談談汽車前輪的定位

袁守居

(中國石油大慶煉化公司車輛管理部)

談談汽車前輪的定位

袁守居

(中國石油大慶煉化公司車輛管理部)

汽車轉向輪的穩定性是指車輪在偶然受到外力作用而偏離直線行駛時，具有迅速自動擺正恢復直線行駛的能力。轉向輪的穩定性是依靠轉向輪的正確定位來保證的。轉向輪的定位正確與否，還直接影響到汽車行駛時滾動阻力、輪胎的磨耗以及燃料消耗等問題，同時對汽車行駛的安全可靠性也有密切的關系。通常將主銷內傾、主銷后傾、前輪外傾和前輪前束稱為前輪(轉向輪)定位的四個要素。

汽車;前輪;定位

轉向輪的穩定性是依靠轉向輪的正確定位來保證的。此外，轉向輪的定位正確與否，還直接影響到汽車行駛時滾動阻力、輪胎的磨耗以及燃料消耗等問題，同時對汽車行駛的安全可靠性也有密切的關系。通常將主銷內傾、主銷后傾、前輪外傾和前輪前束稱為前輪(轉向輪)定位的四個要素。

1 主銷內傾

主銷的安裝不是垂直于路面而是上端稍微向內傾斜的。因而在縱向平面內主銷的軸線與地面的垂直線形成一定的角度b。該角即稱為主銷內傾角，如圖1A)所示。

圖1 主銷內傾角

主銷內傾角具有使前輪自動回正的作用。當轉向車輪在外力的作用下由工作位置偏轉一角度(為了處理方便，圖中畫成偏轉180°，即轉到如虛線所示位置)時，車輪的最低點將陷入路面以下。但實際上車輪的下邊緣不可能陷入路面之下，而是將轉向車輪連同整個汽車前部向上抬起一個相應的高度。這樣汽車本身的重量就有迫使轉向車輪回復到原來工作位置的效應。這就是說，汽車在直線行駛之際，如果路面傳來的沖擊力要迫使前輪偏離工作位置的話，就必須克服汽車重力的作用。一旦沖擊消失，前輪就會在汽車重力的作用下自動回到工作位置。當汽車轉向以后，駕駛員放松方向盤或只需在方向盤上施加很小的力，轉向輪也會在汽車重力的作用下自動迅速地回復到工作行駛的位置。

主銷內傾角還有使轉向操縱輕便的作用。圖1 C)，如果沒有主銷內傾角，則壓在前軸上的負荷W，將使車輪對轉向節主銷的軸線產生一個扭轉力矩，以致轉向節的上耳向內側靠緊主銷，下耳向外側靠緊主銷，造成很大的轉向操縱阻力。有了主銷內傾角，就可使主銷軸線與地面的交點到車輪中心平面的距離s減小，從而得以減小上述扭轉力矩和轉向節偏轉時的摩擦阻力，達到轉向操縱輕便的目的。

另外，路面對轉向車輪的沖擊也將產生使車輪偏轉的扭轉力矩，造成方向盤的振蕩。有了主銷內傾角，這個扭轉力矩也得以減小，方向盤的穩定性就能得到改善。

主銷內傾角愈大，汽車自動正向能力愈強，但在操縱轉向時就需要多加一些力量才能使前橋向上抬高，因而會使轉向操縱顯得沉重。汽車的主銷內傾角一般不超過8°。

2 前輪外傾

轉向橋的前輪安裝就位時，它不是垂直于地面的，而是向外傾斜一個角度a，稱為前輪外傾角，如圖1A)所示。

為了保證汽車正常行駛，要求前輪應在接近垂直于路面的平面內滾動。為了保證機件間的相對運動，主銷與襯套之間和輪轂軸承等處，都會存在裝配間隙。如果在空車時前輪正好垂直于路面，則在滿載時，上述間隙將消除，同時車橋也會因載重而產生彈性變形。這樣，前輪勢必產生內傾。當前輪內傾時，路面對前輪的垂直作用力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向外端，加重了外端輪轂軸承及緊固螺母的負荷，降低它們的使用壽命。隨著零件的磨損，上述間隙增加，前輪內傾所帶來的不利影響更為嚴重。為防止前輪內傾，改善汽車行駛的安全可靠性，前輪在安裝時就具有一定的外傾角。當前輪外傾時，施加于轉向節的軸向分力向內，迫使車輪壓向內側較大的輪轂軸承，有利于防止車輪松脫。并且，由于前輪外傾，使汽車在滿載時接近于垂直路面。

3 主銷后傾

安裝好了前橋，轉向節主銷的上端略向后傾，使主銷軸線與路面的交點落在輪胎與路面的接觸點之前。因而在縱向平面內主銷的軸線與對地面的垂直線形成一定的角度C，該角即稱為主銷后傾角，又稱為前指角。主銷后傾角一般是由設計前鋼板彈簧的安裝位置確定的。將前鋼板彈簧安裝就位時，使前軸形成如圖2所示的傾斜，便構成了主銷后傾角。

主銷具有后傾角C時，主銷的軸線與路面的交點A將落于車輪與路面的接觸點B的前面。當汽車直線行駛之際，若轉向車輪偶然受到外力的作用而稍有偏轉，將使汽車的行駛方向也產生偏離，如圖2B)所示。這時，由于汽車受到離心力的作用，汽車輪與路面接觸點B處，路面對車輪作用著一個側向反作用力F。這個反作用力F對車輪形成繞主銷軸線回轉的扭轉力矩，其方向正好與車輪偏轉的方向相反。在這個扭轉力矩的作用下，將使車輪回復到原來的工作位置，從而保證了汽車穩定的直線行駛。這個穩定力矩如果過大，則在轉向時為了克服此力矩，駕駛員須在方向盤上施加較大的操縱力量，從而產生了方向盤沉重的現象。穩定力矩的大小取決于圖中A點到B點的距離，故主銷的后傾角不宜過大，通常不超過3°。

圖2 主銷后傾角

4 前輪前束

前輪有了外傾后，在滾動時就會類似滾動的錐體而使車輪向外拉開。由于轉向橫拉桿和車橋的約束，使車輪不能向外滾開，于是車輪將在路面上發生邊滾動邊向內拖滑的現象，從而增加了輪胎的磨損。為了消除前輪外傾帶來的不良副作用，在安裝時，兩前輪的前端略向內束，即兩前輪后端的距離A大于前端的距離B。A-B的差值即稱為前輪前束，它是用調整橫拉桿的長度獲得的。

有了前輪前束，就可使車輪在每一瞬間的滾動方向接近于朝著正前方，從而在很大程度上抵消了由于前輪外傾而產生的不良后果。

如前所述，前輪定位中的前三個要素是在設計制造時就已固定了的。若因機件變形(如前軸彎曲等情況)以致使前輪定位失準，應進行檢查和修理。只有前輪前束是可以調整的，實際上應結合汽車保養工作根據汽車制造商的規定進行檢查和調整。一般地，汽車四個參數大概數值如表1所示。

圖3 前輪前束

表1 汽車四個參數大概數值

汽車正在走入我們百姓人的生活中，希望人人都能做一個“知情達理”的駕駛員。

［1］江西省交通局.汽車駕駛員常識：上冊［M］.人民交通出版社，1979.

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1008-3383(2011)09-0260-01

2011-06-11