(精品論文)汽車四輪定位原理及測(cè)試系統(tǒng)研究畢業(yè)論文

（ 二二 年年 月月 本本科科畢畢業(yè)業(yè)論論文文 學(xué)校代碼：學(xué)校代碼： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 題題 目目： 汽車四輪定位原理及測(cè)試系統(tǒng)研究汽車四輪定位原理及測(cè)試系統(tǒng)研究 學(xué)學(xué)生生姓姓名名 ： 學(xué)學(xué) 院院 ： 系系 別別： 專專 業(yè)業(yè)： 班班 級(jí)級(jí)： 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師 ： 大學(xué)本科畢業(yè)論文 摘 要 隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)汽車擁有量越來越多，而且每年都呈上升趨勢(shì)， 在這種新形勢(shì)下，汽車四輪定位在汽車檢測(cè)與維修行業(yè)逐漸凸顯出其重要性。伴隨 著汽車四輪定位設(shè)備的不斷改善，準(zhǔn)確性不斷的提高，汽車四輪定位使汽車使用的 安全性得到足夠的保障。汽車四輪定位將在現(xiàn)代汽車行業(yè)成為不可或缺的技術(shù)，隨 著技術(shù)的不斷改進(jìn)，使得檢測(cè)簡(jiǎn)單易懂，具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文在傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向輪定位理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述汽車四輪定位原理； 推導(dǎo)出汽車四輪定位參數(shù)的空間幾何關(guān)系；通過對(duì)汽車四輪定位理論及汽車四輪定 位儀對(duì)定位參數(shù)的檢測(cè)原理、系統(tǒng)構(gòu)成等方面進(jìn)行理論研究，提出正確使用四輪定 位儀的注意事項(xiàng)、基本步驟、方法。結(jié)合試驗(yàn)分析汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)在汽車檢 測(cè)中的運(yùn)用以及總結(jié)出定位參數(shù)之間的聯(lián)系。 關(guān)鍵詞：四輪定位；檢測(cè)原理；測(cè)試系統(tǒng)；運(yùn)用 大學(xué)本科畢業(yè)論文 Abstract Along with the rapid development of the vehicle industry,our country vehicle capacity is getting more and more, moreover every year assumes the trend of escalation, under this kind of new situation, the four-wheel alignment highlights its importance in the automobile testing and the service profession gradually. Following the uninterrupted improvement of the equipment of the four-wheel alignment, accurate unceasing enhancement, the four- wheel alignment make the security of the automobilism to obtain the enough safeguard. Four-wheel alignment would become the necessary technique in modern car profession, along with technique of continuously improvement, it make examination simple and easy understand, so it have higher of society economy value. This article is based on traditional automobile steering wheel positionings theory, to expatiate the principle of the four-wheel alignment further;and infers the four-wheel alignment the spatial geometry relations of the parameters;Through to research the fundamental of the four-wheel-positioning and positioning equipment , investigate testing principle of positioning parameter,system constitution and so on, bring forward matters needing attention,the basic step, the method correctly of make use of four-wheel alignment equipment.Integrate the experimentation to analyzing the testing system of the four-wheel alignments exertion in testing of vehicle and sum up the relation of location parameters Key words： four-wheel