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车轮定位及其悬架倾角浅析

导读: 汽车的转向车轮定位是指转向车轮、转向节和前轴三者之间具有一定的相对位置的安装,又称为前轮定位。

汽车的转向车轮定位是指转向车轮、转向节和前轴三者之间具有一定的相对位置的安装,又称为前轮定位。前轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束四个内容,它的作用是保持汽车稳定的直线行驶和转向轻便、保证转向后转向轮可以自动回正、减少汽车在行驶中轮胎和转向机件的磨损。

转向车轮定位对汽车的操控性影响极大。一般的汽车行驶一定里程之后,就有可能出现跑偏、抖动、方向盘不正、轮胎偏磨等情况,这种情况一般就是汽车的四轮定位发生了变化,其中最常见的就是前束的变化。前束的作用是消除前轮外倾造成的前轮向外滚开趋势,减轻轮胎磨损。所以前束改变后汽车最明显的症状就是轮胎偏磨。一般导致前束改变主要的原因是转向球头磨损松旷。

主销内倾与主销后倾都有使转向轮自动回正、保持车辆直线行驶的作用,它们的区别是主销后倾的回正作用与车速有关,而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。因此,汽车在高速行驶时后倾的回正作用大,而低速行驶时主要靠内倾起回正作用。此外,直线行驶时,转向轮偶尔受到冲击而发生偏转时,也主要靠主销内倾起回正作用。所以,当你的车发生转向沉重、不自动回位等故障时,一般都是这两个参数发生了变化。导致这两个参数变化的主要原因是悬架变形、各减振减振胶套松旷;拉杆球头松旷、减振器上支座胶套损坏或变形等。

前轮外倾的作用是提高前轮工作的安全性和转向操纵轻便性,它发生变化时汽车会自动跑偏。有些人把自己的车改装,车轮都成外八字了,这种情况属于车轮负外倾。这样改装的主要作用是汽车在高速行驶时直线稳定性较好,不会轻易的跑偏,所以特别适合直线加速赛。但这种改装后,转向异常沉重,普通人是驾驭不了的。

对于后轮采用独立悬挂或后轮驱动的车型来说,后轮的定位也是非常重要的。不过后轮的定位主要是后轮前束和后轮外倾角,它可以增加汽车的横向稳定性,并减少轮胎的磨损;对后驱车来说还有一个推力角,它的作用是保证汽车的驱动力始终与行驶方向一致,避免横向推动汽车。一般情况下推力角都是零,当两个后轮悬架系统不一致时,汽车的推力角就会发生变化。

所以,汽车的四轮定位是行驶系统的重要参数,它的正确与否,直接决定了汽车的行驶安全性和稳定性。如果汽车行驶中发生跑偏、打方向不自动回轮、方向盘过重或飘浮发抖、前后轮胎单侧偏磨、车桥以及悬架的零件曾经被拆装,或汽车因事故造成底盘及悬架的损伤等情况时,我们就应该及时做四轮定位,调整车轮参数,以维持汽车良好的操控性。而一般的换轮胎、补胎等,不涉及车轮定位,所以不用调整。

四轮定位相关的因素有:主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、前束角、包容角、推进角及磨擦半径等。

1、什么是前束?

从汽车的正上方向下看,由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角。轮胎中心线前端向内收束的角度为正前束角,反之为负前束角。总前束值等于两个车轮的前束值之和,即两个车轮轴线之间的夹角。

前束的作用:消除车轮外倾造成的不良后果。车轮外倾使前轮有向两侧张开的趋势,由于受车桥约束不能向外滚开,导致车轮边滚边滑增加了磨损。有了前束后可使车轮在每瞬间的滚动方向都接近于正前方,减轻了轮毂外轴承的压力和轮胎的磨损。

前轮前束的调整方法:调整可调式拉杆,在调整前先将左右两边球头销止螺栓松开,夹紧转向盘正中位置。再根据电脑提供的资料进行同时调整。如果原来的转向盘是在正中位置,同时调整前束转向盘可能不会变动。直至调整到标准数值,然后路试看其是否有变动,如有变动应将其调正为止。

