【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)代轎車普遍都是前后獨立懸掛，為了保持良好的行駛狀態(tài)，前、后車輪有些參數(shù)需要調(diào)整，也就是維修行業(yè)常指的“四輪定位”。四輪定位主要參數(shù)指前輪主銷后傾角、前輪外傾角、前輪前束、后輪外傾角、后輪前束等五個參數(shù)。后輪外傾角和后輪前束的作用與前輪外傾角和前輪前束是一樣的，即如果后車輪垂直地面一旦滿載就易產(chǎn)生變形，可能引起車輪上部向內(nèi)傾側(cè)，導致車輪偏磨和軸承等連接件損壞，所以事先將車輪校偏一個外八字角度。如果后輪前束不正確就會加速輪胎磨損，所以需要調(diào)整前束抵消輪胎滾動時的偏斜方向。維修行業(yè)“四輪定位儀”的電腦存儲了大量轎車車型四輪定位的資料，檢測時四輪定位儀先測量出汽車現(xiàn)時的四輪定位參數(shù)，然后電腦自動與相應車型的存儲值對比，對汽車四輪定位算出偏差值，維修人員按照定位儀的提示進行修正就可以恢復原狀了。當然，四輪定位關(guān)鍵是前輪定位，它對保持汽車的駕駛穩(wěn)定性、乘坐舒適性和減少輪胎磨損十分重要。 前輪定位與四輪定位的區(qū)別若汽車只做前輪定位(又叫二輪定位)，在定位基準上就可能發(fā)生偏差，因為前輪定位是以幾何中心線，即表示兩前輪和兩后輪之間的中心線為定位基準，而不是以后輪推力線為定位基準。一旦后輪定位角發(fā)生偏差，后輪推力線就會和幾何中心線發(fā)生偏離，形成推力角，無法保證直線行駛時四個車輪處于平行狀態(tài)。在直線行駛時前輪必然脫離定位基準難以保證行駛的直線性。四輪定位和前輪定位的最大區(qū)別是在定位基準的選定上。做四輪定位時是以后輪推力線做車輪定位基準線，后輪推力線是后輪總前束的中心線，該基準線由后輪定位角決定。做四輪定位時先檢測和調(diào)整后輪定位。如果后輪定位角不對，而后輪定位在設(shè)計上又是可以調(diào)整的，則需要換那些變形了的零部件，即負責車輪定位的懸架上的部件，常見的是擺臂、減少器以及導向裝置。在后輪定位調(diào)整完后，后輪推力線和幾何中心線重合，再以該參考線為基準，對每一個前輪進行測量調(diào)整，可以保證四個車輪在直線上行駛位置時處于平行狀態(tài)，轉(zhuǎn)向系處于幾何中心，滿足車輛在設(shè)計時的動力學條件，達到車輛在設(shè)計時的性能要求。任何機械式的定位裝置都只能做前輪定位，而無法做后輪定位和四輪定位[10]。第四章 汽車四輪定位測量原理及檢測方法四輪定位儀是專門用來測量車輪定位參數(shù)的設(shè)備。四輪定位儀可檢測的項目包括：前輪前束值/角(前輪前束角/前張角)、前輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾、后輪前束值/角(后輪前束角/前張角)、后輪外傾角、車輛輪距、車輛軸距、轉(zhuǎn)向20176。時的前張角、推力角和左右軸距差等。目前常見的國產(chǎn)或進口的四輪定位儀可以用來測量上述檢測項目中幾個中全部項目。在檢測項目中，車輪前束值/角、車輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角統(tǒng)稱為前輪定位，又稱前輪定位四要素，各種前輪定位儀都能完成其檢測任務。但汽車的操縱穩(wěn)定性不僅僅由前輪定位來保證，后輪定位也起著至關(guān)重要的作用，所以，最好使用四輪定位儀檢測和調(diào)整。目前常用的四輪定位儀有接線式、光學式、電腦拉線式和電腦激光式四種，它們的測量原理是一致的，只是采用的測量方法(或使用的傳感器的類型)及數(shù)據(jù)記錄與傳輸?shù)姆绞讲煌?