《汽车四轮定位原理及检测》毕业论文Word格式.docx

1、查阅、收集相关课题资料； 第 8 周 （3.243.28）：完成毕业设计（论文）初稿； 第 10 周（ 4.74.11）：进行设计（论文）中期检查； 第 12 周（4.214.25）：完成设计（论文）的修改； 第 14 周（ 5.55.9 ）：设计（论文）定稿；第 16 周（5.195.23）：准备答辩。审查意见： 院（系）负责人： 年 月 日 摘 要随着汽车工业的高速发展，我国汽车拥有量越来越多，而且每年都呈上升趋势。在这种新形势下，汽车四轮定位在汽车检测与维修行业逐渐凸显出其重要性。伴随着汽车四轮定位设备的不断改善，准确性不断的提高，汽车四轮定位使汽车使用的安全性得到足够的保障。汽车四轮定

2、位将在现代汽车行业成为不可或缺的技术，随着技术的不断改进，使得检测简单易懂，具有较高的社会经济价值。本文在传统的汽车转向轮定位理论的基础上，进一步阐述汽车四轮定位原理；推导出汽车四轮定位参数的空间几何关系；通过对汽车四轮定位理论及汽车四轮定位仪对定位参数的检测原理、系统构成等方面进行理论研究，提出正确使用四轮定位仪的注意事项、基本步骤、方法。结合试验分析汽车四轮定位测试系统在汽车检测中的运用以及总结出定位参数之间的联系。关键词：四轮定位 检测原理 测试系统 运用第一章 绪 论汽车发展到今天已经到了相当成熟的阶段，人们随着生活水平的提高，购买汽车人们越来越多。可是汽车带给我们舒适的乘车享受的同时

3、，它自身也会产生一些毛病，这里我们引出四轮定位的概念。随着公路和城乡道路的发展，现代桥车和轻型客车的车速不断提高，汽车底盘车轮定位系统的精确与否给车辆行驶是否舒适、安全以及经济实用等方面带来的影响变得非常明显。引进的四轮定位仪，由于它能排除车轮定位失准而引起的方向跑偏、转向盘不正、转向盘沉重、漂浮及摇摆不定、车身蛇行、轮胎偏磨和啃胎等故障，所以越来越受到驾驶员和修理厂家的青睐,“四轮定位”的概念已为大家所接受，开展四轮定位检测与调整，在我国已被广泛应用。从前人们对汽车车轮定位的认识，往往停留在测量前束的阶段。因为过去生产的汽车，前轮主销内倾角和车轮外倾角都是在设计与制造汽车时就设定在转向节上了

4、，既难测量，又没有什么办法调整。而现代汽车大量采用了四轮独立悬架，为了保证汽车直线行驶方向的稳定性和转向盘的自动回正，避免前轮或后轮因为前束失准而造成跑偏，轮胎异常磨损。为了提高安全性能和经济效益，各国汽车厂都在悬架系统设计时采取了一些技术措施，使得主要定位角度变得可以调整，以便使他们能控制在厂家规定的范围内。现在的维修人员只有掌握了四轮定位的基本操作，才能避免出现更大的问题，另一方面也能促进四轮定位技术的发展。第二章 四轮定位的概念2.1 什么是四轮定位所谓四轮定位，是指以后轮平均的推进方向为定位基准，来测量及校正四轮相关的定位角度；使车辆在行驶时底盘各部零件与轮胎能保持适当的几何关系，使驾

5、驶人能正确的、舒适的驾驶其爱车，延长轮胎及底盘相关零件的使用寿命。2.2 为什么要进行四轮定位车辆在出厂时，其悬挂系统的定位角度（基本定位角度有7个）都是根据设计要求预先设定好的。这些定位角度共同用来保证车辆驾驶的舒适性和安全性。但是，由于车辆在售出并行驶一段时间后，这些定位角度会由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈的颠簸（特别是高速行驶时突然遇到不平路面）、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎等原因而产生变化。一旦定位角度由于任何一种原因产生变化，就可能产生诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨损加快、方向盘发沉、车辆发飘等不适症状。有些症状使车辆在高速行驶时非常危险。四轮

