对汽车四轮定位的研究毕业论文 - 图文

对汽车四轮定位的研究毕业论文

目 录

第一章 绪论 ......................................................................................................................... 1 1.1 研究本课题的意义 ..................................................................................................... 1 1.2 国内外发展沿革 ......................................................................................................... 1 1.3 本文主要研究内容 ..................................................................................................... 2 第二章 汽车四轮定位的认识 ............................................................................................. 3 2.1汽车四轮定位基础常识 .............................................................................................. 3 2.1.1 基本常识 ............................................................................................................ 3 2.1.2主要技术参数 ..................................................................................................... 4 2.2汽车四轮定位的重要性和必要性 .............................................................................. 4 2.3前轮定位 ...................................................................................................................... 5 2.3.1主销后倾角 ......................................................................................................... 5 2.3.2主销内倾角 ......................................................................................................... 6 2.3.3前轮前束 ............................................................................................................. 7 2.3.4前轮外倾角 ......................................................................................................... 7 2.3.5.转向梯形 ............................................................................................................ 8 2.3.6转向不足 ............................................................................................................. 9 2.3.7转向负前束(转向前展) ..................................................................................... 9 2.4后轮定位 ...................................................................................................................... 9 2.4.1与后轮定位相关的概念及作用 ......................................................................... 9 2.4.2后轮定位 ........................................................................................................... 11 2.5 前轮定位与四轮定位的区别 ................................................................................... 11 第三章 汽车四轮定位的测量原理 ................................................................................... 13 3.1车轮前束和推力角的测量原理 ................................................................................ 13 3.2 主销后倾角和主销内倾角的测量原理 ................................................................... 15

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3.2.1 主销后倾角的测量原理 .................................................................................. 16 3.2.2 主销内倾角的测量原理 .................................................................................. 17 3.3 转向20°时前张角的测量原理 .............................................................................. 18 第四章 汽车四轮定位测试系统的认识 ........................................................................... 20 4.1 汽车四轮定位测试系统的组成 ............................................................................... 20 4.2汽车四轮定位仪的技术指标 .................................................................................... 21 4.3常见四轮定位仪的检测方式 .................................................................................... 23 4.4 汽车四轮定位仪的主要功能 ................................................................................... 24 4.5汽车四轮定位仪类型与生产厂家 ............................................................................ 24 第五章 汽车四轮定位测试系统的安装与使用 ............................................................... 26 5.1做汽车四轮定位时的注意事项 ................................................................................ 26 5.2汽车四轮定位的步骤 ................................................................................................ 27 5.3汽车四轮定位仪的正确使用 .................................................................................... 27 5.3.1上车前准备工作 ................................................................................................. 27 5.3.2进行车轮定位 ..................................................................................................... 28 第六章 结合实验台架分析四轮定位测试系统在汽车检测中的运用 ........................... 36 6.1试验设计及步骤 ........................................................................................................ 36 6.2试验数据处理 ............................................................................................................ 36 6.3试验结果的分析 ........................................................................................................ 38 结 论 ............................................................................................................................... 40 致 谢 ................................................................................................................................. 41 参考文献 ............................................................................................................................. 42

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第一章 绪论

1.1 研究本课题的意义

在现代汽车中, 操纵稳定性和行驶安全性被人们看得越来越重要了。虽然已经有很多在这方面的研究，但是本文主要在分析汽车四轮定位原理和四轮定位测试系统原理，结合实验室台架阐述四轮定位仪汽车检测中的运用方面的研究，也是具有十分重要的意义的。

车辆在出厂时，定位角度都是根据设计要求预先设定好的。这些定位角度用来共同保证车辆驾驶的舒适性和安全性。但是，车辆在行驶一段时间后，这些定位角度会由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈颠簸、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎等原因而产生变化。一旦定位角度产生变化，就可能导致诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨损加快、方向盘发沉等故障。因此，进行四轮定位参数检验，使其处于合理范围内，对提高汽车的安全性及经济性有重要意义。