，下面介紹四輪定位儀可測量的幾個重要檢測項目的測量原理 [11]。 車輪前束和推力角的測量原理前束時，必須保證車體擺正且方向盤位于中間位置，為了提供車輪前束值（或前束角）的測量精度，無論是拉線式、光學式還是電腦式的四輪定位儀，在檢測車輪前束之前，常通過拉線或光線照射或反射的方式形成一封閉的直角四邊形如圖41所示。圖41束光線形成封閉的四邊形將待檢車輛置于此四邊形中，通過安裝在車輪上的光學鏡面或傳感器不僅可以檢測前輪前束、后輪前束，還可以檢測出左右車輪的同軸度（即同一車軸上的左右車輪的同軸度）及推力角。因為四輪定位儀系統(tǒng)采用的傳感器不同，測量方法亦有所不同，這里僅就光敏三極管式傳感器來說明一下車輪前束的測量原理。光敏三極管為近紅外線接收管，是一種光電變換器件，它的結(jié)構(gòu)與外形如圖32所示。其工作狀態(tài)為：不加電壓，利用P－N接在受光射時產(chǎn)生正向電壓的原理，把它作為微笑光電池。在光敏三極管后面接一些用于接收信號的元件，以便及時對光敏三極管上所獲得的信號進行分析處理。 圖4－2 光敏二極管的結(jié)構(gòu)和外形 安裝在兩前輪和兩后輪上的光敏三極管式傳感器均有光線的接收和發(fā)射（或反射）功能，通過它們間的發(fā)射和接收剛好能形成類似于圖42所示的四邊形。在傳感器的受光面上等距離地將光敏三極管排成一排，在不同位置光敏三極管接收到光線照射時，該光敏管產(chǎn)生的電信號就代表了前束角或推力角的大小。其測量原理的簡單示意圖如圖43所示。 1刻度盤 2投射器支臂 3光敏三極管 4激光盤 5投射激光束 6接收激光束 1～4光線接收器 5前輪 6后輪 7汽車縱向軸線 －推力角 圖43 車輪前束角的測量原理 圖44推力角的測量原理 依據(jù)上述檢測原理，同時可以檢測出位于該四邊形內(nèi)的待檢車輛前后軸的平行度（即推力角的大小和方向）,其檢測原理的簡單示意圖如圖44所示。同理，通過安裝在后輪上的傳感器，我們可以檢測出后輪前束值（后輪前束角）的大小和方向。 主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的測量原理 車輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角這三個測量參數(shù)的測量都是關(guān)于角度的測量，除了光學式四輪定位儀測量車輪外傾角和車輪前束時，采用的不是測量角度的傳感器，其余各種類型的四輪定位儀均是采用測量角度的傳感器，包括車輪前束角都可以用角度傳感器直接或間接測量。 以套筒扳手為例，先將扳手桿垂直立于桌面上，扳手接桿與視線垂直并使扳手接桿保持水平，此桿即為轉(zhuǎn)向節(jié)軸（面向車頭看為左前輪軸）。將扳手桿下端向自己面前偏轉(zhuǎn)一個角度 ，即形成主銷后傾角，然后由此位置繞扳手手柄軸線分別向里、向外各轉(zhuǎn)動 角，這時就會發(fā)現(xiàn)扳手接桿繞水平面分別向上、向下偏轉(zhuǎn)了 角（如圖45所示）。 a)直行時，扳手接桿水平 b) 向里轉(zhuǎn)向時， c) 向外轉(zhuǎn)向時，扳手接桿向上偏轉(zhuǎn) 扳手接桿向下偏轉(zhuǎn)圖45 主銷后傾角的測量原理主銷內(nèi)傾角的測量原理如圖46所示，在扳手接桿頭部系上一長接桿，長接桿與扳手接桿垂直。將扳手直立于桌面，使長接桿保持水平位置并與視線垂直，再將扳手柄下端向里偏轉(zhuǎn)一個角度 ，即形成注銷內(nèi)傾角，然后由此位置繞扳手手柄軸線分別向左、向右各轉(zhuǎn)角，這時又會發(fā)現(xiàn)接桿分別沿逆時針、順時針方向轉(zhuǎn)動了 角[12] 。