6、定位维修保养服务的目的，就是通过定位角度测量诊断车辆的上述不适病因并予以治疗。一般新车在驾驶3个月后就应做四轮定位，以后每行驶1万公里，调换前后轮胎位置,检查轮胎动平衡或减震器是否有漏油现象，以及发生碰撞后都应及时做四轮定位。车轮正确的定位可以保证转向灵活、乘座舒适，维持直线行车，延长轮胎寿命，减少路面引起的震动等。2.3汽车四轮定位的重要性和必要性为了提高汽车行驶的安全性、平顺性和乘坐的舒适性，汽车研发部门必须恰当地设计车轮定位角。正确的车轮叫可以保证汽车转向轻便，转向后能自动回正，汽车转向时、急剧改变车速时和高速行驶时，以及在坏路行驶，或紧急制动时能保证行驶方向的稳定性。操作车辆时能稳定准

7、确，路面振动小，坏路上车身没有明显摇摆，乘车舒适，轮胎寿命长。正确的车轮定位可以帮助系统中所有不见都处于正常关系中，可以获得以下好处：1.延长轮胎的使用寿命一组新的轮胎，有时表现为某一个轮胎使用不久就会发生异常磨损，有时发生在前轮，有时发生在后轮。在大多树情况下轮胎的异常磨损，或跑长途时爆胎的原因是车轮定位不准确。2.操纵的稳定性不正确的车轮定位可以加剧转向轮，以至整个转向系的摆振；还可以造成行驶跑偏、高速时转向发飘、左右牵引、车轮不能自动回正、路面的振动无法被有效的吸收。正确的车轮定位则可以避免或排除上述故障。3.减少转向机械和悬架的磨损由于不同的车轮定位角可以使汽车处于不同的平稳关系中，因

8、此不正确的车轮定位角不仅会加剧车轮的磨损，而且会造成悬架和转向系统传动部分的转动部件，如控制臂衬套、球头销、主销衬套等的非正常磨损。4.提高燃油的经济性所有的车轮定位角，都是为了使车轮在行驶中尽可能地垂直于地面，最大限度减少车轮滑移，使车轮滚动阻力减少，燃油经济性提高。正确的车轮定位，还可以保证四个车轮彼此平行，这样保证了最小的滚动阻力，再加上正确的轮胎充气，可确保提高燃油经济性。5.得到最佳的行驶平顺性正确的车轮定位帮助前、后悬架恰如其分地工作，使行驶系、转向西所有部件处在正确关系中，路面的振动被有效的吸收，车辆行驶更平稳。6.确保安全驾驶正确的车论定位最大的好处就是保证安全驾驶。它可以确保

9、车辆的可操作性，操作的稳定性，在正常行驶中有正确、迅速的操纵响应。正确的车轮定位校正是非常重要的。校正不适当，可能会造成转向困难，转向后车轮不能自动回正，行驶跑偏，产生不正常的噪声，轮胎异常磨损。2.4 四轮定位服务的种类1.高级四轮定位调整四轮定位角度使四个轮子互相平行且垂直地面。首先根据车子几何中心线调整后轮。部分车型的后轮前束不能调整，因此无法提高高级四轮定位维修服务。2.补偿四轮定位补偿四轮定位又称为推进线定位必须根据后轮前束或推进线来调整前轮定位、使前后轮互相平行。推进线角度是左右后轮前束角度差值的一半。对于后轮前束不能调整的车，必须提供补偿四轮定位维修服务，不能只做前轮定位服务。3