2、什么是主销内倾角?
转向节主销轴线或假想的主销轴线在横向平面内向内倾斜,与铅垂线所形成的夹角称为主销内倾角。

内倾角的作用:减少转向操纵力、减少回跳和跑偏现象、改善车辆直线行驶的稳定性。另外,主销内倾还可减少前轮传至转向机构上的冲击,并使转向轻便。但内倾角不宜过大,否则在转向时,会使轮胎磨损加快,主销内倾角一般在前轴制造时形成。

偏矩:主销线与地面交点和胎中心线与地交点的距离。也称摩擦半径,有正负零之分。

负偏距的作用:若前轮的制动器制动力不等,左轮大与右轮(F1F2),会产生制动跑偏,车身偏向是图示的X方向。此时两边不等的制动力,作用在负偏距R上,F1使左轮向A方向偏转,F2使右轮向B方向偏转,两方向效果综合后,使车身偏向图示的Y方向。即Y、X方向相反,但XY则可减小制动跑偏的趋势。

3、什么是主销后倾角?

从汽车的侧面看,主销轴线(或车轮转向轴线)从垂直方向向后或向前倾斜一个角度称为主销后倾或前倾。在纵向垂直平面内,主销轴线与垂线之间的夹角,称为主销后倾角。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角。通常汽车行驶过程中,主销后倾角应为正值。主销后倾角的获得一般是在安装时,通过悬架元件相互位置来保证的。

主销后倾角的作用:使车轮复位以及提高直线行驶的稳定性,产生的回正力矩使汽车在行驶中若偶遇外力作用能自动回正汽车转向轮设置主销后倾角的目的。后倾角的主要功能是使车辆保持向正前方行驶。后倾角的角度不会影响轮胎磨,它是用来稳定车行方向和转向时能自动回正。

后倾角的调整方法:根据车型不同,首先进行分析判断,然后进行调整,其调整方法有下列几种:垫片、不同心凸轮轴、偏心球头、大梁槽孔、平衡杆等。

4、什么是车轮外倾角?

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。轮胎的上缘偏向内侧(靠近发动机)或偏向外侧(偏离发动机)。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。

车轮外倾角的作用:是为了增加汽车直线行驶的安全性。当具有外倾角时,可使车轮在转向时偏移量减小,所以能减少转向力;另外,由于车轮外倾,在垂直载荷作用下产生一施加于轴心上的分力,使车轮向内压在轴承上,以防止车轮甩脱。

外倾角的调整方法:根据各车型各有不同,调整方法也有不同。主要调整方法有:调整垫片、大梁槽孔、不同心凸轮、偏心球头、上控制臂的调整、下控制臂的调整等。

5、四轮定位角度的联系

四轮定位有关各角度的定义及其功能,是比较容易了解的。但应用在四轮定位、底盘维修时往往无法将遇到的理论应用上去解决问题,其原因是由于车体底盘的结构,所有四轮定位角度都互相透过底盘的机械结构相连结。比如说:

(1)改变前束角会变动外倾角:由于改变前束角时轮子会依着转向轴转,因此外倾角会变动。后倾角越大其外倾角改变越大。

(2)调整后倾角会改变车轮偏角:当后倾角加大或减小后倾角时,由于转向轴上支点都能向前或向后移动。另一可动的就是转向轴的最下支点,也就是轮胎。因此加大或减小后倾角的调整会使前轮向前或向后滑动,使用的转盘也必须可前后滑动的功能。

(3)改变外倾角可同时改变内倾角,改变内倾角会造成外倾角改变。不同的悬架结构有不同的外倾角调整方法。如果向左右移动上支架点或移动下支架点,则不但外倾角改变,其内倾角跟着变。因此即使外倾角被调标准了,但由于内倾角的变化,车行不顺。解决了一个毛病,同时又制造了另一个毛病。

(4)后轮前束角改变会影响前轮单轮前束角:后轮前束角会决定后轮推进线角。现代四轮定位都是采用推进线定位方法来决定前轮前束。因此改变了后轮前束角造成推进线改变,虽然前束没有变化,由于其单轮前束的基准线(推进线)变动了,因此单轮前束也会跟着变动,前轮总前束并没因此而改变。

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