停車時方向盤需回正的原因分析

雷興善

摘 要：現在網上有很多文章都說停車時需要把方向盤回正，否則的話對轉向系統有一定的傷害，還有一些人對此觀點持反對意見，認為沒必要把方向盤回正，本文從停車后轉向輪有沒有受回正力矩的角度上，來分析這個問題。

關鍵詞：車輪定位；主銷后傾；主銷內傾

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.206

開個車的朋友都知道，在轉向后需要回正的情況下，我們不需要對方向盤操縱很大的力矩，方向盤就能自己回正，這與我們在轉向時施加在方向盤上的力差很多，那么這個回正的力矩來自哪里？來自于我們車輪定位的主銷后傾和主銷內傾，下面我們就來分析一下這兩個定位參數的回正力矩是怎么產生的。

1 什么是車輪定位

汽車在直線行駛中，由于外力作用而使轉向輪出現一個小的偏轉，如果轉向輪不能回正那么汽車將會跑偏，為了是轉向輪在出現偏轉的情況下能自動回正，同時也為了在轉向時轉向輕便性和減小輪胎的磨損，在汽車上的轉向車輪、轉向節與前軸三者之間在車架上的安裝有一個相對的位置關系，這種安裝位置關系我們稱之為稱為轉向輪定位，也叫前輪定位。正確的前輪定位可使汽車直線行駛穩定而不擺動，轉向時在轉向盤上施加的作用力不大，轉向后轉向盤具有自動回正能力，輪胎與地面間不打滑，延長輪胎使用壽命。轉向輪定位包括： 主銷后傾、主銷內傾、前輪外傾及前輪前束。

2 主銷后傾

主銷是轉向輪偏轉的軸線，他裝在前軸上，從汽車的側面看，它裝在車上后，其上端略微向后傾斜（一般角度不超過3°，不容易發現），這種現象我們稱為主銷后傾。在輪胎平面內，主銷軸線與支承輪胎的鉛垂線之間的所形成的角γ叫主銷后傾角，如圖1所示。主銷后傾的主要作用就是保持汽車直線行駛的穩定性，這時因為主銷后傾后，它的軸線延長線與路面的交點a在車輪與路面作用點b之前， b到主銷軸線之間距離為l。若汽車轉彎時（圖1中所示向右轉彎），則汽車相當于向右轉彎，汽車相當于做圓周運動，圓心在右邊，這時汽車上會產生一種慣性力，我們也稱為離心力，于此同時路面也會提供給車輪一個與離心力大小相等，方向相反的向心力F，汽車車輪在這兩個力的作用下沿著車輪的滾動方向移動，一旦這兩個力不相等，汽車將產生滑移。向心力F作用點在主銷后方的車輪上，作用力的方向指向圓心（右邊），這時主銷前面的車輪會向左運動，這樣車輪就恢復到原來的直線行駛位置。由此可見，主銷后傾產生的回正力矩與車速有關，車速越大，產生的慣性力也就越大，回正力矩也越大；當車速為零時，回正力矩也為零。

3 主銷內傾

主銷安裝到前軸上后，在車輛的前面或后面看，其上端略向內傾斜（一般不超過8°），這種現象稱為主銷內傾。在橫向平面內，主銷軸線與垂線之間的夾角β叫主銷內傾角。主銷內傾有有兩個作用，其中一個作用是使轉向輕便（在這里不在詳細講解），另一個作用就是使轉向輪自動回正，也即保持汽車直線行駛的穩定性。當轉向輪在外力作用下由中間位置偏轉一個角度時（為解釋方便，圖中畫成偏轉了180°，見圖2-b，實際車輪偏轉角度一般不超過50°，但我們可以從這個180°的極限位置發現車輪在偏轉時的運動趨勢。），車輪會陷入地平面以下，但實際上車輪是不可能陷入地面的，相反，在轉向輪偏轉的時候是把轉向輪連同汽車前部稍微向上抬起一個相應的高度（抬起的高度與偏轉的角度有關系），使汽車前部的勢能增加。一且外力消失，轉向輪就在汽車前部重力的作用下，力圖使車輪連同汽車前部恢復到勢能最低點的位置，勢能最低點的位置就是車輪處于直線行駛的位置，這就是主銷后傾使前輪自動回正的原因。由此可見，主銷后傾的回正作用是因為車輪偏轉使車輪和汽車前部勢能增加所形成的，所以只要車輪有偏轉，就能形成回正的力矩。

4 主銷后傾與主銷內傾回正作用的區別

主銷后傾與主銷內傾都有使汽車轉向后自動回正，保持汽車直線行駛的穩定性的作用。由回正力矩的產生機理可知，主銷后傾回正作用力矩的大小與車速有關，車速越高回正力矩越大，車速是零，回正力矩也就是零，但主銷內傾的回正作用是與車速無關的，對于一輛車來說，他的回正力矩的大小與車輪的偏轉角度有關，只要車輪有偏轉角，就會產生一個回正的力矩。所以在低車速時回正作用力矩主要來自主銷內傾，高車速時回正作用力矩主要來自主銷后傾。

5 結束語

由以上分析可知，當我們停車時，如果車輪沒有回正，由于車輪的偏轉確實有一個回正力矩作用在轉向輪上，這個力矩會通過轉向輪的輪胎逆向傳遞給轉向系統和懸架系統，使這些系統的相關部件一直處于受力狀態，這樣時間一長容易使這些受力的部件產生變形，影響懸架性能和轉向系統的正常工作，嚴重時還有可能會導致車輛跑偏，所以停車時一定要把車輪回正。

參考文獻：

[1]周林福主編.《汽車底盤構造與維修術》[M].人民交通出版社，

[2]關文達主編.《汽車構造與維修》[M].機械工業出版社.