10、.前轮定位仅调整前轮定位角度，而不去考虑后轮定位角度的前轮定位，会造成直行时转向盘不正的现象。2.5 研究本课题的意义在现代汽车中, 操纵稳定性和行驶安全性被人们看得越来越重要了。虽然已经有很多在这方面的研究，但是本文主要在分析汽车四轮定位原理和四轮定位测试系统原理，结合实验室台架阐述四轮定位仪汽车检测中的运用方面的研究，也是具有十分重要的意义的。车辆在出厂时，定位角度都是根据设计要求预先设定好的。这些定位角度用来共同保证车辆驾驶的舒适性和安全性。但是，车辆在行驶一段时间后，这些定位角度会由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈颠簸、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎等原因而产生变化。一旦定位角

11、度产生变化，就可能导致诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨损加快、方向盘发沉等故障。因此，进行四轮定位参数检验，使其处于合理范围内，对提高汽车的安全性及经济性有重要意义。2.6国内外发展沿革国外针对车轮定位检测技术的研究较早，50年代就研制了相应的检测诊断设备，如美国、法国、德国、荷兰、日本以及意大利等，发展至今其自动化程度、精度都有了很大的提高。我国在这方面的研究起步较晚，从60年代开始引进台架式四轮定位仪，80年代初，由武汉汽车研究所研制成功并投产了GCD-型光束水准式前轮定位仪，但其自动化程度低，测量过程复杂，精度、效率较低，仪器功能不健全，只能测量传统的四个参数：前

12、束、外倾、主销内倾及主销后倾。到90年代末，国内厂家开始大量生产四轮定位仪，如营口玄豹的SDH3000，营口大力的DL-4800，烟台海德的HC4800，北京车安的AS-888等，但都处于探索阶段，推出的产品大都不太成熟。至今能普及使用的、精度较高的国产自动化设备比较少，许多厂家是通过购买国外的传感器及软件的方式在国内进行组装生产，没有形成自己的知识产权，导致产品质量参差不齐。2.7 四轮定位维修的好处1.增加行驶安全；2.减少轮胎磨损；3.保持直行时转向盘正直，维持直线行车；4.转向后转向盘自动归正；5.增加驾驶控制感；6.减少燃料消耗；7.减低悬挂部件耗损。2.8 什么情况下需要四轮定位检

13、测汽车每驾驶10000或6个月后，出现下列问题:1.直行时车子往左边或右边拉；2.直行时需要紧握转向盘；3.直行时转向盘不正；4.感觉车身漂浮或摇摆不定；5.前轮或后轮单轮磨损；6.安装新的轮胎后；7.碰撞事故维修后；8.换装新的悬架或转向及有关配件后；9.新车驾驶3000后；2.9四轮定位的参数现代轿车普遍都是采用前后独立悬挂,四轮定位仪检测的主要参数为车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角，前束角，后轮推进角，摩擦弧径，转向半径，悬吊高度等参数2.10四轮定位系统组成四轮定位系统的基本组成方式有2种:举升器式和地沟式。以下将简单介绍2种四轮定位系统的特点和组成方式。1.举升器式特点:造价较高，

14、要求车间高度比较高；但准备时间短，操作人员使用方便，工作频率高。组成方式如表2-1所示。表2-1：所需设备数量功能四轮定位机一台 四轮定位机是四轮定位系统最重要的组成部分。只需简单的操作，四轮定位机就可以测量并显示出汽车四个车轮定位角度，帮助操作人员进行调整。四轮定位专用举升器一套 四轮定位专用举升器要求配有转盘、滑板和1至2个二次举升器。2.地沟式结构简单，造价底，特别适用于高度较低、不能使用举升器的车间；但需掘地沟，准备时间长；由于经济上的原因，用户可能需选用不同品牌的转盘、滑板和二次举升器；工作频率低；工作空间较小。组成方式如表1-2所示。表2-2：前轮转盘 前轮转盘要求既可以自由转动，

