車輪定位參數(shù)對汽車行駛性能的影響

摘要：由于汽車行駛速度越來越高，汽車的操縱穩(wěn)定性對汽車安全影響越來越重要，汽車不僅具有四輪定位，有些高速客車和高級轎車還具有后輪外傾角和前輪前傾等參數(shù)，這些定位參數(shù)變化會使汽車操縱穩(wěn)定性惡化。

關(guān)鍵詞：定位參數(shù)；行駛性能；影響

中圖分類號：U463.34.02文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2007）10-0280-01

1車輪主要定位參數(shù)及作用

車輪定位要素主要包括車輪外傾角，主銷后傾角，轉(zhuǎn)向軸線內(nèi)傾角（轉(zhuǎn)向主銷內(nèi)傾角），車輪擺動角（前束）等。

（1）外傾角：前輪安裝在車橋上時，其旋轉(zhuǎn)平面向外傾，這種現(xiàn)象稱為車輪外傾。車輪旋轉(zhuǎn)平面與縱向垂直平面之間的夾角叫做車輪外傾角。其作用是提高車輪工作的安全性與轉(zhuǎn)向操縱的輕便性，由于主銷與襯套之間，輪轂與軸承等處都存在著裝配間隙，空載時車輪的安裝正好垂直于路面，而滿載時上述間隙將發(fā)生變化，車橋內(nèi)傾將使路面對車輪垂直反作用的軸向分力壓向輪轂外端的小軸承，使該軸承及其鎖緊螺母而使車輪脫出，為此，安裝車輪時要預(yù)先留有一定的外傾角，以防止上述不良影響。

（2）主銷后傾角：主銷裝在前軸上，其上端向后傾斜，這種現(xiàn)象叫做主銷后傾，在縱向垂直平面內(nèi)，垂線與主銷軸線之間的夾角，叫主銷后傾角。

主銷后傾的作用主要是為了保持汽車行駛的穩(wěn)定性，并使汽車轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪有自動回正功能。當車輪向左轉(zhuǎn)動時由于主銷后傾角的作用使左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)向下壓，由于轉(zhuǎn)向節(jié)與車輪接地距離不變，實際上左側(cè)車身略向上提升。在車身自重的作用下，迫使轉(zhuǎn)向節(jié)向上提升，回到原來的向前方行駛的位置。這樣可使車輪復(fù)位及提高直線行駛的穩(wěn)定性。如果后傾角是正的，當前輪轉(zhuǎn)向時，車輛內(nèi)側(cè)會向下降，結(jié)果底盤將會升高。因此會增加負荷至轉(zhuǎn)向節(jié)，如果兩輪的后傾角相同，車輛轉(zhuǎn)向后會回到正前方。增加正的后傾角角度則可增加轉(zhuǎn)向盤的穩(wěn)定性，但是轉(zhuǎn)向時力量會變大；減少正的后傾角則轉(zhuǎn)向盤的穩(wěn)定性降低，但是轉(zhuǎn)向時力量會變輕。

（3）主銷內(nèi)傾角：從車子的前方看轉(zhuǎn)向軸線與地面鉛垂線所形成的角度稱為主銷內(nèi)傾角。主銷內(nèi)傾角的作用是減少轉(zhuǎn)向操縱力。也就是將輪胎轉(zhuǎn)動所需力矩減到最少，同時減少回跳和跑偏現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向軸線的內(nèi)傾角同轉(zhuǎn)向軸線的后傾角一樣，使車輛完成轉(zhuǎn)向時具有“自動回正”的功能，用以改善車輛直線行駛的穩(wěn)定性。

（4）車輪前束：車輪前束是從車輛的前方看，在兩輪軸高度相同的情況下，左右輪胎中心線的前端和后端距離之差值。前束的作用，主要是消除由于外傾角所產(chǎn)生的輪胎側(cè)滑。采用正外傾角的前輪，使車輪頂部朝外傾斜，當車輛向前行駛時，車輪要朝外側(cè)滾動，從而產(chǎn)生側(cè)滑會造成輪胎磨損。所以，前束作用是消除由于外傾角所產(chǎn)生的輪胎側(cè)滑。

