A。

这样可使车轮在每一瞬时滚动方向接近于向着正前方，从而在很大程

度上减轻和消除了由于前轮外倾角产生的不良后果。

一般前束值为0～12mm，有时汽车为与负前轮外倾角相配合，其前束也取

负值即负前束（如上海桑塔纳轿车前束-1~-3mm）。

车辆平安检测时需要检查侧滑，这是查看直线行驶时轮胎的横向侧滑率，也就是车轮外倾角与前轮前束的配合情况。

检查标准规定，采用前束或后束发生的侧滑率，在汽车直线行驶1km时，应在5m以内（实际用仪器测量，行驶lm，应在5mm以内）。

这样，汽车在直线行驶状态下，轮胎稍微发生横向侧滑是属于正常的。

2.2后轮定位

2.2.1后轮外倾角

像前轮外倾角一样，后轮外倾角也对轮胎磨损和操纵性有影响。

理想状态是4个车轮的运动外倾角均为零，这样轮胎和路面接触良好，从而得到最正确的牵引性能和操纵性能。

后轮外倾角不是静态的，它随悬架的上下移动而变化。

车辆加载后悬架下沉会引起车车轮外倾角改变。

为了对载荷进行补偿，采用独立后悬架的大多数车辆常有一个较小的正后轮外倾角。

滑柱筒破坏或错位、滑柱弯曲、上控制臂衬套破坏、上控制臂弯曲、弹簧压缩或悬架过载都会使后轮外倾角产生变成负外倾角的趋势。

转向节弯曲、下控制臂弯曲会使后轮外倾角过大。

后轮驱动车辆在转矩过大、严重超载或道路损坏的情况下，即使是刚性的后桥壳也会变弯。

2.2.2后轮前束

如同前轮前束一样，后轮前束也是后轮定位的一个重要工程。

如果前束不

当，后轮轮胎也会被擦伤，另外也会引起转向不稳定及降低制动效能。

像后轮外

倾角一样．后轮前束也不是一个静态量。

悬架摇动和反弹时它就要起变化。

滚动

阻力和发动机转矩对它也有影响。

对于前驱动车辆，前驱动轮宜前束，后从动轮

宜负前束。

后轮驱动车辆那么反：

前轮宜负前束，独立悬架的后驱动轮应尽可能为

前束。

如果后轮前束不符合技术要求，就要影响轮胎磨损和转向稳定性，其影响程度与前轮前束相同。

前束测量值在规定范同内，并不意味着车轮一定正确定位，尤其对后轮前束测量值来说更是如此。

如果一侧后轮前端向内偏斜量相等，那么前束值将在规定的范围内。

但由于后轮与纵轴线不平行，车辆还会跑偏。

当汽车在路面上行驶时，最理的状态是所有车轮的运动前束量均为零。

对于防抱死制动车辆尤其如此。

因此当在滑湿路面上制动时，不正确的前束会影响制动平衡性，无防抱死制动系时，地面驱动力受到干扰而可能引起无法控制的趋势。

2.2.3推力角

推力线于车辆几何中心线形成的夹角即为推力角（也叫驱动力偏向角）。

汽车运动的方向总是沿着推力线反向而不是正前方。

定位时考虑的主要问题是确保转向盘打在正前方，汽车必须向道路正前方行驶，后轮那么直接跟踪前轮轨迹。

当推力角不为零时，会使汽车行驶轨迹歪斜。

产生推力角的原因有：

（1）后轮单独前束前束不等。

总前束虽然不变，但推力线歪斜。

（2）轮轴偏移。

两个前轮〔或后轮〕与地接触点的连线与垂直于推力线的直

线间存在夹角时，会产生推力角。

（3）轴距偏差。

两前轮之间的连线与两后轮间连线不平行，用其夹角表示偏差量。

轴距变化，可以引起推力线歪斜，从而产生推力角。

（4）横向偏位。

轮距向一侧变长或变短，测量时可测量左〔右〕前轮和后轮与地接触点连线与推力角的夹角。

假设测量左前轮和左后轮与地面接触点之间的连线的夹角，那么得到的是轨迹宽度偏差。

假设横向偏位和轨迹宽度偏差不为零，那么均可能造成推力角的存在。

（5）轮轴偏位，实际的前后轴中心线与理论车辆几何中心线的夹角，两前轮或两后轮同时横移，其它参数如前，后轮总前束不改变，也存在推力角。

3四轮定位的调整步骤和方法

3.1定位前的检查

3.1.1外观检查

包括轮胎的磨损是否均匀，轮胎的尺寸与类型配合是否恰当，拖运的损伤也要检查。

3.1.2行车高度测量

每个车轮承当的重量是否相同，每辆汽车都有自己的设计行车高度，有时称

为全装备高度〔如图5所示〕。

图5

测量说明：

A或B－在汽车全装备重量〔注满水、燃料、轮胎充气〕状态下保险杠〔包括标准装备保险杠保护装置〕最低点至地面的距离；

C或D－在汽车有负载〔见负载技术标准中的载客、载物说明〕状态下底梁最低点〔不包括凸缘〕至地面的距离。

如果车行倾斜，应该存在问题。

为了找到汽车问题，可以在汽车前主横梁下面放一千斤顶,将汽车抬高10cm多，观察汽车后部，如水平，说明问题出现在偏斜那一侧的前复架，如果不水平，总题出现在低的那一侧的后悬架。

