車輪定位及其懸架傾角淺析
汽車的轉向車輪定位是指轉向車輪、轉向節(jié)和前軸三者之間具有一定的相對位置的安裝,又稱為前輪定位。前輪定位包括主銷后傾、主銷內傾、前輪外傾和前輪前束四個內容,它的作用是保持汽車穩(wěn)定的直線行駛和轉向輕便、保證轉向后轉向輪可以自動回正、減少汽車在行駛中輪胎和轉向機件的磨損。
轉向車輪定位對汽車的操控性影響極大。一般的汽車行駛一定里程之后,就有可能出現跑偏、抖動、方向盤不正、輪胎偏磨等情況,這種情況一般就是汽車的四輪定位發(fā)生了變化,其中最常見的就是前束的變化。前束的作用是消除前輪外傾造成的前輪向外滾開趨勢,減輕輪胎磨損。所以前束改變后汽車最明顯的癥狀就是輪胎偏磨。一般導致前束改變主要的原因是轉向球頭磨損松曠。
主銷內傾與主銷后傾都有使轉向輪自動回正、保持車輛直線行駛的作用,它們的區(qū)別是主銷后傾的回正作用與車速有關,而主銷內傾的回正作用幾乎與車速無關。因此,汽車在高速行駛時后傾的回正作用大,而低速行駛時主要靠內傾起回正作用。此外,直線行駛時,轉向輪偶爾受到沖擊而發(fā)生偏轉時,也主要靠主銷內傾起回正作用。所以,當你的車發(fā)生轉向沉重、不自動回位等故障時,一般都是這兩個參數發(fā)生了變化。導致這兩個參數變化的主要原因是懸架變形、各減振減振膠套松曠;拉桿球頭松曠、減振器上支座膠套損壞或變形等。
前輪外傾的作用是提高前輪工作的安全性和轉向操縱輕便性,它發(fā)生變化時汽車會自動跑偏。有些人把自己的車改裝,車輪都成外八字了,這種情況屬于車輪負外傾。這樣改裝的主要作用是汽車在高速行駛時直線穩(wěn)定性較好,不會輕易的跑偏,所以特別適合直線加速賽。但這種改裝后,轉向異常沉重,普通人是駕馭不了的。
對于后輪采用獨立懸掛或后輪驅動的車型來說,后輪的定位也是非常重要的。不過后輪的定位主要是后輪前束和后輪外傾角,它可以增加汽車的橫向穩(wěn)定性,并減少輪胎的磨損;對后驅車來說還有一個推力角,它的作用是保證汽車的驅動力始終與行駛方向一致,避免橫向推動汽車。一般情況下推力角都是零,當兩個后輪懸架系統不一致時,汽車的推力角就會發(fā)生變化。
所以,汽車的四輪定位是行駛系統的重要參數,它的正確與否,直接決定了汽車的行駛安全性和穩(wěn)定性。如果汽車行駛中發(fā)生跑偏、打方向不自動回輪、方向盤過重或飄浮發(fā)抖、前后輪胎單側偏磨、車橋以及懸架的零件曾經被拆裝,或汽車因事故造成底盤及懸架的損傷等情況時,我們就應該及時做四輪定位,調整車輪參數,以維持汽車良好的操控性。而一般的換輪胎、補胎等,不涉及車輪定位,所以不用調整。
四輪定位相關的因素有:主銷后傾角、主銷內傾角、車輪外傾角、前束角、包容角、推進角及磨擦半徑等。
1、什么是前束?
從汽車的正上方向下看,由輪胎的中心線與汽車的縱向軸線之間的夾角稱為前束角。輪胎中心線前端向內收束的角度為正前束角,反之為負前束角?偳笆档扔趦蓚車輪的前束值之和,即兩個車輪軸線之間的夾角。
前束的作用:消除車輪外傾造成的不良后果。車輪外傾使前輪有向兩側張開的趨勢,由于受車橋約束不能向外滾開,導致車輪邊滾邊滑增加了磨損。有了前束后可使車輪在每瞬間的滾動方向都接近于正前方,減輕了輪轂外軸承的壓力和輪胎的磨損。
前輪前束的調整方法:調整可調式拉桿,在調整前先將左右兩邊球頭銷止螺栓松開,夾緊轉向盤正中位置。再根據電腦提供的資料進行同時調整。如果原來的轉向盤是在正中位置,同時調整前束轉向盤可能不會變動。直至調整到標準數值,然后路試看其是否有變動,如有變動應將其調正為止。
2、什么是主銷內傾角?