1.2 国内外发展沿革

国外针对车轮定位检测技术的研究较早，50年代就研制了相应的检测诊断设备，如美国、法国、德国、荷兰、日本以及意大利等，发展至今其自动化程度、精度都有了很大的提高。

我国在这方面的研究起步较晚，从60年代开始引进台架式四轮定位仪，80年代初，由武汉汽车研究所研制成功并投产了GCD-Ι型光束水准式前轮定位仪，但其自动化程度低，测量过程复杂，精度、效率较低，仪器功能不健全，只能测量传统的四个参数：前束、外倾、主销内倾及主销后倾。到90年代末，国内厂家开始大量生产四轮定位仪，如营口玄豹的SDH3000，营口大力的DL-4800，烟台海德的HC4800，北京车安的AS-888等，但都处于探索阶段，推出的产品大都不太成熟。至今能普及使用的、精度较高的国产自动化设备比较少，许多厂家是通过购买国外的传感器及软件的方式在国内进行组装生产，没有形成自己的知识产权，导致产品质量参差不齐。

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1.3 本文主要研究内容

本论文共分为六章。分别介绍了汽车四轮定位国内外的发展概况；汽车四轮定位的认识；汽车四轮定位的测量原理；汽车四轮定位测试系统的认识；汽车四轮定位测试系统的安装与使用；结合实验台架分析四轮定位测试系统在汽车检测中的运用等内容。其中，用较大的篇幅详细、重点的论述了汽车四轮定位的认识与汽车四轮定位测试系统的安装与使用这两章，其它几章主要本着介绍、概括的目的，让大家略有了解，开拓思路。

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第二章 汽车四轮定位的认识

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。

2.1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。

2.1.1 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

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5.感觉车身会漂浮或摇摆不定 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

2.1.2主要技术参数

在GB/3730.3-92《汽车和挂车的术语及其定义》中，它规定了关于车轮定位有关参数的定义，考虑了有些汽车车桥无主销的结构；注意了有关零件和几何要素（面、线、点）相对位置的空间性；淡化了前束、外倾、后倾等参数的单一方向性；

（1）主要定位参数：前束(Toe-in)，外倾（Camber），主销后倾角（caster angle），主销内倾角（steering axis inclination angle）。

（2）其它定位参数：推进线(Thrust line)，推进角（Thrust angle），右横向偏置角（Right Lateral offset），轮距差：（Track Width Difference），轴偏置（Axle Offset），前退缩角（Front Set Back），前退缩角（Front Set Back），包容角（Included angle）。

2.2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。

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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。

（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。

2.3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。 2.3.1主销后倾角

在汽车纵向垂直平面内主销轴线与与通过前轮中心垂线的夹角叫主销或倾角如图2-1所示。向垂线后面倾斜的角度称为正后倾角，向前倾斜的角度称为负后倾

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角。

图2-1 主销后倾角

a)主销后倾角的原理图 b)正主销后倾角 c)负主销后倾角

主销后倾角的作用：

（l）保证汽车直线行驶的稳定性。按照国内传统的汽车理论，主销后倾角越大，行驶中产生的离心力就大，防止车轮发生偏转的反向推力就越大，所以主销后倾角越大，汽车直线行驶的稳定性就越好。但是主销后倾角越大，汽车转向时所有克服的反向推力就越大，转向就越重，所以主销后倾角不能超过3?。

（2）适当加大主销后倾角是帮助车轮回正的有效方法。转向轮发生偏转时，主销后倾角帮助转向轮自动回正到中间位置。

2.3.2主销内倾角

在汽车横向平面内主销轴线与铅垂线的夹角即为主销内倾角。如图2-2所示。 主销内倾角有以下两个作用：

（1）帮助转向轮自动回正。前轮是围绕着主销旋转的，而主销是向内倾斜的。 主销内倾使转向节距地面高度降低，距地面更近，重力作用使车辆高度被降低，转向轮在转向时沿着倾斜的主销作弧线运动，就和门围绕歪斜的门轴做弧线运动一样，随着转向角和主销内侧倾角加大，轮胎外侧逐步加大对路面的压力。汽车在松软的路面上转向时，主销内倾角越大，转向角越大，转向轮外侧就压入地下越多，在松软的路面上转弯时前轮的外侧部分陷入地下才可能实现转向。汽车在柏油、水泥路面上行驶时，地面比轮胎更为坚硬，轮胎不可能陷入地下。于是在地面反作用力下，转向轮连同它所承载的汽车前部都要抬起一个相应的高度，才能使它实现转向。

