四轮定位基础前速与内外倾角的定义

四轮定位包括前轮定位和后轮定位。前轮定位又叫转向轮定位,主要是转向轮、转向节和前轴三者之间的相对位置。后轮定位是后轮和后轴的相对位置。

四轮定位的参数包括主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、车轮前束。需要注意的是:四轮定位指的是前后四个车轮(主要指乘用车)的定位,而不是指每个车轮的四个定位参数。对于一般来讲,车辆的前轮都是转向轮都会具有上述的四个重要的定位参数;而车辆的后轮定位来讲,我们遇到乘用车上的后轮一般都是非转向轮,不会涉及转向节以及上下转向球头,所以也就没有主销的概念,我们也只考虑后轮每侧的车轮外倾和前束两个参数。

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什么是主销?

很多人都错误地认为,主销是减震器上支点与下支臂球头的连线。其实,这只适用于目前我们常见轿车的麦弗逊式独立悬挂,而对于双叉臂式独立悬挂、整体式转向桥的车辆则不适用。

为此,笔者认为,适用于所有车辆上的主销定义应该是:转向轮转向时的回转轴线。无论是双叉臂独立悬挂、还是整体式转向桥、甚至自行车,只要是带有转向轮的,其主销就是转向时的回转轴线。

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什么是主销后倾角?

主销后倾角是指转向轴线向前或向后倾斜的角度(图1)。需要注意的是,测量主销后倾角时,是从汽车的侧面测量转向轴线至垂直线之间的角度。另外,某些独立悬架的汽车无实际转向轴,其主销后倾角只是一个虚拟角度。

图1主销后倾角

主销后倾的主要作用是减小行驶中的方向跑偏,使方向盘有自动回正的功能。过小的主销后倾角会容易是转向系统产生偏摆震动,主销后倾角越大方向的稳定性越好;过大的主销后倾角会导致转向时费力。由于现代的轿车普遍采用动力转向,也就是液压助力或电动助力系统,因此现代轿车的主销后倾一般设计的较大。主销后倾角的大小对轮胎的磨损速度没有影响。

事实上,在我们日常生活当中,除了汽车,主销后倾的应用还有很多,如自行车、摩托车(图2)。在自行车或摩托车上,主销后倾角越大,稳定性越好,但转向也越费力。

图2主销后倾在自行车、摩托车上的应用

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什么是主销内倾角?

主销内倾角是从车前方或后方看车轮时,车轮的主销轴向车身内侧倾斜的角度(图3)。当车轮以主销为中心转动时,车轮的最低点将陷入路面以下,但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下,反而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度。这样,在完成转向后,在重力的作用下,转向车轮就有自动回复到原来中间位置的效应,使得方向盘很容易复位。

图3主销内倾角

也就是说,在转向时,主销内倾角有抬升车桥的作用,松开方向盘后,方向盘具有自动回位的功能。需要注意的是主销内倾角也不宜过大,否则将加速轮胎的磨损。另外,主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离叫主销偏置距,通过减小主销偏置距,可减小转向时驾驶员加在方向盘上的力,从而提高转向系统的操纵轻便性,同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。

主销内倾角还有一个作用是在转弯时,倾斜的车轮给车身提供支撑力,以保证车辆在转弯时的车身稳定性。对于这个作用的理解,我们可以举个更直观地例子:自行车或摩托车在拐弯的时,尤其是速度比较高的时候,都会将车子向内倾斜,让车轮与地面有一个夹角(图4),防止车身被甩出,提高车子的稳定性。汽车也是一样,右侧车轮在向右转弯的时候在主销内倾角和后倾角的共同作用下会向右侧倾倒,而左侧车轮虽也有主销内倾角,却不会向左侧倾倒,因为还有主销后倾角,可以它又拉了回来,甚至也能向右微微倾斜。不仅如此,两侧车轮的转动还使右侧车身降低,左侧车身抬高,整个车身也向右倾斜,于是产生了足够的向心力,这样就可以大大的提高汽车在弯道的极限,避免高速转向失控打滑。

