【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位儀，但其自動(dòng)化程度低，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，精度、效率較低，儀器功能不健全，只能測(cè)量傳統(tǒng)的四個(gè)參數(shù)：前束、外傾、主銷(xiāo)內(nèi)傾及主銷(xiāo)后傾。到 90 年代末，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家開(kāi)始大量生產(chǎn)四輪定位儀，如營(yíng)口玄豹的 SDH3000，營(yíng)口大力的 DL4800，煙臺(tái)海德的 HC4800，北京車(chē)安的 AS888等，但都處于探索階段，推出的產(chǎn)品大都不太成熟。至今能普及使用的、精度較高的國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備比較少，許多廠(chǎng)家是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的傳感器及軟件的方式在國(guó)內(nèi)進(jìn)行組裝生產(chǎn)， 沒(méi)有形成自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。 汽車(chē)車(chē)輪定位參數(shù)檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了早期手工的，復(fù)雜的操作過(guò)程，發(fā)展到以計(jì)算機(jī)視覺(jué)為基礎(chǔ)的定位參數(shù)檢測(cè)，增加了測(cè)量的精確性，提高了操作效率。基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的車(chē)輪定位參數(shù)檢測(cè)是今后這一領(lǐng)域發(fā)展主要方向，國(guó)內(nèi)一些定位儀生產(chǎn)廠(chǎng)家和科研單位正在研究這種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的 V3D 技術(shù)。該項(xiàng)目目前在我國(guó)正處于起步階段，急需廣大科技工作者的共同努力，不斷提高國(guó)內(nèi)定位儀的性能和技術(shù)水平。我們相信，隨著大家的不懈努力和 V3D 技術(shù)的不斷完善，中國(guó)的四輪定位儀測(cè)量技術(shù)和產(chǎn)品水平將會(huì)迅速 地不斷提高。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第三章 汽車(chē)四輪定位認(rèn)識(shí) 本文主要是對(duì)汽車(chē)四輪定位原理及測(cè)試系統(tǒng)的研究，所以在本章對(duì)汽車(chē)四輪定位基礎(chǔ)常識(shí)和基本理論做簡(jiǎn)單介紹以便于理解本文的后續(xù)內(nèi)容。 汽車(chē)四輪定位基礎(chǔ)常識(shí) 隨著汽車(chē)技術(shù)的高度發(fā)展，汽車(chē)車(chē)速不斷提高，急加速、急減速、急轉(zhuǎn)向、急制動(dòng)等動(dòng)作的出現(xiàn)，汽車(chē)后輪在行駛過(guò)程中受到的沖擊和汽車(chē)的載荷，這些都將影響到汽車(chē)后輪的運(yùn)行軌跡。為了保證汽車(chē)直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向的輕便、轉(zhuǎn)向輪回正性能良好，以及減少輪胎和機(jī)件的磨損、增加汽車(chē)行駛的安全性，汽車(chē)四輪定位的技術(shù)參數(shù)逐步受到駕駛?cè)?員的重視，同時(shí)也為汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展提供了有利的條件 。 基本常識(shí) (1) 什么是汽車(chē)的車(chē)輪定位 現(xiàn)代汽車(chē)的車(chē)輪定位是指車(chē)輪、懸架系統(tǒng)元件以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)元件，安裝到車(chē)架（或車(chē)身）上的幾何角度與尺寸須符合一定的要求，保證汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性和安全性，減少汽車(chē)的磨損和油耗。 (2) 四輪定位維修的好處 ① 增加行駛安全 ② 直行時(shí)方向盤(pán)正直 ③ 轉(zhuǎn)向后方向盤(pán)自動(dòng)回正 ④ 減少汽油消耗 ⑤ 減少輪胎磨損 ⑥ 維持直線(xiàn)行車(chē) ⑦ 增加駕駛控制感 ⑧ 降低懸掛配件磨損 (3) 什么情況下，需要進(jìn)行四輪定位 ① 每行駛 10000公里或 六個(gè)月后 ② 直線(xiàn)行駛時(shí)車(chē)子往左或往右拉 ③ 直行時(shí)需要緊握方向盤(pán) ④ 直行時(shí)方向盤(pán)不正 ⑤ 感覺(jué)車(chē)身會(huì)漂浮或搖擺不定 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ⑥ 前輪或后輪單輪磨損 ⑦ 安裝新的輪胎后 ⑧ 碰撞事故維修后 ⑨ 換裝新的懸掛或轉(zhuǎn)向有關(guān)配件后 ⑩ 新車(chē)每行駛 3000公里后 [6] 汽車(chē)四輪定位的重要性和必要性 為了提高汽車(chē)行駛的安全性、平順性和乘坐的舒適性，汽車(chē)研發(fā)部門(mén)必須恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)車(chē)輪定位角。正確的車(chē)輪叫可以保證汽車(chē)轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向后能自動(dòng)回正，汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)、急劇改變車(chē)速時(shí)和高速行駛時(shí)，以及在壞路行駛，或緊急制動(dòng)時(shí)能保證行駛方向的穩(wěn)定性。操作 車(chē)輛時(shí)能穩(wěn)定準(zhǔn)確，路面振動(dòng)小，壞路上車(chē)身沒(méi)有明顯搖擺，乘車(chē)舒適，輪胎壽命長(zhǎng)。 正確的車(chē)輪定位可以幫助系統(tǒng)中所有不見(jiàn)都處于正常關(guān)系中，可以獲得以下好處：(1) 延長(zhǎng)輪胎的使用壽命 一組新的輪胎，有時(shí)表現(xiàn)為某一個(gè)輪胎使用不久就會(huì)發(fā)生異常磨損，有時(shí)發(fā)生在前輪，有時(shí)發(fā)生在后輪。在大多樹(shù)情況下輪胎的異常磨損，或跑長(zhǎng)途時(shí)爆胎的原因是車(chē)輪定位不準(zhǔn)確。 (2) 操縱的穩(wěn)定性 不正確的車(chē)輪定位可以加劇轉(zhuǎn)向輪，以至整個(gè)轉(zhuǎn)向系的擺振；還可以造成行駛跑偏、高速時(shí)轉(zhuǎn)向發(fā)飄、左右牽引、車(chē)輪不能自動(dòng)回正、路面的振動(dòng)無(wú)法被有效的吸收。正確的車(chē)輪定位則可以避免或排除上述故障。 (3) 減少轉(zhuǎn)向機(jī)械和懸架的磨損 由于不同的車(chē)輪定位角可以使汽車(chē)處于不同的平穩(wěn)關(guān)系中，因此不正確的車(chē)輪定位角不僅會(huì)加劇車(chē)輪的磨損，而且會(huì)造成懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，如控制臂襯套、球頭銷(xiāo)、主銷(xiāo)襯套等的非正常磨損。 (4) 提高燃油的經(jīng)濟(jì)性 所有的車(chē)輪定位角，都是為了使車(chē)輪在行駛中盡可能地垂直于地面，最大限度減少車(chē)輪滑移，使車(chē)輪滾動(dòng)阻力減少，燃油經(jīng)濟(jì)性提高。正確的車(chē)輪定位，還可以保證四個(gè)車(chē)輪彼此平行，這樣保證了最小的滾動(dòng)阻力，再加上正確的輪胎充氣，可確保提高燃油經(jīng) 濟(jì)性。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 (5) 得到最佳的行駛平順性 正確的車(chē)輪定位幫助前、后懸架恰如其分地工作，使行駛系、轉(zhuǎn)向西所有部件處在正確關(guān)系中，路面的振動(dòng)被有效的吸收，車(chē)輛行駛更平穩(wěn)。 (6) 確保安全駕駛 正確的車(chē)論定位最大的好處就是保證安全駕駛。它可以確保車(chē)輛的可操作性，操作的穩(wěn)定性，在正常行駛中有正確、迅速的操縱響應(yīng)。 正確的車(chē)輪定位校正是非常重要的。校正不適當(dāng)，可能會(huì)造成轉(zhuǎn)向困難，轉(zhuǎn)向后車(chē)輪不能自動(dòng)回正，行駛跑偏，產(chǎn)生不正常的噪聲，輪胎異常磨損 [7]。 四輪定位的基本參數(shù) ? 前輪定位 轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸或下擺臂 三者之間裝配要具有一定的相對(duì)位置，這種具有一定相對(duì)位置的裝配關(guān)系叫做前輪定位。 