完整版车轮侧滑的检测诊断研究汽车专业毕业设计Word格式.docx
《完整版车轮侧滑的检测诊断研究汽车专业毕业设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版车轮侧滑的检测诊断研究汽车专业毕业设计Word格式.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
车轮侧滑量分析得出各项车轮定位参数对车轮侧滑的影响是不同的，各种车轮定位参数之间的不匹配也会造成不同的侧滑量。
对上述结果的分析，得出的结论与结果保持一致，车轮前束、车轮外倾、主销后倾、车轮外倾与前束不匹配对车轮侧滑的影响有所差别，并不完全一致。
对侧滑量进行分析时要有所区别对待。
关键词：
车轮侧滑；
车轮定位参数；
侧滑量；
侧滑试验台；
Abstract
WheelsideslipreferstoimpropertoewithwheelcamberAnglemismate.Whenthecardriving,itcreatesaforcebetweenthewheelandground,theverticalforceandthedirectioncardriving,letthewheelisinastateofedgebindingslip.Thepurposeofthisarticleistodiscusstheinfluencefactorsofwheelsideslipandwheelsideslipdetectingprincipleanddiagnosticanalysis.Firstly,inthispaper,analyzingthebasicconceptofwheelsideslipandinfluencingfactors,accountingforcarsidesliptest-bedmeasuringprinciple,analyzingthemechanismofwheelsideslip.Thenanalyzingtheinfluencefactorsofsideslipquantityanditscausesideslipquantity.Finallydiscussingtheproblemsofwheelsideslipandthepossibilityofintroducingwheelsideslipdetectingvehicleannualinspection.Themainfactorsofwheelsidesliparethewheelalignmentparametersareabnormal,especiallythesteeringwheelcamberAngleandtoe-indon'
tmatch.Analysisofwheelsideslipquantitylearnedthatthewheelalignmentparametersinfluenceonwheelsidesliparedifferent.Differentwheelpositioningparametersnotmatchingcancausedifferentsideslipvalueoffrontwheel.Analyzingtheaboveresults,conclusionconsistentwiththeresults.Wheeltoe-in,wheelcamber,caster,themismatchingbetweenwheelcamberandtoewheelsideslip.Theyneedtobetreateddifferentlywhenanalyzingthewheelsideslipquantity.
Keywords:
Wheelsideslip;
Wheelalignmentparameters;
Sideslipquantity;
Sidesliptest-bed;
目录
1绪论1
1.1车轮侧滑及对汽车性能的影响1
1.2车轮侧滑检现状1
1.3本文研究的意义2
2车轮侧滑影响因素3
2.1车轮外倾对车轮侧滑的影响3
2.2车轮前束对车轮侧滑的影响5
2.3车轮具有外倾与前束时侧滑情况分析7
3汽车侧滑试验台的结构与工作原理9
3.1转向轮定位值引起的侧滑9
3.1.1前束引起的侧滑9
3.1.2外倾角引起的侧滑10
3.2滑板式侧滑试验台的结构与工作原理10
3.2.1侧滑试验台的结构10
3.2.2滑动板仅受到外倾角的作用12
3.2.3滑动板仅受到前束作用12
3.2.4滑动板受到外倾角和前束角同时作用13
4车轮侧滑量的分析15
4.1前轮驱动车型检测结果分析15
4.1.1重心位置的影响15
4.1.2前驱动轴传动转向装置磨损间隙的影响15
4.2独立悬架车型检测结果分析16
4.2.1前束调整不当16
4.2.2前轮外倾不正确16
4.2.3主销后倾及内倾不符合规定17
4.2.4车轮外（内）倾角与前束匹配17