alignment；automobile structure； testing principle； exertion 大學(xué)本科畢業(yè)論文 目 錄 第一章 緒論1 1.1 研究本課題的意義1 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展沿革1 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容2 第二章 汽車四輪定位的認(rèn)識(shí)3 2.1 汽車四輪定位基礎(chǔ)常識(shí)3 2.1.1 基本常識(shí).3 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)4 2.2 汽車四輪定位的重要性和必要性4 2.3 前輪定位5 2.3.1 主銷后傾角5 2.3.2 主銷內(nèi)傾角6 2.3.3 前輪前束7 2.3.4 前輪外傾角8 2.3.5.轉(zhuǎn)向梯形.8 2.3.6 轉(zhuǎn)向不足9 2.3.7 轉(zhuǎn)向負(fù)前束(轉(zhuǎn)向前展)9 2.4 后輪定位10 2.4.1 與后輪定位相關(guān)的概念及作用10 2.4.2 后輪定位11 2.5 前輪定位與四輪定位的區(qū)別11 第三章 汽車四輪定位的測(cè)量原理13 3.1 車輪前束和推力角的測(cè)量原理13 3.2 主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理15 3.2.1 主銷后傾角的測(cè)量原理.16 3.2.2 主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理.17 大學(xué)本科畢業(yè)論文 3.3 轉(zhuǎn)向 20時(shí)前張角的測(cè)量原理.18 第四章 汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)20 4.1 汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的組成20 4.2 汽車四輪定位儀的技術(shù)指標(biāo)21 4.3 常見四輪定位儀的檢測(cè)方式23 4.4 汽車四輪定位儀的主要功能24 4.5 汽車四輪定位儀類型與生產(chǎn)廠家24 第五章 汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的安裝與使用26 5.1 做汽車四輪定位時(shí)的注意事項(xiàng)26 5.2 汽車四輪定位的步驟27 5.3 汽車四輪定位儀的正確使用27 5.3.1 上車前準(zhǔn)備工作27 5.3.2 進(jìn)行車輪定位28 第六章 結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架分析四輪定位測(cè)試系統(tǒng)在汽車檢測(cè)中的運(yùn)用36 6.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及步驟36 6.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理36 6.3 試驗(yàn)結(jié)果的分析38 結(jié) 論40 參考文獻(xiàn)41 謝 辭43 大學(xué)本科畢業(yè)論文 1 第一章緒論 1.1 研究本課題的意義 在現(xiàn)代汽車中, 操縱穩(wěn)定性和行駛安全性被人們看得越來越重要了。雖然已經(jīng) 有很多在這方面的研究，但是本文主要在分析汽車四輪定位原理和四輪定位測(cè)試系 統(tǒng)原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室臺(tái)架闡述四輪定位儀汽車檢測(cè)中的運(yùn)用方面的研究，也是具有 十分重要的意義的。 車輛在出廠時(shí)，定位角度都是根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)先設(shè)定好的。這些定位角度用來 共同保證車輛駕駛的舒適性和安全性。但是，車輛在行駛一段時(shí)間后，這些定位角 度會(huì)由于交通事故、道路坑洼不平造成的劇烈顛簸、底盤零件磨損、更換底盤零件、 更換輪胎等原因而產(chǎn)生變化。一旦定位角度產(chǎn)生變化，就可能導(dǎo)致諸如輪胎異常磨 損、車輛跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨損加快、方向盤發(fā)沉等故障。因此， 進(jìn)行四輪定位參數(shù)檢驗(yàn)，使其處于合理范圍內(nèi)，對(duì)提高汽車的安全性及經(jīng)濟(jì)性有重 要意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展沿革 國(guó)外針對(duì)車輪定位檢測(cè)技術(shù)的研究較早，50 年代就研制了相應(yīng)的檢測(cè)診斷設(shè)備， 如美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、荷蘭、日本以及意大利等，發(fā)展至今其自動(dòng)化程度、精度都 有了很大的提高。 我國(guó)在這方面的研究起步較晚，從 60 年代開始引進(jìn)臺(tái)架式四輪定位儀，80 年 代初，由武漢汽車研究所研制成功并投產(chǎn)了 GCD- 型光束水準(zhǔn)式前輪定位儀，但 其自動(dòng)化程度低，測(cè)量過程復(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、主銷內(nèi)傾及主銷后傾。