15、也可以左右滑动。这样就保证了车轮后倾角转侧和定位角度调整过程中无地面阻力。后轮滑板 后轮滑板只要求可以左右滑动。如果长度太短，则要求其可以前后移动。后轮滑板的作用是保证后轮可以自由左右移动，无地面阻力。二次举升器一个 二次举升器是四轮定位系统不可缺少的工具。不管是进行钢圈补偿，还是更换底盘部件、轮胎或添加垫片，都要使用二次举升器。第三章 四轮定位的基本原理3.1车轮外倾角车轮安装时并非垂直于地面,而是向外倾斜一个角度。车轮外倾角是指车轮中心平面与铅垂线的夹角（图3-1）。当车轮顶部向汽车外部倾斜时角度为正,反之为负。由于有车轮外倾角，在满载时，车桥或悬架变形，会使车轮垂直于地面。一方面可以改善

16、车轮外轴承受力情况，另一方面与路面的横面的拱形相适应。如果车轮没有外倾角，满载后车轮会内倾，使轮毂向外压靠在与轮外轴承上，加重了轴承和锁紧螺母的负荷，降低它们的使用寿命。车轮外倾角一般1左右。车轮外倾角过大时会引起轮胎和方向朝外倾角大的一边跑偏。值得注意的是：有的汽车两侧的外倾角都没有超过标准，但是跑偏发生了，比如雪佛兰鲁米娜前轮外倾角标准值应为0.690.5。有一辆台米娜左前轮外倾角为1.18，石前轮为0.22，虽然两侧外倾角都在标准之内，但是汽车往左跑偏。所以现在提出总外倾角的概念（即两侧外倾角的差叫总外倾角）。总外倾角一般为0.501，不超过0.50为好。 图3-1 车轮外倾角 图3-2

17、 主销后倾角3.2主销后倾角主销后倾角是指悬架上球头或支柱顶端与下球头的连线（称为主销,汽车在转向时车轮绕其旋转）在纵向平面内与通过车轮中心的铅垂线且从汽车的侧面观察的夹角（图3-2）。上球头在铅垂线的后方为正,反之为负。主销垂直于地面时后倾角为零。主销后倾角一般取24目前高速轿车广泛采用低压胎，轮胎与地面接触面增大，稳定性提高了，因此后倾角有减小的趋势，甚至取负值，但不超过负1它能使转向盘在转向后自动回正。主销后倾角大些，有利于直线行驶的稳定性，但是将加大转向盘的转动力矩，因此只有凌志400、奔驰400等高级轿车，本身具有良好的转向助力系统，主销后倾角达到了10汽车左前轮和右前轮主销后倾角相

18、差过大，会引起汽车向后倾角小的方向跑偏。因此尽管有时左右两个前轮的主销后倾角都没有超过标准，但是它们的差值超过一定限度也要发生跑偏。所以越来越多的场合已经提出了总后倾角的概念，总后倾角是指两侧车轮主销后倾角的差，总后倾角一般为0.51有时，左右两轮的后倾角都在允许的范围内，但总后倾角超过了标准值，方向就会跑偏。比如，丰田佳美主销后倾角为1.560.75，实际左前轮为2.25，右前轮为0.91，总后倾角实际值为1.34，但厂家提供的总后倾角标准值为0.75，超差了望不多一倍。所以，在这种情况下，汽车会向左跑偏。3.3主销内倾角主销内倾角是指悬架上球头或支柱顶端与下球头的连线即主销（在横向平面内向

19、内倾斜）与铅垂线且从汽车的正面观察的夹角。是指主销装在前轴略向内倾斜的角度,上球头向内为正,反之为负（图3-3）。图3-3 主销内倾角合理的主销内倾角可使汽车转向行驶时转向轻便,减少路面通过转向轮传导到转向盘的冲击力,同时也具有一定的前轮自动回正作用。该角度越大前轮自动回正的作用就越强烈,但转向时也越费力,轮胎磨损增大；反之,角度越小前轮自动回正的作用就越弱。主销内倾角一般不大于8，在设计转向节时已经设定，绝大部分汽车主销内倾角均不能调节。3.4前束及前束角在汽车转向轴上,两个转向轮并非平行安装（图3-4）,其两轮前边缘距离B小于后边缘距离A,A减去B的值即为前束。车轮前束也可用角度表示即前束