a)直行時，長接桿水平 b) 向左轉(zhuǎn)時， c) 向外轉(zhuǎn)向時，長接桿向逆時針偏轉(zhuǎn) 長接桿向順時針偏轉(zhuǎn)圖46 主銷內(nèi)傾角的測量原理 主銷后傾角的測量原理 以左前輪為例，當車輪向左右各轉(zhuǎn)動 ＝20176。（如圖47所示），ZO為主銷軸線，OB為轉(zhuǎn)向節(jié)車輪軸線，四邊形DEFG表示水平面，四邊形HIJK相對于平面的夾角為主銷后傾角。LMNP平面是與主銷垂直相交的平面，該平面是HIJK平面以ST為軸轉(zhuǎn)動 角（主銷內(nèi)傾角）形成的，OD為車輪向左轉(zhuǎn)動20176。時轉(zhuǎn)向節(jié)軸平面的方向。線段LD、A180。B180。、AB、A180。180。B180。180。、MI、FN和KP均是水平面DEFG上的鉛垂線。 圖47 主銷后傾角的測量原理計算圖 由圖47主銷后傾角的測量原理計算圖得（推導工程略）： 41上式表明 為一特定角度時，主銷后傾角測量角 存在唯一確定關(guān)系。通常規(guī)定 轉(zhuǎn)角為20176。，2sin20176。＝，故有： 42即主銷后傾角 為實際測量角度 。這樣，就可直接讀主銷后傾角 。 主銷內(nèi)傾角的測量原理 仍以左前輪為例，當車輪向左右轉(zhuǎn)動 時（如圖48所示），ZO為主銷軸線，OC為轉(zhuǎn)向節(jié)軸線方向，OE為與車輪平面平行且水平的線段。同(1)所述，四邊形DEFG表示水平面，四邊形HIJK相對于水平面的夾角 為主銷后傾角。四邊形LMNP為與主銷垂直相交的平面，該平面是HIJK平面以ST為軸轉(zhuǎn)動 角（主銷內(nèi)傾角）形成的，OE是車輪向右轉(zhuǎn)動 20176。，垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)軸線且在水平面內(nèi)的線段，OF是車輪向左轉(zhuǎn)動 20176。時，垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)軸線且在水平面的線段。由圖38主銷內(nèi)傾角的測量計算圖得（推導工程略）： 43上式表明當 為一特定角度時，主銷內(nèi)傾角 與測量角 存在唯一確定關(guān)系。通常規(guī)定 轉(zhuǎn)角為20176。，2sin ＝，故有： 44即主銷內(nèi)傾角 為實際測量角度 ，這樣，就可以直接讀主銷內(nèi)傾角 。 圖48 主銷內(nèi)傾角的測量原理計算圖 經(jīng)過上述兩部分的分析推導，了解了主銷后傾角、注銷內(nèi)傾角的測量原理。但必須指出，在上述兩部分推導工程中提及的 、 為車輪向右轉(zhuǎn)動20176。時，傳感器所測得的實際角度值； 、 為車輪左轉(zhuǎn)動20176。時傳感器所測得的角度值。在實際測量中，只要按照公式444換算即可?，F(xiàn)常見的四輪定位儀在出廠前就已用上述兩式對儀表進行了標定，因此，可直接讀主銷傾角實際測量值。 雖然四輪定位儀的類型有所不同，但它們測量主銷傾角的原理是相同的，所不同的僅僅是它們各自采用的測量角度的傳感器不同而已，為了便于理解四輪定位儀的測試過程檢測方法，下面簡單介紹幾種常見的測量角度的傳感器： (1) 光電編碼器，基本上可以分為兩大類：圓光柵編碼器和絕對式編碼器。它們的特點是：結(jié)構(gòu)緊湊、信號質(zhì)量好、穩(wěn)定可靠和抗干擾能力強。 (2) 光電電位器式角度傳感器，沒有金屬絲電刷造成的摩擦力矩，其優(yōu)點是：分辨率高、壽命長、掃描速度快。缺點是：輸出電阻大、輸出信號要經(jīng)過阻抗匹配變換器。 另外用于測量角度的傳感器還有電感式傾斜傳感器、小型雙軸斜度傳感器和電位式傳感器。[13] 檢測方法 常見四輪定位儀的檢測方式隨著四輪定位技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣高科技的四輪定位儀接踵而出，許多廠家為趕上市場的潮流，將許多低端產(chǎn)品說成是高科技產(chǎn)品，以此來哄騙客戶。目前市場上常見的四輪定位儀的檢測方式主要有：激光、PSD、CCD及3D?，F(xiàn)將激光、PSD 、CCD及3D產(chǎn)品各有何優(yōu)勢，剖析如下：(1) 激光激光是一種新型光源，它是作為測量系統(tǒng)的光源應用于四輪定位儀，由于激光都是以垂直的直線輸出的，因此決定了激光產(chǎn)品束度的測量范圍較窄，無補償且需人工計算推力線，其測量精度低，檢測速度慢。因光點與刻度的關(guān)系，存在人為誤差，而且激光很容易受外界干擾，因此用激光做光源應用于四輪定位儀并不理想。眾所周知，激光對人眼視力有一定傷害，所以UL、CE等安全認證很難通過，歐美日本早已淘汰，只是在中國和部分東南亞國家還局部存在。 (2) 光電位置傳感器PSD　　 PSD又稱光電位置傳感器。我們知道，幾乎所有的外國四輪定位都不使用，只有韓國的機器在大量使用，它的工作原理是：當PSD的受光面某一位置存在光照的情況下，其輸出電流會有相應變化，從而可以得到光照位置，它是一種模擬（DC/AC轉(zhuǎn)換，會有數(shù)據(jù)丟失）器件。雖然通過使用一些特殊的技術(shù)可以在一定程度上避免這些問題，但從原理上限制它只能測量單一光點卻是改變不了的。PSD只能使用在工業(yè)環(huán)境里，就是說PSD的溫度漂移嚴重并且受環(huán)境光線的影響。溫度變化可以使其輸出的零位變化幾十毫伏，光線的影響使系統(tǒng)取值不穩(wěn)定，這兩項疊加在一起，便使PSD失去了測量精度和設(shè)備穩(wěn)定性，這點是PSD的殺手（測不準，重復性差）。(3) 光電藕合器件CCDCCD是一種半導體數(shù)字元器件（又稱光電藕合器件），它分為線陣CCD和面陣CCD兩種。它是20世紀70年代初發(fā)展起來的新型半導體集成光電器件，它是在一塊硅面上集成了數(shù)千個各自獨立的光敏元，當光照射到光敏面上時，受光光敏元將聚集光電子，通過移位的方式，將光量輸出，產(chǎn)生光位置和光強的信息，因此CCD具有測量精度高（）、無溫度系數(shù)、使用壽命長等特點。使用CCD有良好的環(huán)境適應能力。其他所有的技術(shù)都有各種各樣的使用上的限制，比如不能在光線復雜的地方使用、不能有強電磁場、溫度不能有太大的變化等等，而這些都是普通的修車車間的典型環(huán)境。那些不能開門，不能開窗，早晨涼快測量的數(shù)據(jù)和中午天熱測量就不同，不能有大的電機在附近的要求，對于四輪定位來說，實在是有點過分。因此歐美國家生產(chǎn)的四輪定位儀均采用CCD技術(shù)，如戰(zhàn)車、百事霸、戰(zhàn)神等，這也足以說明CCD產(chǎn)品的優(yōu)勢。(4) 3D3D測量方式是采用圖像識別技術(shù)，用CCD數(shù)碼相機采集裝在車輪反光板上的圖像信息，以測量出車輪的相對精度，人工推動車輪前后移動，由CCD攝像頭采集信息，求出其坐標和角度。這是一種相當先進的測量方式，目前歐美常用。但他對舉升機和轉(zhuǎn)角盤等有嚴格的機械精度要求，目前