前輪定位的作用有以下幾項(xiàng)： (1) 保證汽車(chē)直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性。在水平面上駕駛員雙手離開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)后，汽車(chē)仍能直線(xiàn)向前行駛。遇到小坑，小包以及拱形路面時(shí)能保持直線(xiàn)行駛。在承載后車(chē)輪能垂直于路面，能扼制轉(zhuǎn)向輪的擺振。在高速行駛中沒(méi)有轉(zhuǎn)向發(fā)飄現(xiàn)象； (2) 在外力使車(chē)輪偏轉(zhuǎn)或駕駛員轉(zhuǎn)向后，能保證轉(zhuǎn)向盤(pán)自動(dòng)回正； (3) 使轉(zhuǎn)向輕便； (4) 減少轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的磨損，最大限度地延長(zhǎng)輪胎的使用壽命 [8]。 主銷(xiāo)后傾角 在汽車(chē)的縱向平面內(nèi)（汽車(chē)側(cè)的面），主銷(xiāo)上 部有向后傾斜的現(xiàn)象叫主銷(xiāo)后傾。主銷(xiāo)軸線(xiàn)和地面垂直線(xiàn)在汽車(chē)縱向平面內(nèi)的夾角 γ 叫主銷(xiāo)后傾角。圖 31 所示。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 31 主銷(xiāo)后傾角 主銷(xiāo)軸線(xiàn)與路面交點(diǎn) a 將位于車(chē)輪與路面接觸點(diǎn) b 前面，當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)若轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)（例如右偏轉(zhuǎn)，如圖中箭頭所示），將使汽車(chē)行駛方向向右偏離，這時(shí)由于車(chē)輛本身離心力作用，在車(chē)輪與路面接觸點(diǎn) b 處，路面對(duì)汽車(chē)作用著一個(gè)側(cè)向反作用力 Y。反力 Y 對(duì)車(chē)輪形成繞主銷(xiāo)軸線(xiàn)作用力矩 YL，其方向正好與車(chē)輪偏轉(zhuǎn)方向相反。在此力矩作用下，將使車(chē)輪回復(fù)到原來(lái)中間位置，從而保證汽車(chē)能夠穩(wěn)定 地直線(xiàn)行駛，故此力矩稱(chēng)為回正的穩(wěn)定力矩。但此力矩不宜過(guò)大，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩，駕駛員須在轉(zhuǎn)向盤(pán)上施加較大力（即轉(zhuǎn)向沉重）。因穩(wěn)定力矩的大小取決于力臂 L 的數(shù)值，而力臂又取決于后傾角 γ 的大小，因此，為了不使轉(zhuǎn)向沉重，主銷(xiāo)后傾角 γ 不宜過(guò)大，現(xiàn)在， γ 角一般不超過(guò) 0176?！?3176。 主銷(xiāo)后傾角的獲得一般是前軸，鋼板彈簧和車(chē)架三者裝配在一起，由于鋼板彈簧前高后低，使前軸向后傾斜而成。由此可知，車(chē)架變形，鋼板彈簧疲勞，轉(zhuǎn)向節(jié)松曠，車(chē)橋扭轉(zhuǎn)變形等均將使主銷(xiāo)后傾角發(fā)生變化 。 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 在汽車(chē)橫向平面內(nèi)主銷(xiāo) 上部向內(nèi)傾斜的現(xiàn)象叫主銷(xiāo)內(nèi)傾。主銷(xiāo)軸線(xiàn)與地面垂直直線(xiàn)在汽車(chē)橫向平面內(nèi)的夾角 β 稱(chēng)為主銷(xiāo)內(nèi)傾角。如圖 32。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 32 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 主銷(xiāo)內(nèi)傾角 β 有使車(chē)輪自動(dòng)回正的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在外力的作用下由中間位置偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度（如圖中雙點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)位置），理論上車(chē)輪的最低點(diǎn)將陷入路面一下 h 距離。