20、角,是指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束角的作用是保证汽车的行驶性能,减少轮胎的磨损。前轮在滚动时,其惯性力会自然将轮胎向内偏斜,如果前束角适当,轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消,轮胎内外侧磨损的现象会减少。图3-4 前束及前束角在整体式前桥中，前束的调整是用管子钳旋转横拉杆来进行的。横拉杆两端的螺纹，有一端是正扣，另一端是反扣，改变旋转的方向，就能改变横拉的长短，前束要分别旋转左右两个调整套来进行。其实两个调整套，也就是两个小横拉杆，它们两端的螺栓也分别是正反扣，如改变它们的长度，只要改变旋转方向就行了要注意，独立悬架的汽车不能文起前轮来调整前轮定位角，另外，要保证汽车在直线行驶时，转向盘

21、应正好位于中间位置。3.5后轮推进角后桥弹簧座磨损，后桥下悬臂胶套损坏，整体式后桥胶套损坏均会引起后桥轴线与前桥轴线不平行，后轮的行进方向与汽车纵向几何中心线形成一个角度，叫推进角（图3-5）。后轮沿推进线给汽车一个力矩，引起汽车跑偏，这是汽车跑偏的一个重要原因。当然，如果汽车后轮轴线没有偏斜，但是两后轮的前束不致，也会形成推进角（图3-6），也会引起跑偏。图3-5 后桥轴线不正引起的推力线图3-6 后轮前束失准引起的推力线后轮前束的计算方法与前轮前束一样，是两轮前束角的代数和。总前束=前束（左轮）+前束（右轮）后轮的推进角是两后轮前束差值的一半。一般规定推进线朝左为负，朝右为正。目前大多数汽

22、车后桥是整体式的，后轮垂直装在后桥上，不能调整前束和车轮外倾角。有的后轮虽然是独立悬架，但是前束并不能调整。这样，当后桥轴线有偏斜，或者后轮独立悬架的拉臂有变形，均会引起后轮前束失准，后轮的推进线就产生了。当后轮推进线大于0.1小于0.4，就应当用前轮前束补偿，这叫做补偿四轮定位。比如某汽车左后轮前束为0.20，右后轮前束为0.60，后轮推进角为：（0.20-0.60）2=0.20一般前轮补偿为0.300.40，如果推进角太大，则应考虑校正或更换后桥或后悬臂。一般来说，正的外倾角应有正的前束来保证车轮向正方向滚动，负的外倾角多有负的前束来匹配，但并不绝对，因为还有主销内倾角和主销后倾角也对转向

23、油影响。纵观汽车的定位角度，它们的关系是相辅相成的。汽车需要设立主销内倾角，有利于转向后的转向盘自动回正。为了保证车轮不因主销内倾角而发生内倾，所以要在转向节设定车轮外倾角。有了外倾角，使车轮在满载时能与地面垂直，而且承受车架传来的重力作用点较合理，使负荷均衡，但又因此而产生了车轮前进中的向外展开的滚锥效应，所以又要设置前束，以抵消前轮的外展趋势。3.6摩擦弧径摩擦弧径影响与稳定性和回正性有关的转向性能，然而，摩擦弧径不是一个前轮定位参数，它不能从常规的定位仪中测量出来。摩擦弧径是指内倾角（SAI）线和轮胎中心线在路而交点之间的距离，正摩擦弧径是指内倾角线与路面的交点在轮胎中心线与路而的交点的

24、内侧，负摩擦弧径是指内倾角线与路面的交点在轮胎中心线与路面的交点的外侧。普通的双A臂前悬架系统通常有正的摩擦弧径，也有许多前轮驱动车辆有负的摩擦弧径。当前轮驱动车辆的库擦弧径为负时，制动时不会跑偏，方向稳定性也得到保证：车辆向前行驶时，正的摩擦弧径趋向于使前轮向外转，负的摩棕弧径趋向于使前轮向内转。如果车辆的摩擦弧径为正，右前轮制动器制动时，它们两者都趋向于使右前轮向外转，而整个车体绕右前轮转动，这种情况导致车辆突然向右转向：如果车辆的摩擦弧径为负，右前轮制动器制动时前者使右前轮向外转动，趋于使整车绕右前轮转动，然而负的摩擦弧径趋向于使右前轮向内转动这两个作用在心的轮上的力相互抵消从而保证了方