轉向節(jié)主銷軸線或假想的主銷軸線在橫向平面內向內傾斜,與鉛垂線所形成的夾角稱為主銷內傾角。
內傾角的作用:減少轉向操縱力、減少回跳和跑偏現象、改善車輛直線行駛的穩(wěn)定性。另外,主銷內傾還可減少前輪傳至轉向機構上的沖擊,并使轉向輕便。但內傾角不宜過大,否則在轉向時,會使輪胎磨損加快,主銷內傾角一般在前軸制造時形成。
偏矩:主銷線與地面交點和胎中心線與地交點的距離。也稱摩擦半徑,有正負零之分。
負偏距的作用:若前輪的制動器制動力不等,左輪大與右輪(F1F2),會產生制動跑偏,車身偏向是圖示的X方向。此時兩邊不等的制動力,作用在負偏距R上,F1使左輪向A方向偏轉,F2使右輪向B方向偏轉,兩方向效果綜合后,使車身偏向圖示的Y方向。即Y、X方向相反,但XY則可減小制動跑偏的趨勢。
3、什么是主銷后傾角?
從汽車的側面看,主銷軸線(或車輪轉向軸線)從垂直方向向后或向前傾斜一個角度稱為主銷后傾或前傾。在縱向垂直平面內,主銷軸線與垂線之間的夾角,稱為主銷后傾角。向垂線后面傾斜的角度稱為正后傾角,向前傾斜的角度稱為負后傾角。通常汽車行駛過程中,主銷后傾角應為正值。主銷后傾角的獲得一般是在安裝時,通過懸架元件相互位置來保證的。
主銷后傾角的作用:使車輪復位以及提高直線行駛的穩(wěn)定性,產生的回正力矩使汽車在行駛中若偶遇外力作用能自動回正汽車轉向輪設置主銷后傾角的目的。后傾角的主要功能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,它是用來穩(wěn)定車行方向和轉向時能自動回正。
后傾角的調整方法:根據車型不同,首先進行分析判斷,然后進行調整,其調整方法有下列幾種:墊片、不同心凸輪軸、偏心球頭、大梁槽孔、平衡桿等。
4、什么是車輪外傾角?
從汽車的前方看輪胎的幾何中心線與地面的鉛垂線的夾角,稱為外傾角。輪胎的上緣偏向內側(靠近發(fā)動機)或偏向外側(偏離發(fā)動機)。當輪胎中心線與鉛垂線重合時,稱為零外傾角,其作用是防止輪胎不均勻的磨損。
車輪外傾角的作用:是為了增加汽車直線行駛的安全性。當具有外傾角時,可使車輪在轉向時偏移量減小,所以能減少轉向力;另外,由于車輪外傾,在垂直載荷作用下產生一施加于軸心上的分力,使車輪向內壓在軸承上,以防止車輪甩脫。
外傾角的調整方法:根據各車型各有不同,調整方法也有不同。主要調整方法有:調整墊片、大梁槽孔、不同心凸輪、偏心球頭、上控制臂的調整、下控制臂的調整等。
5、四輪定位角度的聯系
四輪定位有關各角度的定義及其功能,是比較容易了解的。但應用在四輪定位、底盤維修時往往無法將遇到的理論應用上去解決問題,其原因是由于車體底盤的結構,所有四輪定位角度都互相透過底盤的機械結構相連結。比如說:
(1)改變前束角會變動外傾角:由于改變前束角時輪子會依著轉向軸轉,因此外傾角會變動。后傾角越大其外傾角改變越大。
(2)調整后傾角會改變車輪偏角:當后傾角加大或減小后傾角時,由于轉向軸上支點都能向前或向后移動。另一可動的就是轉向軸的最下支點,也就是輪胎。因此加大或減小后傾角的調整會使前輪向前或向后滑動,使用的轉盤也必須可前后滑動的功能。
(3)改變外傾角可同時改變內傾角,改變內傾角會造成外傾角改變。不同的懸架結構有不同的外傾角調整方法。如果向左右移動上支架點或移動下支架點,則不但外傾角改變,其內傾角跟著變。因此即使外傾角被調標準了,但由于內傾角的變化,車行不順。解決了一個毛病,同時又制造了另一個毛病。
(4)后輪前束角改變會影響前輪單輪前束角:后輪前束角會決定后輪推進線角,F代四輪定位都是采用推進線定位方法來決定前輪前束。因此改變了后輪前束角造成推進線改變,雖然前束沒有變化,由于其單輪前束的基準線(推進線)變動了,因此單輪前束也會跟著變動,前輪總前束并沒因此而改變。
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