但實(shí)際上這是不可能的，而是將轉(zhuǎn)向車(chē)輪連同整個(gè)汽車(chē)前部向上抬起一個(gè)相應(yīng)的高度。此時(shí)汽車(chē)本身的重力將使轉(zhuǎn)向車(chē)輪回到原來(lái)的中間位置。 主銷(xiāo)內(nèi)傾還是主銷(xiāo)軸線(xiàn)與路面交點(diǎn)到車(chē)輪中心平面與地面交線(xiàn)的距離減小，這可減小轉(zhuǎn)向時(shí)加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力，使轉(zhuǎn)向操 縱輕便，同時(shí)減小從轉(zhuǎn)向輪傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的沖擊力。但 L1 值不宜過(guò)小，即主銷(xiāo)內(nèi)傾角不宜過(guò)大，否則在車(chē)輪繞主銷(xiāo)偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向過(guò)程中，輪胎與路面間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，輪胎與路面間的摩擦力將增大。造成轉(zhuǎn)向沉重，輪胎磨損加劇。一般內(nèi)傾角 β 不大于 8176。，距離 L1 一般為 40～ 60cm。 前輪外傾角 前輪安裝在車(chē)橋上時(shí)，其旋轉(zhuǎn)平面上方略向外傾斜的現(xiàn)象稱(chēng)為前輪外傾。通過(guò)車(chē)輪中心的汽車(chē)橫向平面與車(chē)輪的交線(xiàn)與地面垂直之間的夾角 α 稱(chēng)為前輪外傾角， α 也具有定位作用，如圖 33。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 33 前輪外傾角 如果空車(chē)時(shí)車(chē)輪的安裝正好垂 直于路面，則滿(mǎn)載時(shí)車(chē)橋?qū)⒁虺休d變形而可能出現(xiàn)車(chē)輪內(nèi)傾，這將加速汽車(chē)輪胎磨損。另外，路面對(duì)車(chē)輪的垂直反作用力沿輪轂的軸向分力，將使輪轂壓向輪轂外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低了他們的使用壽命。因此，為了使輪胎磨損均勻和減輕輪轂外軸的負(fù)荷，安裝車(chē)輪時(shí)應(yīng)使車(chē)輪有一定的外傾角，以防止車(chē)輪內(nèi)傾。同時(shí)，車(chē)輪有了外傾角也可以與拱形路面相適應(yīng)。但是，傾角也不宜過(guò)大，否則會(huì)使輪胎產(chǎn)生偏磨損。 前輪的外傾角是在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)時(shí)確定的。設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的軸線(xiàn)與水平面成一角度而獲得（一般 α 為 1176。左右）。 前輪前束 汽車(chē)兩個(gè)前輪安裝后，在通過(guò)車(chē)輪軸線(xiàn)而與地面平行的平面內(nèi)（俯視），兩車(chē)輪前端略向內(nèi)束的現(xiàn)象稱(chēng)為前輪前束。左右兩輪前邊緣距離 B 小于后邊緣 A， AB 之差稱(chēng)為前輪前束值，如圖 34。 車(chē)輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)九類(lèi)似于圓錐滾動(dòng)，從而導(dǎo)致兩側(cè)車(chē)輪向外滾開(kāi)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車(chē)橋的約束使車(chē)輪不可能向外滾開(kāi)，車(chē)輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊向內(nèi)滑移的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為消除車(chē)輪外傾后帶來(lái)的不良后果，在安裝車(chē)輪時(shí)使汽車(chē)兩前輪的中心平面不平行，兩輪前邊緣距離小于后邊緣距離，俯視車(chē)輪，汽車(chē)的兩個(gè)前輪的旋轉(zhuǎn)平面 并不完全平行，而是稍微帶一些角度，如此形成前輪前束。 沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 34 前輪前束 前輪前束是為了消除車(chē)輪外傾帶來(lái)的不良影響。