試析用四輪定位儀進行前輪定位用到的參數

任 璐

（長江工程職業技術學院，武漢 430212）

1 四輪定位儀簡介

隨著汽車工業的發展，四輪定位儀作為檢測汽車整車性能的一個重要工具，已經得到長足的發展，如今己經演變成為智能網絡、數碼攝像和紅外線傳輸等多種高精尖技術的集合。四輪定位儀由電腦主機、測量傳感器、四輪平面舉升設備和一些輔助設備組成。

（1）電腦主機。目前常用四輪定位儀主機與檢測傳感器之間的數據傳輸主要是紅外線式。在前些年，大多使用數據電纜式傳輸方式。紅外線式四輪定位儀的各個車輪的測量機頭與數據接收盒之前通過紅外線電波傳輸數據，所以紅外線設備使用起來比較方便。

（2）測量傳感器。測量傳感器主要是紅外線設備，紅外線設備的有效通信距離為10～100m，紅外線無線部分十分小巧，重量輕，可穿墻通訊，只是在穿越障礙時，會損失功率，使通訊距離縮短。紅外線設備的傳感器是四輪定位儀最重要的部分，每個輪的傳感器精度直接影響測量的結果。傳感器發出紅外激光線束照射在對應的傳感器上，對應的傳感器得出測量的數據，然后把數據傳到主機上的數據接收發射接收器，主機進行數據分析處理并顯示測量結果。

（3）四輪平面舉升設備和一些輔助設備。常用四輪定位儀一般具有二次舉升功能。可以把車子四輪同時舉升的同時，還可以用二次舉裝置二次舉起前輪或后輪，以方便操作。常見輔助設備有：方向盤固定器、角度盤、傳感器安裝架、腳制動踏板固定裝置以及一些常用維修工具。

2 四輪定位參數

在《汽車和掛車的術語及其定義》（GB／3730.3-92）中，規定了關于車輪定位有關參數及其定義。主要定位參數有：前束、外傾、主銷后傾角、主銷內傾角；其它定位參數有：推進線、推進角、右橫向偏置角、輪距差、軸偏置、前退縮角、包容角。下面淺析用四輪定位儀進行前輪定位用到的一些參數。

2.1 主銷后傾角

在汽車縱向垂直平面內主銷軸線與通過前輪中心垂線的夾角叫主銷或傾角如圖1所示。向垂線后面傾斜的角度稱為正后傾角，向前傾斜的角度稱為負后傾角。

圖1 主銷后傾角

主銷后傾角的作用：

（l）保證汽車直線行駛的穩定性。按照國內傳統的汽車理論，主銷后傾角越大，行駛中產生的離心力就越大，防止車輪發生偏轉的反向推力也就越大，所以主銷后傾角越大，汽車直線行駛的穩定性就越好。同時主銷后傾角越大，汽車轉向時所克服的反向推力就越大，轉向就越重，所以主銷后傾角不能超過3°。

（2）適當加大主銷后傾角是幫助車輪回正的有效方法。轉向輪發生偏轉時，主銷后傾角幫助轉向輪自動回正到中間位置。

2.2 主銷內傾角

在汽車橫向平面內主銷軸線與鉛垂線的夾角即為主銷內傾角，如圖2所示。

主銷內傾角有以下兩個作用：

（1）幫助轉向輪自動回正。前輪是圍繞著主銷旋轉的，而主銷是向內傾斜的。主銷內傾使轉向節距地面高度降低，距地面更近，重力作用使車輛高度被降低，轉向輪在轉向時沿著傾斜的主銷作弧線運動（就像門圍繞歪斜的門軸做弧線運動一樣），隨著轉向角和主銷內側傾角加大，輪胎外側逐步加大對路面的壓力。汽車在松軟的路面上轉向時，主銷內傾角越大，轉向角越大，轉向輪外側就壓入地下越多，轉彎時前輪的外側部分陷入地下才可能實現轉向。汽車在柏油、水泥路面上行駛時，地面比輪胎更為堅硬，輪胎不可能陷入地下。于是在地面反作用力下，轉向輪連同它所承載的汽車前部都要抬起一個相應的高度，才能使它實現轉向。

圖2 主銷內傾角

（2）使轉向輕便。由于前軸重心在主銷的軸線上，主銷內傾角使主銷軸線延長線與路面的交點和車輪中心地面的交點距離減小，力臂的減小使轉向變輕了。主銷軸線的延長線距車輪的中心線過近容易使轉向發飄。所以傳統的后輪驅動汽車主銷軸線的延長線大都設計在距車輪中心線40～60mm處。而從20世紀70年代以后開發的前輪驅動汽車由于技術上改進，使主銷內傾角更大，行駛穩定性也更好。