4.3后轮侧滑量检测分析17
4.4车轮侧滑检测存在的问题及对策17
4.4.1存在问题17
4.4.2对策18
结论20
参考文献21
致谢22
1绪论
在现代社会，汽车已经成为人们生活、工作不可缺少的一种交通共工具。
汽车在为人们造福的同时，也带来了大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。
其中首屈一指的是交通安全问题。
而行驶系的技术状况直接影响汽车的运行安全。
1.1车轮侧滑及对汽车性能的影响
车轮定位主要包括主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角和前轮前束四个参数。
从上述定义来看，车轮定位参数值的大小体现了转向轮的定位角大小，特别是车轮前束与车轮外倾角之间的匹配情况，直接影响了汽车行驶的稳定性与安全性。
随着公路和城乡道路的不断发展，现代轿车和轻型客车的车速不断提高，以及我国汽车保有量的不断的增加，人们对汽车的乘坐舒适性和行驶安全性提出了更为严格的要求。
为保证汽车直线行驶，应使转向轮具有自动回正作用，这种自动回正作用是由转向轮定位角来保证的，因此设计转向桥时应使主销和车轮在汽车的纵向和横向平面内都有一定的倾角即转向轮定位参数，它包括主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束。
其主要危害有：
汽车行驶时发生侧滑，会使汽车行驶阻力增加，对于汽车的动力学、燃油经济性及制动性能都有不利影响；
汽车侧滑量增大，对于汽车轮胎来说磨损加剧，同时还会引起偏磨，导致汽车轮胎使用寿命下降；
汽车侧滑量过大，对于汽车行驶的影响很大、对于汽车操控稳定性有直接影响，如高速行驶时方向发抖、发飘。
不正常的转向轮定位特别是车轮外倾角和前束的匹配会引起转向沉重、明显增加驾驶员的劳动强度，造成行驶不稳定、车轮失去自动回正作用，不能保持直线行驶，造成汽车操纵困难，同时会加剧转向机构和转向轮胎的磨损。
加重转向轮外胎小轴承及紧固螺母的负荷，降低其的使用性命。
增加燃油消耗量，使动力性能下降等。
资料统计表明，转向轮定位故障占整车的30％左右，如此高的故障率应引起同行业的高度重视[1]。
1.2车轮侧滑检现状
诊断和排除转向轮定位系统故障是一个既老又新的课题：
说其老就是由于从汽车诞生之时起，该系统就是人们研究的对象：
至于新就是到目前为止仍然存在大量的问题需要研究和解决。
随着车辆结构的变化和行驶速度的提高，新的问题也随之而来，特别是车辆在高速公路上行驶时，若存在转向轮定位故障则可能引发交通事故。
造成不必要的人员伤亡和经济损失。
目前汽车转向轮定位参数检测己成为汽车综合性能技术状况检测的重点检测项目之一。
目前国内检测车轮侧滑主要依靠单板或双板式的侧滑试验台。
由于在侧滑检测时受很很多因素的影响，因此经常出现车轮定位角在标注范围内，但是侧滑量超标或者车轮侧滑量符合标准，但是出现前轮转向发飘、发抖，轮胎异常磨损的现象。
对维修人员来说，在故障排除过程中遇到很多问题无法用老方法解决。
如果让汽车行驶过可以横向自由滑动的滑板，由于存在前面提到的作用力，时滑板产生侧向滑动。
检验汽车的侧滑量，可以判断汽车前轮前束和外倾参数配合是否恰当，而并不直接测量这两个参数的具体值。
转向轮正前束的作用是正好与正外倾的作用相反。
当转向轮具有正前束，汽车向前行驶时，两前轮具有向内收拢的趋势。
转向轮具有正外倾，轮胎相当于圆锥的一部分，向前滚动时有向外扩张的趋势。
理想的情况是转向轮向外的张力与向内的作用力抵消，保持汽车直线行驶。
假定将两个只有前束没有外倾的车轮用一根可以自由伸缩的轴连接起来，车轮向前滚动一段距离后，由于前束的作用，两车轮将向里靠拢。
但实际上汽车的前轴不可能缩短的。
如果将两前轮放在可以横向自由运动的滑板上，由于作用力和反作用力的原理，滑板将向外滑动。
侧滑是前束和外倾两个参数匹配的结果，因此另外参数都合格时，侧滑合格。
1.3本文研究的意义
根据现在车轮侧滑检测的现状，有必要对车轮侧滑的检测与诊断做一个详细的探讨与研究，系统的对车轮侧滑的概念、影响因素、检测诊断原理方法、侧滑试验台的原理功用等做一个总结介绍，探讨车轮侧滑检测诊断的发展方向。
以期能够对现阶段侧滑检测诊断的不完善以及各种隐患的改进做出一些贡献。
现阶段车轮侧滑的检测诊断主要依赖于侧滑试验台，主要是滑板式侧滑试验台，由于不同侧滑的试验台测量精度不同经常导致同一车在不同的侧滑试验台上测得的数据不同，不同的车型的侧滑数据标准也不一致，甚至出现了侧滑数据合格但是车辆本身仍存在异常或者汽车本身正常而侧滑量不合格的现象。
这都是需要研究探讨的问题。
现阶段车辆年检并没有引入车轮侧滑检测，致使很多车主并不重视车轮侧滑的问题和危害，本文讨论了将车路侧滑检测引入车辆年检的可能性及其利弊，对于提高车辆操控稳定性和道路安全隐患排除有一定的积极意义。
2车轮侧滑影响因素
2.1车轮外倾对车轮侧滑的影响
图2.1轮外倾时的情况
图2.1为车辆运行过程中右前轮外倾时的受力情况。