因前輪外傾，在滾動(dòng)時(shí)將導(dǎo)致兩側(cè)車(chē)輪向外滾開(kāi)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車(chē)橋的約束使使車(chē)輪不可能向外滾開(kāi)，車(chē)輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊滑動(dòng)的現(xiàn)象，從而增加了輪胎磨損。當(dāng)兩車(chē)輪具有前束時(shí)，兩車(chē)輪向前滾動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生向內(nèi)側(cè)的滑動(dòng)。這樣前束引起的滑動(dòng)可以抵消外傾引起的滑動(dòng)，從而基本保證兩前輪無(wú)滑動(dòng)的向前運(yùn)動(dòng)。 前輪前束可通過(guò)改變橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整。檢查調(diào)整時(shí)可根據(jù)規(guī)定的測(cè)量位置和測(cè)量方法使兩前輪的前后距離之差符合 要求。 ? 后輪定位 后輪定位參數(shù) 后輪外傾角：前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)后輪通常為負(fù)外傾角。即空載時(shí)后輪向內(nèi)傾斜，承載后或舉升運(yùn)動(dòng)時(shí)垂直于路面。 前輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)通常為很小的后輪反前束。前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛中的驅(qū)動(dòng)力使后輪心軸受向后的力，后輪的前端距離略大于后端距離。 和后輪外傾角一樣，前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)后輪的反前束值比前輪也大 1 倍左右。后輪前束主要為了使前后車(chē)輪以后輪推力為定位基準(zhǔn)，使四個(gè)車(chē)輪保持平行，保證汽車(chē)直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性。減少后輪在行駛中的側(cè)滑，以最大限度地延長(zhǎng)后輪輪胎的使用壽命。 車(chē)輛的幾何中心線(xiàn)：是恰好穿過(guò)前、 后輪中央的假想線(xiàn)。 推力線(xiàn)：是與后輪中心線(xiàn)成正 90 度角向前延伸的線(xiàn)。汽車(chē)受到猛烈沖擊，或懸架襯套磨損松曠都會(huì)使推力線(xiàn)發(fā)生偏移。推力線(xiàn)如和汽車(chē)前、后輪幾何中心線(xiàn)平行，再配沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 合適當(dāng)?shù)闹麂N(xiāo)后傾角和主銷(xiāo)內(nèi)傾角，在筆直的公路上，即使雙手離開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)，車(chē)輛仍可以保持直線(xiàn)行駛。 后輪偏向：指向橋殼或后前移動(dòng)，另一個(gè)后輪移動(dòng)，后輪推力線(xiàn)不再和幾何中心線(xiàn)平行。 后軸偏向造成推力線(xiàn)偏離了幾何中心線(xiàn)，見(jiàn)圖 26 和圖 27。推力線(xiàn)偏離幾何中心線(xiàn)，不僅造成行駛跑偏傾向，也加重了汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪胎的側(cè)滑 [9]。 圖 26 后軸未發(fā)生偏向時(shí) 中心線(xiàn)和推力線(xiàn) 圖 27 后軸偏向造成推力線(xiàn)偏離了幾何中心線(xiàn) 與后輪定位相關(guān)的概念及作用 設(shè)置后輪定位可削弱后軸偏向、偏跡的問(wèn)題在正常行駛和轉(zhuǎn)向時(shí)的負(fù)面保持正確的后輪外傾角和后輪前束是非常重要的。如出現(xiàn)輪胎畸形磨損，特別是再現(xiàn)后輪胎冠偏磨損 (后輪外傾角不對(duì) )，后輪胎肩處出現(xiàn)鋸齒形磨損 (后輪前束嚴(yán)重超差 )，以及后輪懸架沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 發(fā)生早期磨損時(shí)都應(yīng)作四輪定位。 設(shè)置后輪前