2車輪定位不準確對汽車行駛性能的影響

（1）車輪外傾的影響。

不管采用正外傾角或負外傾角，由于車輪內(nèi)側(cè)和外側(cè)轉(zhuǎn)動半徑不一致而車輪轉(zhuǎn)速相同必然造成車輪內(nèi)、外磨損不均。主銷后傾角過大時，轉(zhuǎn)向沉重駕駛員容易疲勞；主銷后傾角過小時，在汽車直線行駛時，容易發(fā)生前輪擺振，轉(zhuǎn)向盤搖擺不定，轉(zhuǎn)向盤自動回正能力變?nèi)酰{駛員不敢放松轉(zhuǎn)向盤，難于操縱或極易引起駕駛員疲勞等等。

在現(xiàn)代汽車中，由于懸架和車橋比過去的堅固，加上路面平坦。所以，采用正外傾角的車輛越來越少。而采用零傾角的車或負外傾角的車越來越多。以改善轉(zhuǎn)彎時的穩(wěn)定性和行駛時的平順性。在負外傾角的車輛轉(zhuǎn)彎時外側(cè)角減小，車輛傾斜度也相應(yīng)減小。小轎車高速轉(zhuǎn)向時，離心力增大，車身向外傾斜加大，產(chǎn)生了更大的正外傾，使外側(cè)懸架超負載加劇了外側(cè)輪胎的變形。外側(cè)輪胎與地面接觸處的內(nèi)外滾動半徑不同，外側(cè)小于內(nèi)側(cè)，這不僅加劇了輪胎磨損，也會使轉(zhuǎn)向性能降低。所以現(xiàn)代轎車車輪外傾角減小甚至為負值可使內(nèi)外側(cè)滾動半徑近似相等使輪胎的內(nèi)外側(cè)磨損均勻還提高了車身的橫向穩(wěn)定性。

（2）主銷后傾的影響。

后傾角愈大，車速愈高，前輪的穩(wěn)定性愈好，但后傾角過大會造成轉(zhuǎn)向盤沉重，現(xiàn)代高速轎車由于輪胎氣壓低，彈性較大，行駛時由于輪胎與地面的接觸面中心向后移動引起穩(wěn)定力矩增加，故后傾角可以成小到接近于零，甚至為負值(即主銷前傾)。后傾角的角度不會影響輪胎磨損，它是用來穩(wěn)定行車方向和轉(zhuǎn)向時能自動回正。如果車輛配備是傳統(tǒng)的手動轉(zhuǎn)向盤，則后傾角角度很小甚至于趨向負的后傾角，可使轉(zhuǎn)向容易。假如車輛配備動力轉(zhuǎn)向盤，則后傾角通常設(shè)定較大的正后傾角，使駕駛員轉(zhuǎn)向較有感覺，增加正后傾角的角度會增加轉(zhuǎn)向力量，但可增加車輛直行的穩(wěn)定性。

（3）主銷內(nèi)傾的影響。

主銷內(nèi)傾角愈大或前輪轉(zhuǎn)角愈大，則汽車前部抬起就越高，前輪的自動回正作用就更明顯，但轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)動方向盤費力，轉(zhuǎn)向輪的輪胎磨損增加。主銷后傾和主銷內(nèi)傾都有使汽車轉(zhuǎn)向自動回正、保持直線行駛位置的作用。但主銷后傾的回正作用與車速有關(guān)，而主銷內(nèi)傾的回正作用幾乎與車速無關(guān)。因此、高速時主銷后傾的回正作用起主導(dǎo)地位，而低速時則主要靠主銷內(nèi)傾起回正作用。此外、直行時前輪偶爾遇到?jīng)_擊而偏轉(zhuǎn)時，也主要依靠主銷內(nèi)傾起回正作用。