图4摩托车过弯时车身向内倾斜

主销后倾角与主销内倾角都有转向回位的作用,但他们的作用机理不同。主销后倾角的转向回正是依靠在转弯时由离心力所产生的地面对车轮侧向反力来使车轮回正的,而离心力与车速的平方成正比,车速越高离心力越大,产生的回正效果越强。主销内倾角主要是由于转向时,将车辆抬起依靠车身的重力来回正转向轮的,与车速无关,只与主销内倾角度和转向的角度有关。

因此,高速时转向回正主要靠主销后倾的作用,而低速时转向回正主要靠主销内倾的作用。

在日常维修中,如果客户抱怨转向不回位时,除了检查动力转向助力、轮胎外,我们一定要注意检查主销内倾角和主销后倾角,同时正确区分是低速还是高速时转向回正问题。

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什么是车轮外倾角?

车轮外倾角是轮胎相对垂直参照线的倾斜角度(图5)。当车轮顶部向外倾斜时,被称为正外倾角;当车轮的顶部向内倾斜时,被称为负外倾角。

图5车轮外倾角

前轮外倾角一方面可以使车轮接近垂直路面滚动而减小转向阻力,使汽车转向轻便;另一方面又减少了轴承及其锁紧螺母的载荷,增加了使用寿命,提高了安全性。

之前的老款或载重汽车上,由于重载时的下压力,设计师会把车轮外倾设计正正值(防止重载时轮胎过分内倾),而现代汽车都有助力转向系统,并且为了提高车辆高速及转向时的稳定性,设计师会把车轮外倾角设计成接近于零或负值(图6)。

图6正外倾角和负外倾角

转向时,过大的正向外倾,则会由于离心力的作用,使得外轮外倾加大,这就会加大轮胎的磨损和变形,并且横向稳定性变差,同时也会加剧转向不足。

由于扁平子午线轮胎的普及,子午线轮胎的刚性大、胎面宽,若设定大外倾角会使轮胎磨偏,降低轮胎抓地力,再加上助力转向机构的推广,也使外倾角不断缩小。现代汽车一般将外倾角设定得很小,接近垂直或者负值(图7)。较小的外倾角有助于操纵和转向,符合技术规范的外倾角对轮胎的磨损几乎没什么影响,但是过大的外倾角则会造成轮胎的磨损明显增加,从而缩短轮胎的寿命。

图7赛车的外倾角多为负值

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什么是车轮前束?

车轮前束是指车轮前端面与后端面在汽车横向方向的距离差(图8),也可指车身前进方向与前轮平面之间的夹角,此时也称前束角。以车辆前进方向为参照,前小后大为正前束、前大后小为负前束。

图8车轮前束

设置车轮前束的主要目的是修正上述车轮外倾角引起的车轮向外侧转动。车轮外倾,一方面会使得转向轻便,另一方面,也使得左右前轮分别有向外侧转动的趋势,为了修正这个问题,又设置了车轮前束,使得左右两轮带有向内的角度,则正负抵消,从而让左右两轮可保持直线行进,减少轮胎磨损。也就是说:车轮前束主要是为了消除车轮外倾的不良影响而存在的。

一般,车辆的车轮外倾和车轮前束常常“正正”搭配或“负负”搭配,但考虑到车辆的整体性能,车轮外倾和车轮前束的搭配会有许多例外。一般载重汽车都设计为正外倾配合较大正前束,而现代轿车多采用较小的负外倾搭配小一些的正前束。表1是部分载重车和轿车的车轮参数配合情况。

表1部分载重汽车和轿车的车轮定位数据

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其他定位参数有哪些?