到 90 年代末，國(guó)內(nèi)廠家開始 大量生產(chǎn)四輪定位儀，如營(yíng)口玄豹的 SDH3000，營(yíng)口大力的 DL-4800，煙臺(tái)海德的 HC4800，北京車安的 AS-888 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，許多廠家是通過購買國(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。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容 本論文共分為六章。分別介紹了汽車四輪定位國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況；汽車四輪定 位的認(rèn)識(shí)；汽車四輪定位的測(cè)量原理；汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；汽車四輪定 位測(cè)試系統(tǒng)的安裝與使用；結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架分析四輪定位測(cè)試系統(tǒng)在汽車檢測(cè)中的運(yùn) 用等內(nèi)容。其中，用較大的篇幅詳細(xì)、重點(diǎn)的論述了汽車四輪定位的認(rèn)識(shí)與汽車四 輪定位測(cè)試系統(tǒng)的安裝與使用這兩章，其它幾章主要本著介紹、概括的目的，讓大 家略有了解，開拓思路。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 第二章汽車四輪定位的認(rèn)識(shí) 本文主要是對(duì)汽車四輪定位原理及測(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。 2.1 汽車四輪定位基礎(chǔ)常識(shí) 隨著汽車技術(shù)的高度發(fā)展，汽車車速不斷提高，急加速、急減速、急轉(zhuǎn)向、急 制動(dòng)等動(dòng)作的出現(xiàn)，汽車后輪在行駛過程中受到的沖擊和汽車的載荷，這些都將影 響到汽車后輪的運(yùn)行軌跡。為了保證汽車直線行駛的穩(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、增加汽車行駛的安全性，汽車四輪定 位的技術(shù)參數(shù)逐步受到駕駛?cè)藛T的重視，同時(shí)也為汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展提供了 有利的條件。 2.1.1 基本常識(shí) （1）什么是汽車的車輪定位 現(xiàn)代汽車的車輪定位是指車輪、懸架系統(tǒng)元件以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)元件，安裝到車架 （或車身）上的幾何角度與尺寸須符合一定的要求，保證汽車行駛的穩(wěn)定性和安全 性，減少汽車的磨損和油耗。 （2）四輪定位維修的好處 增加行駛安全 直行時(shí)方向盤正直 轉(zhuǎn)向后方向盤自動(dòng)回正 減少汽油消耗 減少輪胎磨損 維持直線行車 增加駕駛控制感 降低懸掛配件磨損 （3）什么情況下，需要進(jìn)行四輪定位 每行駛10000公里或六個(gè)月后 直線行駛時(shí)車子往左或往右拉 直行時(shí)需要緊握方向盤 直行時(shí)方向盤不正 大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 感覺車身會(huì)漂浮或搖擺不定 前輪或后輪單輪磨損 安裝新的輪胎后 碰撞事故維修后 換裝新的懸掛或轉(zhuǎn)向有關(guān)配件后 新車每行駛3000公里后 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù) 在GB/3730.3-92汽車和掛車的術(shù)語及其定義中，它規(guī)定了關(guān)于車輪定位有 關(guān)參數(shù)的定義，考慮了有些汽車車橋無主銷的結(jié)構(gòu)；注意了有關(guān)零件和幾何要素 （面、線、點(diǎn)）相對(duì)位置的空間性；淡化了前束、外傾、后傾等參數(shù)的單一方向性； （1）主要定位參數(shù)：前束(Toe-in)，外傾（Camber），主銷后傾角（caster angle），主銷內(nèi)傾角（steering axis inclination angle）。 （2）其它定位參數(shù)：推進(jìn)線(Thrust line)，推進(jìn)角（Thrust angle），右橫 向偏置角（Right Lateral offset），輪距差：（Track Width Difference），軸 偏置（Axle Offset），前退縮角（Front Set Back），前退縮角（Front Set Back），包容角（Included angle）。 2.2 汽車四輪定位的重要性和必要性 為了提高汽車行駛的安全性、平順性和乘坐的舒適性，汽車研發(fā)部門必須恰當(dāng) 地設(shè)計(jì)車輪定位角。正確的車輪叫可以保證汽車轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向后能自動(dòng)回正，汽 車轉(zhuǎn)向時(shí)、急劇改變車速時(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。操作車輛時(shí)能穩(wěn)定準(zhǔn)確，路面振動(dòng)小，壞路上車身沒有明顯搖 擺，乘車舒適，輪胎壽命長(zhǎng)。 正確的車輪定位可以幫助系統(tǒng)中所有不見都處于正常關(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。在大多樹情況下輪胎的異常磨損，或跑長(zhǎng)途時(shí)爆胎的原 因是車輪定位不準(zhǔn)確。 （2）操縱的穩(wěn)定性 不正確的車輪定位可以加劇轉(zhuǎn)向輪，以至整個(gè)轉(zhuǎn)向系的擺振；還可以造成行駛 大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 跑偏、高速時(shí)轉(zhuǎn)向發(fā)飄、左右牽引、車輪不能自動(dòng)回正、路面的振動(dòng)無法被有效的 吸收。正確的車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 由于不同的車輪定位角可以使汽車處于不同的平穩(wěn)關(guān)系中，因此不正確的車輪 定位角不僅會(huì)加劇車輪的磨損，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、主銷襯套等的非正常磨損。 （4）提高燃油的經(jīng)濟(jì)性 所有的車輪定位角，都是為了使車輪在行駛中盡可能地垂直于地面，最大限度 減少車輪滑移，使車輪滾動(dòng)阻力減少，燃油經(jīng)濟(jì)性提高。正確的車輪定位，還可以 保證四個(gè)車輪彼此平行，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。 （5）得到最佳的行駛平順性 正確的車輪定位幫助前、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，車輛行駛更平穩(wěn)。 （6）確保安全駕駛 正確的車論定位最大的好處就是保證安全駕駛。它可以確保車輛的可操作性， 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。 2.3 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）保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性。在水平面上駕駛員雙手離開轉(zhuǎn)向盤后，汽 車仍能直線向前行駛。遇到小坑，小包以及拱形路面時(shí)能保持直線行駛。在承載后 車輪能垂直于路面，能扼制轉(zhuǎn)向輪的擺振。在高速行駛中沒有轉(zhuǎn)向發(fā)飄現(xiàn)象。 （2）在外力使車輪偏轉(zhuǎn)或駕駛員轉(zhuǎn)向后，能保證轉(zhuǎn)向盤自動(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。 2.3.1 主銷后傾角 在汽車縱向垂直平面內(nèi)主銷軸線與與通過前輪中心垂線的夾角叫主銷或傾角 大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 如圖 2-1 所示。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(fù)后傾 角。 圖 2-1 主銷后傾角 a)主銷后傾角的原理圖 b)正主銷后傾角 c)負(fù)主銷后傾角 主銷后傾角的作用： （l）保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性。按照國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的汽車?yán)碚?，主銷后傾角越 大，行駛中產(chǎn)生的離心力就大，防止車輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)的反向推力就越大，所以主銷后 傾角越大，汽車直線行駛的穩(wěn)定性就越好。但是主銷后傾角越大，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)所有 克服的反向推力就越大，轉(zhuǎn)向就越重，所以主銷后傾角不能超過 3。 （2）適當(dāng)加大主銷后傾角是幫助車輪回正的有效方法。轉(zhuǎn)向輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)， 主銷后傾角幫助轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正到中間位置。 2.3.2 主銷內(nèi)傾角 在汽車橫向平面內(nèi)主銷軸線與鉛垂線的夾角即為主銷內(nèi)傾角。如圖 2-2 所示。 主銷內(nèi)傾角有以下兩個(gè)作用： （1）幫助轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正。前輪是圍繞著主銷旋轉(zhuǎn)的，而主銷是向內(nèi)傾斜的。 主銷內(nèi)傾使轉(zhuǎn)向節(jié)距地面高度降低，距地面更近，重力作用使車輛高度被降低， 轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時(shí)沿著傾斜的主銷作弧線運(yùn)動(dòng)，就和門圍繞歪斜的門軸做弧線運(yùn)動(dòng)一 樣，隨著轉(zhuǎn)向角和主銷內(nèi)側(cè)傾角加大，輪胎外側(cè)逐步加大對(duì)路面的壓力。汽車在松 軟的路面上轉(zhuǎn)向時(shí)，主銷內(nèi)傾角越大，轉(zhuǎn)向角越大，轉(zhuǎn)向輪外側(cè)就壓入地下越多， 在松軟的路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)前輪的外側(cè)部分陷入地下才可能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。汽車在柏油、水 泥路面上行駛時(shí)，地面比輪胎更為堅(jiān)硬，輪胎不可能陷入地下。于是在地面反作用 大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 力下，轉(zhuǎn)向輪連同它所承載的汽車前部都要抬起一個(gè)相應(yīng)的高度，才能使它實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 向。 