（4）前束的影響。

正前束太大，輪胎外側(cè)磨損會有正外傾角太大所形成的磨損形態(tài)，胎紋磨損形式為羽毛狀。當用手從內(nèi)側(cè)向外側(cè)撫摸，胎紋外緣有稅利的刺手感覺。

負前束太大，輪胎內(nèi)側(cè)磨損會有負外傾角太大所形成的磨損形態(tài)，胎紋磨損形式為羽毛狀。當用手從外側(cè)向內(nèi)側(cè)撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺。

3轎車車輪定位的發(fā)展趨勢

隨著轎車車速的逐漸提高和新結(jié)構(gòu)的不斷采用，迫使人們重新考慮車輪定位的問題。

(1)對后輪也進行定位。傳統(tǒng)的設(shè)計思想只考慮前輪定位角，但隨著道路條件的改善，現(xiàn)代轎車的速度越來高，在中、高檔轎車上巳開始設(shè)置后輪定位角。當汽車高速行駛時，操縱穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。為了防止高速行車時出現(xiàn)的“激轉(zhuǎn)”及危險的自動轉(zhuǎn)向現(xiàn)象、在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)當確保汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。汽車后輪具有-定程度的外傾和前束可使后輪獲得合適的側(cè)偏角，提高高速行駛的操縱穩(wěn)定性。例如桑塔納轎車后輪的外傾角是－40′，前束25′。

(2)車輪外傾角減小、前束減小。傳統(tǒng)的設(shè)計思想是使車輪具有一定的外傾角，防止輪緣外軸承承受向外的拉力，避免鎖緊螺母承受拉力而滑牙，造成車輪在運行中脫落而釀成事故。這對于大型車輛是十分重要的，但對于高速行駛的轎車，應(yīng)重點考慮在汽車轉(zhuǎn)向過程中車輪傾角的變化，所以轎車前輪不一定具有外傾角。

高速轉(zhuǎn)向時汽車具有很大的慣性力，即使懸架具有橫向穩(wěn)定桿，車身也自然向外傾斜。因此，在靜止狀態(tài)具有正外傾的車輛在轉(zhuǎn)向時外傾角更大，造成外側(cè)車輪輪胎的側(cè)偏角比內(nèi)側(cè)車輪大得多。內(nèi)、外車輪的實際轉(zhuǎn)向角與純滾動時的轉(zhuǎn)向角差距較大、從而引起內(nèi)、外側(cè)車輪產(chǎn)生不同程度的拖滑。這種拖滑狀態(tài)不但增加車輪的不正常磨損，還降低了車身的橫向穩(wěn)定性。基于這種考慮，車輪具有負外傾，即車輪在靜止狀態(tài)時向內(nèi)傾斜，在轉(zhuǎn)向時車輪外傾角趨于零．可減小轉(zhuǎn)向時的磨損和提高轉(zhuǎn)向時的橫向穩(wěn)定性。由于外傾角為負值．為了抵消直線行駛時前輪行駛軌跡的偏離，則采用負前束。

(3)主銷內(nèi)傾角增大。主銷內(nèi)傾角的存在使力臂變小，轉(zhuǎn)向輕便。但對于轎車來說，-般都有轉(zhuǎn)向助力裝置．不再需要考慮轉(zhuǎn)向的輕便性，因而往往采用大主銷內(nèi)傾角。可以提高汽車行駛的穩(wěn)定性。

(4)主銷后傾角減小。由于轎車-般采用超低壓扁平輪胎，在高速狀態(tài)輪胎本身具有較大的回正力矩，同時主銷內(nèi)傾角的加大也增大了回正力矩，因此，為了防止過大的回正力矩引起的回正過猛，有必要減小主銷后傾角。

4結(jié)束語

汽車車輪的定位參數(shù)，不僅能夠影響汽車的行駛性能，還影響行車的安全性。因此，經(jīng)常進行汽車車輪定位的檢查和調(diào)整，能夠減少輪胎和懸架系統(tǒng)的磨損，降低油耗，是安全行車的重要保證。