四輪定位參數(shù)對汽車使用性能的影響分析

祝學(xué)亮

引言

四輪定位是以車輛的四輪參數(shù)為依據(jù)，通過調(diào)整以確保車輛良好的行駛性能并具備一定的可靠性。四輪定位的作用是使汽車能夠保持安全行駛的性能，并減少輪胎和轉(zhuǎn)向機(jī)件的磨損。如果駕駛員在駕駛過程中感到方向轉(zhuǎn)向沉重、不正、跑偏、發(fā)抖，以及駕駛過程出現(xiàn)車感飄浮、搖擺、顛顫等不正常的駕駛感受，就要考慮調(diào)整四輪定位參數(shù)。

1、四輪定位參數(shù)對汽車使用性能的影響分析

轎車的轉(zhuǎn)向車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸三者之間的安裝具有一定的相對位置，這種具有一定相對位置的安裝叫做轉(zhuǎn)向車輪定位，也稱前輪定位。前輪定位包括主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角和前輪前束四個(gè)內(nèi)容。對兩個(gè)后輪來說也同樣存在與后軸之間安裝的相對位置，稱后輪定位。后輪定位包括車輪外傾角和后輪前束。這樣前輪定位和后輪定位總起來說叫四輪定位。

四輪定位參數(shù)包括：主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角、前束角、推進(jìn)角等。

1.1 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，如圖1所示。內(nèi)傾角的作用是減小轉(zhuǎn)向操縱力和跑偏現(xiàn)象，保持車輛直線行駛的穩(wěn)定性和操縱的輕便性。左右內(nèi)傾角都應(yīng)該設(shè)定在規(guī)定范圍內(nèi)，而且左右值要相等。如果左右值不等，那么兩側(cè)車輪所受的側(cè)向力也將不等，導(dǎo)致汽車行駛跑偏，汽車將向主銷內(nèi)傾角大的方向跑偏。

1.2 主銷后傾角

從車輛的側(cè)面觀察上球頭與下球頭之連線(假設(shè)的轉(zhuǎn)向軸線)與地面的垂線之間的夾角，如圖3所示。主銷后傾角的作用是產(chǎn)生回正力矩使車輪復(fù)位以提高直線行駛的穩(wěn)定性。一般情況下，左右兩車輪后傾角數(shù)值應(yīng)保持一致，差值最好不要超過30'，否則就有可能發(fā)生直線跑偏現(xiàn)象，跑偏向著后傾角較小的一邊。所以主銷后傾角的主要功能就是使車輛保持向正前方行駛，后傾角的角度不會影響輪胎磨損。

1.3 車輪外傾角

從汽車的前方看，輪胎幾何中心線與地面鉛垂線的夾角，稱為外傾角。如圖3所示。當(dāng)輪胎中心線在鉛垂線外側(cè)時(shí)的夾角稱為正外傾角。正外傾角直接影響汽車的轉(zhuǎn)彎性能，作用是提高前輪的轉(zhuǎn)向安全性和轉(zhuǎn)向操縱的輕便性。

如果車輪垂直地面而沒有外傾，滿載時(shí)就易產(chǎn)生變形，可能引起車輪上部向內(nèi)傾側(cè)，導(dǎo)致車輪聯(lián)接件損壞。因此，汽車的前輪都要設(shè)定外傾角。大部分汽車的外傾角設(shè)計(jì)為正外傾角，負(fù)外傾角較少見，又把正的前輪外傾角俗稱“外八字”。

從車身頂部俯視，兩車輪相對于車身向外滾開，兩車輪有分開的運(yùn)動(dòng)趨勢。如圖4所示。由于車軸的存在，車軸只能把兩車輪向內(nèi)拉，車輪不可能分開。那么地面對輪胎產(chǎn)就生了向外的摩擦力，再加上輪胎在側(cè)向力作用下的側(cè)偏變形，從而使輪胎內(nèi)側(cè)所受摩擦力大于外側(cè)，因此輪胎內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較大磨損。避免此磨損的方法就是增加車輪前束，具體在下節(jié)講述。

1.4 前束

前輪前束是從車輛前方看，在左右兩輪軸處于同一高度下，左右輪胎中心線其前端與后端距離之差值稱為總前束。前輪中心線與縱向中心線的夾角又叫前束角。

前束的作用是消除由于正外傾角所產(chǎn)生的輪胎側(cè)滑。一般情況下，汽車的前束都取正前束。在正前束狀態(tài)下，兩輪向內(nèi)偏斜。如果沒有車軸的固定，兩車輪相對于車身向內(nèi)滾動(dòng)有重合趨勢，如圖5所示。實(shí)際上由于車軸的存在，兩車輪不可能重合，車軸必然受到兩車輪向內(nèi)的擠壓，而剛性車軸不可能發(fā)生變形，那么地面會就對輪胎產(chǎn)生了相對汽車向內(nèi)的力，使輪胎變形；而且輪胎外側(cè)所受摩擦力大于內(nèi)側(cè)，從而使輪胎外側(cè)產(chǎn)生較大磨損。

由以上分析可知，外傾角的存在使輪胎產(chǎn)生了向外側(cè)偏移趨勢，使輪胎內(nèi)側(cè)磨損；前束的存在使輪胎向內(nèi)側(cè)偏移，使輪胎外側(cè)磨損。因此，選取適當(dāng)?shù)耐鈨A角與前束角，就可使外傾角產(chǎn)生的側(cè)偏與前束角產(chǎn)生的側(cè)偏相互抵消，或者部分抵消，以達(dá)到減小輪胎側(cè)向滑移和降低輪胎磨損的目的。目前國內(nèi)對于汽車外傾角和前束的合理匹配關(guān)系的研究仍處于探索階段沒有統(tǒng)一定論，衡量外傾角與前束匹配是否合理只能可通過反復(fù)的側(cè)滑試驗(yàn)來確定。

1.5 推進(jìn)角的影響

推進(jìn)角是指汽車的推進(jìn)線與汽車縱向幾何中心線的角度，如圖6所示。推進(jìn)線就是后輪總前束的平分線，汽車的行進(jìn)是沿著推進(jìn)線的方向。推進(jìn)線與汽車縱向幾何中心線不重合，汽車將會跑偏，推進(jìn)角越大，跑偏就越嚴(yán)重。因此，推進(jìn)角也是汽車行駛跑偏的一個(gè)重要原因。

2、結(jié)束語

四輪定位參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性和輪胎壽命有著重要影響，從而影響汽車的安全性以及經(jīng)濟(jì)性。研究和確定汽車合理的四輪定位參數(shù)，對于確保汽車具有良好的使用性能具有重要意義。

[1] 任璐. 試析用四輪定位儀進(jìn)行前輪定位用到的參數(shù)[J]. 長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012(2).

[2] 黃景中,蔣新華. 淺談四輪定位儀的特殊功能[J]. 汽車維護(hù)與修理,2008(01).

[3] 唐宏乾,張洲. 簡析汽車四輪定位[J]. 湖南農(nóng)機(jī)，2012(3).

[4] 高洪. 淺談汽車四輪定位對車輛行駛性能的影響[J]. 汽車零部件.2012(04).

[5] 曾志明. 淺析汽車四輪定位的作用[J]. 企業(yè)導(dǎo)報(bào). 2011(20).

[6] 楊春藝. 車輪定位參數(shù)分析及調(diào)整探討[J]. 現(xiàn)代企業(yè)教育，2012(19).

[7] 陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014:201-209.