推进角是车辆推进线与车辆参考中心线(几何中心线)之间的角度。通过后轮单侧前束平分点做一直线与后轮中心相交,确定推进线,即:汽车后轮总前束的平分线为汽车的推进线。推进线与车辆几何中心线之间的夹角就是推进角,也被称为蟹形角。

图9推进角

退缩角(图10)有前退缩角和后退缩角之分。两前轮中心连线的垂线与推进线之间的夹角为前退缩角;两后轮中心连线的垂线与推进线之间的夹角为后退缩角。

图10前退缩角和后退缩角

从汽车正前方看,主销的轴线和车轮轴线之间的夹角被称为包容角(图11)。从数值上看,包容角的数值等于主销内倾角和车轮外倾角的总和。从汽车正前方看,主销的轴线和车轮轴线之间的夹角被称为包容角(图11)。从数值上看,包容角的数值等于主销内倾角和车轮外倾角的总和。

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常见定位参数的调整规则

一般汽车后轮只有车轮外倾和车轮前束两个定位参数,大多是通过偏心螺栓来进行调节。

在轿车四轮定位数据修正与调整中,以主销后倾角、车轮外倾角和车轮前束为主要调整对象,在大多数情况下,一般只需调整前轮前束。如果有必要调整其他定位参数,则应遵循图12所示的四轮定位调整顺序。

图11包容角

图12四轮定位工序

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四轮定位不良的表现有哪些?

不合适的四轮定位,最主要也是最令维修人员头疼的表现有:啃胎、跑偏、方向盘不正、车辆稳定性下降。此外,还有一些不易让人觉察的表现,如:舒适性降低、行驶阻力增大油耗上升、底盘悬挂件异常磨损、行驶安全性下降等。

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四轮定位的维护周期

虽然,汽车厂家对四轮定位的检查不做强制要求,不同的汽车厂家对四轮定位推荐的维护周期也不尽相同,但笔者建议最好还是每年(20000km)做一次四轮定位。

另外,如果已经发现与四轮定位有关的故障现象,一定要及时检查和维修,否则,可能会导致损失扩大,车身底盘部件出现更严重的损坏,甚至引发安全问题!

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1.汽车维护指南:掌握这些基础用车知识,让你比大多数人更懂汽车保什么叫懂车?对汽车的了解达到什么程度才能称之为懂车?我觉得这个问题没有一个准确的答案,而且也没必要有什么答案。因为汽车本身就是个消费品,作为车主我们只要会开就行,咱又不去造车,懂不懂车和咱们关系不大。 但话说回来,如果你能多了解一些汽车的基础知识,那么在日常用车中肯定会让你更得心应手。所以今天我https://www.163.com/dy/article/JJ0N2UM605567817.html
2.所谓四轮定位,到底定些啥?很多朋友都听说过四轮定位,也在4S店或汽修店做过四轮定位,但肯定很多人对四轮定位都只是一知半解。 在讲四轮定位之前,我们要先知道什么是主销。主销通俗一点来讲,就是转向节上下球头的连线,是转向轮的旋转中心。以前的汽车,主销是一根较粗的销轴,是一个实物。现在,许多独立悬架的汽车已经没有这根销轴了,于是主https://www.yoojia.com/article/10296198276951994711.html
3.智能车竞赛技术报告基础四轮组哈尔滨工程大学济海追风5队为使汽车直线行驶稳定,转向轻便,转向后能自动回正,减少轮胎和转向系零件的磨损等,在转向轮、转向节和前轴之间须形成一定的相对安装位置,叫车轮定位。本系统所采用的智能车通过四只轮胎与地面接触,后轮同轴受到限位,无法调整,与智能车的前进方向保持平行,因此要改变智能车与地面的接触方式,调试出利于车转向、直https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/120056723
4.「底盘篇」——四轮定位是什么?主销内倾角是从汽车前方或后方看车轮时,车轮的主销轴线向车身内侧倾斜的角度β (图4)。当车轮以主销为中心轴线转动,这里假设可转动180°,我们发现车轮将陷入路面以下,实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下,地面会给转向车轮连同整个汽车前部一个向上抬起的作用力,在此作用力下,转向车轮产生自动回复到原来中间位置的效应https://www.dongchedi.com/article/7126796510582424103
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