2.3 前輪前束

前輪前束是從汽車正上方向下看，由輪胎的中心與汽車的縱向線之間的夾角稱為前束角。如圖3所示。

前束的作用是消除因外傾角而引起的輪胎側滑。當正前束太大時，輪胎外側磨損會有正外傾角太大所形成的磨損狀態，胎紋磨損形式為羽毛狀。當用手從內側向外側撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺。當負前束太大時，輪胎內側會有負外傾角太大所形成的磨損形態，胎紋磨損形式為羽毛狀。當用手從外側向內側撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺。

2.4 前輪外傾角

從汽車的前方看輪胎的幾何中心線與地面的鉛垂線的夾角，稱為外傾角，如圖4所示。當輪胎中心線與鉛垂線重合時，稱為零外傾角，其作用是防止輪胎不均勻的磨損；當輪胎中心線在鉛垂線外側時的夾角稱為正外傾角，其作用主要是減低作用于轉向節上的負載，防止車輪滑落。當輪胎中心線在鉛垂線內側時的夾角稱為負外傾角，其作用是可使內外側滾動半徑近似相等，使輪胎的內外側磨損均勻，還可以提高車身的橫向穩定性。

2.5 轉向梯形

車輛轉彎時，內側的車輪被迫沿著比外側車輪要小的弧線前進。如果設計兩側轉向臂互相平行，那么轉彎時兩前輪也將保持平行，最終導致轉彎時兩前輪發生相對滑移。而設計成前軸、梯形臂、橫拉桿構成的轉向梯形，可使汽車在轉向時兩前輪產生不同的轉向角，通常內側車輪轉向角要比外側車輪大1°～3°，兩前輪沿著各自的弧線滾動，從而消除了兩前輪輪胎的相對滑動，如圖5所示。

圖5 轉向梯形

轉向時所有車輪運動軌跡的向心線都應相交于一點，此點稱為轉向心。橫拉桿位于前軸后端的等腰形叫正梯形，橫拉桿位于前軸前端的等腰梯形叫反梯形。二者在作用上沒有區別。

轉向梯形又叫轉向外展，由于兩只梯形臂都設計成直線行駛時兩側車輪角度相同，保持兩側車輪平行，因此無論是向左或右轉向，由于內側輪形成比外側大的轉角，使轉向中的前輪形成負前束，且轉向角越大，負前束值也越大，轉向時的負前束比后橋中的差速器更有利于轉向平穩。

2.6 轉向不足

在試轉半徑時，轉向盤轉到止端，并保持不動，節氣門開度穩定，車輪的轉彎半徑在一定的圓周上保持不動，似乎是理所當然的事，但實際上轉向不足的汽車（又被稱為平穩轉向，大部分汽車都是這種設計），轉彎隨著旋轉的圈數增加，轉彎半徑會逐漸加大。這種特性是因前后輪胎側偏角不同引起的。由于后輪側偏角小于前輪的側偏角，在連續作轉彎半徑測試時，后輪因達不到前輪行進方向而變慢，所以轉彎半徑逐漸加大，出現轉向不足。轉向不足的好處是當駕駛員轉向時，即使實際轉向低于自己的設想，也容易修正過來。

2.7 轉向負前束（轉向前展）

轉向負前束是指轉向時內側車輪相對外側車輪的角度差。轉向系的結構使車輪角度隨轉向角度變化而變化，該角度的變化由轉向梯形保證，如果負前束不正確，將加劇輪胎磨損，并出現轉向噪聲及轉向跑偏。

3 四輪定位參數的作用

四輪定位參數是影響汽車綜合性能的重要參數，車輪定位參數在汽車出廠前都已經做過準確調整，但在車輛使用過程中，由于零部件的磨損、更換以及使用不當，可能會導致這些參數發生改變，而引起轉向沉重、轉向盤發抖、車輛容易跑偏、輪胎異常磨損以及油耗增加等現象，嚴重時會影響汽車安全行駛。

為了提高汽車行駛的安全性、平順性和乘坐的舒適性，汽車研發部門必須恰當地設計車輪定位角。正確的車輪角可以保證汽車轉向輕便，轉向后能自動回正。汽車轉向時、急劇改變車速和高速行駛時，以及在壞路行駛，或緊急制動時能保證行駛方向的穩定性。操作車輛時能穩定準確，路面振動小，壞路上車身沒有明顯搖擺，乘車舒適，輪胎壽命長。

正確的車輪定位可以幫助汽車獲得以下好處：（1）延長輪胎的使用壽命；（2）操縱的穩定性；（3）減少轉向機械和懸架的磨損；（4）提高燃油的經濟性；（5）得到最佳的行駛平順性；（6）確保安全駕駛。

正確的車輪定位校正是非常重要的。校正不適當，可能會造成轉向困難，轉向后車輪不能自動回正，行駛跑偏，產生不正常的噪聲，輪胎異常磨損。

［1］鄒小明.汽車檢測診斷技術［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［2］劉振樓.汽車維修技術［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［3］曹家喆.現代汽車檢測診斷技術［M］.北京：清華大學出版社，2009.