25、向的稳定性。安装的轮胎或轮毂尺寸若大于制造厂的规定尺寸会位摩擦弧径发生变化，导致操纵稳定性降低，碰按损坏及人员受伤，较大的前轮胎的安装会将正的牵棕弧径变负。3.7转向半径当一辆车转弯时，前后轮必须绕同一转向中心转弯，转向弧度大小不相等，但是中心点相同，两前轮的中心线和后轮的中心线相交点即是共同的中心线，前轮的转向角度不相同，内侧轮胎转向角度要比外侧轮胎转向角度大，即转向前展（轮胎前端距比轮胎后端距离大），影响转向前展的因素是转向节臂的角度，当你测量转向角度时，所选转角的读数数值一定要超过35，测量之前，前束一定要正确并且转角要设定在零度，将转向盘左转，使左前轮至规定角度，查看右前轮角度，相差应

26、在2以内，否则转向节臂需更换。转向前展角度就像内倾角和包容角一样，是诊断角，当顾客抱怨轮胎转向时有吱吱声或前束是正确的但是轮胎磨损成羽毛状时，要检查转向前展角度。图3-7 转向半径3.8车轴偏角另外还有一个诊断角是车轴偏角，国外有些资料叫“例退角”和“滞后角”，车轴偏角是测量两个基本点车轮的平行度，即一个车轮较另一个车轮倒退一些，会导致方向跑偏及操纵不稳，此角度只有高档次的四轮定位仪（必需有8个传感器）能测量出来，测量车轴偏角时，要确定前束正确，因为不正确的前束，测量时会产生不正常的车轴偏角数值，当测量车轴偏角时，技师要遵循操作指示并且要非常谨慎，严重的事故碰撞会导致大的车轴偏角，四轮定位之前

27、，可先在板金手术台上校正后再测量。3.9悬吊高度悬吊高度是衡量汽车底盘结构好坏的一个重要参数，是指地面到汽车底盘或车身某部位（具体测量部位详见附录）的高度位，一般来说，左右高度差值不应超过10。测量悬吊高度的时候，必须将汽车置于平坦的地面，轮胎气压正确油箱满载，悬吊高度不正确通常可使弹簧疲乏和断裂。悬吊高度不正确还可能造成操纵性能不良和轮胎磨损等问题，因为悬吊系统的运动几何形状和原来的几何形状不同。一般要校正行驶高度时，制造厂商都是留在最后来测量，如果行驶高度不在厂商的规定范围之内则需要调整。如果车辆配备电子行驶控制系统，要等系统确实动作完成之后才可校止。有些系统在校正之前不须如此。行驶高度必

28、须检查和校正并且要在四轮定位之前完成，测量所有角度必须是悬吊系统在正常的高度。第四章 四轮定位参数的作用和影响4.1四轮定位参数的作用4.1.1车轮外倾角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。当轮胎中心线在铅垂线外侧时的夹角称为正外倾角,其作用主要是减小作用于转向节上的操纵力,防止由于载荷而产生不需要的外倾角。使轮胎的内外侧磨损均匀,还可以提高车身的横向稳定性。外倾角的调整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。4.1.2主销内倾角主销内倾角的作用是减少转向操纵力。也就是

29、将轮胎转动所需力矩减到最少,同时减少回跳和跑偏现象,改善车辆直线行驶的稳定性。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通过底盘的机械结构相连结。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。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,因此加大或减小后倾角的调整会使前轮向前或向后滑动,使用的转盘也必须有可前后滑动的功能。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。4.1.3主销后倾角主销后倾的作用主要是为了保持汽车行驶的稳定性,并使汽车转向后,转向轮有自动回正功能。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。