3.1.3车下检查

将汽车升高地面，检查转向系统，如控制臂胶套，上悬挂支座，转向臂，随动臂，中央挂杆，横拉杆球头、球节和减震器。

检查等速万向节〔如果有〕是否松动、有劈啪声或卡住。

调整定位前必须把损坏部件修好。

3.1.4路试

定位从路试开始。

驾驶着车检查转向盘是否平顺，感觉转向盘、地板和座位的震动。

注意方向是否跑偏或操纵中出现的不正常情况，如转向困难，转向时出现轮胎噪音，机械劈啪声和沉闷的金属声。

这有助于定位前发现问题，这些问题定位前必须得到解决。

3.2电脑检测

现代汽车的电脑检测均结合四轮定位仪，目前市场上具有代表意义的四轮定位仪是激光或红外线式，。

与定位仪连接的有一台电脑，电脑里储存有特定的程序。

电脑检测的步骤一般有“车型选择、输入客户信息、轮辋补偿、打正方向盘、依次连续测量、将检查结果存盘、建立完善的客户档案保存、打印检查结果〞等几项。

3.3车体调整

根据检测的结果，分析数据，作出准确的调查方案。

调整原那么：

先后轮再前轮；

先外倾再前束；

最后调整主销后倾和内倾。

3.3.1前束的调整

后轮前束的调查分两种，一种是通过调节偏心螺栓来改变前束值，另一种是通过改变摆臂的长度来改变前束值。

前轮前束需要调查时，先在转向横拉杆调整套筒夹箍的螺栓处加注润滑油，然后将夹箍的螺栓松开，使套筒稍能转动。

用工具转动套筒，使套筒及横拉杆按头伸长或缩短，直至每只前轮的前束大小等于个分前束的规定值，再拧紧套筒夹的箍螺栓。

在有些齿轮齿条转向器上，要调节前轮前束时，先转动锁紧螺母，将其扭松后再转动横拉杆。

注意：

在转动横拉杆之前外面的防尘套夹箍应当除掉，防止防尘套横拉杆转动时扭曲。

在其他齿轮齿条转向器上，转向横拉杆及外转向横拉杆接头有内螺纹，与一只带有相配合外螺纹的调整杆连接．调整杆一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，转向横拉杆及外转向横拉杆接头上的夹子将它们紧固在调整杆上。

有一只六角形螺母在调整杆的中心处，夹子松开后可以用开式扳手置于六角形螺母上，并转动调整杆来改变前柬的大小。

在有些横置板盖悬架中，有专用的调整工具插在千斤顶垫板口及下摆杆之间。

这种工具在中部带有螺丝接头，当后下摆杆内端的螺母松开后可以转动螺丝接头，以调整工具长度并且移动下摆杆来调整后轮前柬。

前束调整完毕后，后下摆杆的螺母应拧紧至规定值。

在一些独立的悬架中，可以转动后下摆臂上的很心轮来调整前柬。

在一些有下摆臂及球绞的悬架中，拧松撑杆上的螺母并转动撑杆即可对前束进行调整。

检查前轮前柬时，车轮外倾角与主销后倾角必须在规定值内。

调整完毕后，将螺母拧至规定值，防尘套央箍应重新装上。

3.3.2车轮外倾角的调整

非独立悬架车轮外倾角是在转向节设计中确定的，设计时使转向节轴颈与水平面成一角度，一般在保养作业时是无法调整的。

独立悬架外倾角的调整接以下方法进行。

（1）垫片调整法

有些汽车是利用上摇臂支座与车架内侧的垫片进行外倾角调整的。

在这种情况下．增加垫片的厚度使负的车轮外倾角增大；

假设减少垫片厚度会使正的外倾角增大，在两只上摇臂上固定螺栓处的垫片增减的厚度应该相同，以使改变车轮外倾角时不影响主销后倾角。

在有些半独立的后悬槊系统上。

车轮外倾角和前束通过车后心轴安装外表之间增减不同厚度的垫片调整，这些垫片由心轴固定螺栓来固定。

垫片厚度在心轴顶端至底端变化以调节外倾角。

（2）偏心凸轮调整法

有些汽车是利用上下摆臂内端的凸轮进行外倾角的调节。

（3）带槽的滑柱支座与车架的调节法

在一些麦弗逊式悬架中，上滑柱支座可以拧松以向内、外移动来调节车轮外倾角（其它的麦弗逊式悬架不能对车轮外倾角进行调节，汽车制造厂出售许多用于交换谶节车架外倾角的悬架零件）。

在有些滑柱支惑上，外倾盘用铆钉固定，铆钉可以撤除。

在上滑柱支崖螺栓松开后，支座可以内外移动来调节外倾角。

当外倾角调到规定值时，滑柱上支座螺栓应拧紧到一定力矩，而且要用新的铆钉铆合。

在一些不等臂式悬架系统中，车架上的螺栓孔被扩张，以便上摆臂轴穿过，当这些螺栓拧紧时，上撄臂可以内外移动来调节车轮外倾角。

（4）上摆臂的偏心村套或调心球绞调节法

在一些不等臂式前悬架系统中，转向节上端的偏心衬套可以用于调节车轮外倾角。

在其它不等臂式悬架系统中，可以转动偏心球绞来调节车轮外倾角。

（5）楔子调整法

在一些悬架系统中，可以用装在转向节上端至滑柱问的楔子调整车轮外倾角。

滑柱至转向节问螺栓上的螺母在安装楔子时，必须放松，并且在车轮外倾角调节完毕后，重新紧固至规定值。

3.3.3主销后倾角的调整

非独立悬架主销后倾角一般由前钢板弹簧在车架上的安装位置来保证。

前钢板弹簧与前轴支承平面同增加楔形垫片可以改变主销后倾角。

而独立悬架〔麦弗逊式独立旋架除外，因为其后倾角由结构保证