由于车轮外倾时车轮承受的重力只与支反力错开了一定距离，从而使车轮受到一力矩作用；
为了保持平衡，必须有一与该力矩大小相等方向相反的力矩同时作用于车轮。
于是有下式成立，即：
（2.1）
式中：
α为车轮外倾角，单位°
；
Fα为车轮外倾侧向力，单位N；
R为车轮动力半径，单位m。
由此可见，车轮外倾产生了侧向力，称之为外倾侧向力。
由于车轮动力半径、车轮实际的接地点与轮胎的侧偏刚度有关，所以式（2.1）所表达的车轮侧向力与车轮外倾角的关系和实际的侧向力与外倾角的关系有所不同。
试验证明，实际的外倾侧向力与外倾角关系为：
（2.2）
为倾刚度，单位N°
。
由于轮胎为弹性体，在外倾侧向力作用下轮胎底部与地面接触处将发生侧向变形。
图2.2（a）中，aa为右前轮侧向变形后轮胎接地印迹中心线，它与车轮AA中心线平行。
当车轮在路面滚动时，轮胎接地印迹中心线aa将不再与AA平行，而是偏移一定角度β，我们称之为外倾侧偏角；
如图2.2（b）所示最先落地的轮胎印迹点离车轮中心线AA近，侧向变形小；
以后相继落地的轮胎印迹点离车轮实际行驶直线AA越来越远，侧向变形大。
侧向变形产生侧向应力，侧向应力与侧向变形成正比；
当侧向应力大于或等于地面摩擦力时，轮胎开始滑移，称之为外倾侧滑。
（a）（b）
图2.2倾侧向力作用下轮胎侧偏示意图
图2.3中，Y轴代表轮胎侧偏变形量，X轴代表轮胎接地印迹长度，OX为车轮无外倾时车轮印迹中心线，AC为车轮在外倾侧向力作用下的静变形接地印迹中心线，β为侧偏角。
车轮滚动时在A点开始与地面接触，经过时间t到达B点之后轮胎变形产生的侧向应力和侧向摩擦力相等，轮胎开始向C点滑移，滑移至C点后轮胎又将重复以上变形滑移过程。
外倾角加大，外倾侧向力也增大，轮胎侧向变形加剧，轮胎侧向应力随之增大，从而加大了滑移区，最终导致轮胎表面参与滑移的面积增加，即增加了外倾侧滑量。
图2.3偏过程中轮胎的变形滑移
2.2车轮前束对车轮侧滑的影响
图2.4模型轮胎及其接地压力分布
可以将轮胎简化成图2.4所示的模型，刚性带束B由胎体的弹簧C支承。
此带束虽在半径方向可以变形，但没有侧向弯曲。
在带束的外侧有横弹性常数为c的弹性体T。
其次在轮胎加载的情况下，轮胎接地印迹是宽度为w，长度为l的矩形。
接地压力分布在横方向（Y方向）时是均匀的，在圆周方向（X方向）成二次抛物线分布。
取接地前端为坐标原点，设为离原点的距离，处的接地压力为：
（2.3）
pm为最大接地压力，N；
为轮胎接地点离原点处的接地压力，N。
若在整个接地印迹内对接地压力积分，并使之与垂直载荷相等，则得：
（2.4）
于是：
（2.5）
为垂直载荷。
具有前束角的车轮在地面滚动时，车轮滚动方向与汽车行驶方向有一夹角β，此角度即为车轮前束角。
由于车轮滚动方向与汽车行驶方向不一致，致使轮胎接地处产生侧向变形，如图2.5所示。
轮胎胎面橡胶在接地前端O点开始和地面接触，OX为车辆行驶方向，OBC表示轮胎侧向变形量。
在X坐标轴，自O至A的区域内，轮胎与路面呈粘着状态，不发生相对滑移，称为附着区。
胎面橡胶的侧向剪切变形为，侧向变形产生侧向应力为：
（2.6）
在附着区内产生的侧向力Fy可以通过对正fy在附着区内积分求得:
=（2.7）
应力随着增大，在到达点A之后轮胎侧向应力与地面附着力相等，胎面橡胶与地面发生相对滑移，我们称此滑移为前束侧滑。
从此轮胎接地点进入滑移区。
OA的长度由式（2.3）和式（2.6）求得:
（2.8）
为最大摩擦系数。
于是由式（2.8）得：
（2.9）
图2.5前束轮胎的轮胎变形情况
滑移区内的的滑动摩擦系数随侧向滑动速度变化，可由下式求得：
（2.10）
为修正系数。
在滑动区内滑动速度平均值可以近似按下式求：
（2.11）
V为汽车直线行速度,kmofobserversfortire-roadforces,sideslipangleandwheel[21]M.Doumiati,A.C.Victorino,A.Charara.OnboardReal-TimeEstimationofVehicleLateralTire–RoadForcesandSideslipAngle[J].IEEEASMEtransactionsonmechatronics.2011,16（4）
[22]StephantJ,ChararaA,MeizelD.Evaluationofaslidingmodeobserverforvehiclesideslipangle[J].ControlEngineeringPractice.2007,15（7）
致谢
本论文是在我尊敬的武汉科技大学赵英勋教授的悉心指导下完成的。
赵老师严谨的治学风范、忘我的工作热情、一丝不苟的工作态度、以身作则的工作方式以及独特的人格魅力一直深深地感染和激励着我。
无论是在学习，还是生活中，赵老师都是我学习的榜样和楷模，他给了我许多人生最有益的启迪，使我受益匪浅，终生难忘。
在此向赵老师致以深深的敬意和衷心的感谢!
升级会员 