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图2-2 主销内倾角

a)销轴中心线 b)主销内倾角

（2）使转向轻便。由于前轴重心在主销的轴线上，主销内倾角使主销轴线延长线与路面的交点，和车轮中心地面的交点距离减小，力臂的减小使转向变轻了。主销轴线的延长线距车轮的中心线过近容易使转向发飘。所以传统的后轮驱动汽车主销轴线的延长线大都设计在距车轮中心线40至60mm处。而20世纪70年代以后开发的前轮驱动汽车由于技术上改进，主销内倾角越大，行驶稳定性也很好。

2.3.3前轮前束

前轮前束是从汽车正上方向下看，由轮胎的中心与汽车的纵向线之间的夹角为前束角。如图2-3所示。

前束的作用是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。

当正前束太大时，轮胎外侧磨损会有正外倾角太大所形成的磨损状态，胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从内侧向外侧抚摸，胎纹外缘有锐利的刺手感觉。 当负前束太大时，轮胎内侧会有负外倾角太大所形成的磨损形态，胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从外侧向内侧抚摸，胎纹外缘有锐利的刺手感觉。

图2-3 前束角 图2-4 外倾角

2.3.4前轮外倾角

从汽车的前方看轮胎的几何中心线与地面的铅垂线的夹角，称为外倾角。轮胎

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的上缘偏向内侧（靠近发动机）或偏向外侧（偏离发动机）。如图2-4所示。

当轮胎中心线与铅垂线重合时，称为零外倾角，其作用是防止轮胎不均匀的磨损。当轮胎中心线在铅垂线外侧时的夹角称为正外倾角，其作用主要是减低作用于转向节上的负载、防止车轮滑落、防止由于载荷而产生不需要的外倾角及减小转向操纵力。当轮胎中心线在铅垂线内侧时的夹角称为负外倾角，其作用是可使内外侧滚动半径近似相等，使轮胎的内外侧磨损均匀，还可以提高车身的横向稳定性。

2.3.5.转向梯形

车辆转弯时，内侧的车轮被迫沿着比外侧车轮要小的弧线进。如果设计两侧转向臂互平行，那么转弯时两前轮也将保持平行，那么转弯时轮胎滑移。而设计成前轴、梯形臂、横拉杆构成的转向梯形，可使汽车在转向时两前轮产生不同的转向角，通常内侧车轮转向角要比外侧车轮要大1~3?，两前轮沿着各自的弧线滚动，从而消除了轮胎的滑动。参见图2-5。

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图2-5 转向梯形

转向时所有车轮运动轨迹的向心线都应相交于一点，此点称为转向心。横拉杆位于前轴后端的等腰形叫正方梯形，横拉杆位于前轴前端等腰梯形叫反梯形。二者在作用上没有区别。

转向梯形又叫转向外展，由于两只梯形臂都设计成直线行驶时两侧车轮角度相同，保持两侧车轮平行，因此无论是向左或右转向，由于内侧轮形成比外侧较大1~3o的转角，使转向中的前轮形成负前束，且转向角越大，负前束值也越大，转向时的负前束比后桥中的差速器更有利于转向平稳。

2.3.6转向不足

在试转半径时，转向盘转到止端，并保持不动，节气门开度稳定，车轮的转弯半在一定的圆周上保持不动，似乎是理所当然的事，但实际上转向不足的汽车(又被称为平稳转向，大部分汽车都是这种设计的)，转弯随着旋转的圈数增加，会逐渐加大。这种特性是因前后轮胎侧偏角不同引起的。由于后轮侧偏角小于前轮的侧偏角，在连续作转弯半径测试时，后轮达不到前轮行进方向而变慢，所以转弯半径逐渐加大，出现转向不足。转向不足的好处是当驾驶员转向时，即使实际转向低于自己的设想，也容易修正过来。

2.3.7转向负前束(转向前展)

转向负前束是指转向时内侧车轮相对外侧车轮的角度差。转向系的结构使车轮角度随转向角度变化而变化，该角度的变化由转向梯形保证，如负前束不正确，将加剧轮胎磨损，并出现转向噪声及转向跑偏。

2.4后轮定位

2.4.1与后轮定位相关的概念及作用

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，

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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2-6和图2-7。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。

图2-6后轴未发生偏向时中心线和推力线

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