圖 2-2 主銷內(nèi)傾角 a)銷軸中心線 b)主銷內(nèi)傾角 （2）使轉(zhuǎn)向輕便。由于前軸重心在主銷的軸線上，主銷內(nèi)傾角使主銷軸線延 長(zhǎng)線與路面的交點(diǎn)，和車輪中心地面的交點(diǎn)距離減小，力臂的減小使轉(zhuǎn)向變輕了。 主銷軸線的延長(zhǎng)線距車輪的中心線過近容易使轉(zhuǎn)向發(fā)飄。所以傳統(tǒng)的后輪驅(qū)動(dòng)汽車 主銷軸線的延長(zhǎng)線大都設(shè)計(jì)在距車輪中心線 40 至 60mm 處。而 20 世紀(jì) 70 年代以后 開發(fā)的前輪驅(qū)動(dòng)汽車由于技術(shù)上改進(jìn)，主銷內(nèi)傾角越大，行駛穩(wěn)定性也很好。 2.3.3 前輪前束 前輪前束是從汽車正上方向下看，由輪胎的中心與汽車的縱向線之間的夾角為 前束角。如圖 2-3 所示。 前束的作用是消除由于外傾角所產(chǎn)生的輪胎側(cè)滑。 當(dāng)正前束太大時(shí)，輪胎外側(cè)磨損會(huì)有正外傾角太大所形成的磨損狀態(tài)，胎紋磨 損形式為羽毛狀。當(dāng)用手從內(nèi)側(cè)向外側(cè)撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺。 當(dāng)負(fù)前束太大時(shí)，輪胎內(nèi)側(cè)會(huì)有負(fù)外傾角太大所形成的磨損形態(tài)，胎紋磨損形 式為羽毛狀。當(dāng)用手從外側(cè)向內(nèi)側(cè)撫摸，胎紋外緣有銳利的刺手感覺。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 圖 2-3 前束角 圖 2-4 外傾角 2.3.4 前輪外傾角 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(nèi)側(cè)（靠近發(fā)動(dòng)機(jī)）或偏向外側(cè)（偏離發(fā)動(dòng)機(jī)）。如圖 2-4 所示。 當(dāng)輪胎中心線與鉛垂線重合時(shí)，稱為零外傾角，其作用是防止輪胎不均勻的磨 損。當(dāng)輪胎中心線在鉛垂線外側(cè)時(shí)的夾角稱為正外傾角，其作用主要是減低作用于 轉(zhuǎn)向節(jié)上的負(fù)載、防止車輪滑落、防止由于載荷而產(chǎn)生不需要的外傾角及減小轉(zhuǎn)向 操縱力。當(dāng)輪胎中心線在鉛垂線內(nèi)側(cè)時(shí)的夾角稱為負(fù)外傾角，其作用是可使內(nèi)外側(cè) 滾動(dòng)半徑近似相等，使輪胎的內(nèi)外側(cè)磨損均勻，還可以提高車身的橫向穩(wěn)定性。 2.3.5.轉(zhuǎn)向梯形 車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)側(cè)的車輪被迫沿著比外側(cè)車輪要小的弧線進(jìn)。如果設(shè)計(jì)兩側(cè)轉(zhuǎn) 向臂互平行，那么轉(zhuǎn)彎時(shí)兩前輪也將保持平行，那么轉(zhuǎn)彎時(shí)輪胎滑移。而設(shè)計(jì)成前 軸、梯形臂、橫拉桿構(gòu)成的轉(zhuǎn)向梯形，可使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)兩前輪產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)向角， 通常內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角要比外側(cè)車輪要大 13，兩前輪沿著各自的弧線滾動(dòng)，從而消 除了輪胎的滑動(dòng)。參見圖 2-5。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 圖 2-5 轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向時(shí)所有車輪運(yùn)動(dòng)軌跡的向心線都應(yīng)相交于一點(diǎn)，此點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)向心。橫拉桿 位于前軸后端的等腰形叫正方梯形，橫拉桿位于前軸前端等腰梯形叫反梯形。二者 在作用上沒有區(qū)別。 轉(zhuǎn)向梯形又叫轉(zhuǎn)向外展，由于兩只梯形臂都設(shè)計(jì)成直線行駛時(shí)兩側(cè)車輪角度相 同，保持兩側(cè)車輪平行，因此無論是向左或右轉(zhuǎn)向，由于內(nèi)側(cè)輪形成比外側(cè)較大 13 的轉(zhuǎn)角，使轉(zhuǎn)向中的前輪形成負(fù)前束，且轉(zhuǎn)向角越大，負(fù)前束值也越大，轉(zhuǎn)向 時(shí)的負(fù)前束比后橋中的差速器更有利于轉(zhuǎn)向平穩(wěn)。 2.3.6 轉(zhuǎn)向不足 在試轉(zhuǎn)半徑時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到止端，并保持不動(dòng)，節(jié)氣門開度穩(wěn)定，車輪的轉(zhuǎn)彎 半在一定的圓周上保持不動(dòng)，似乎是理所當(dāng)然的事，但實(shí)際上轉(zhuǎn)向不足的汽車(又 被稱為平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，大部分汽車都是這種設(shè)計(jì)的)，轉(zhuǎn)彎隨著旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)增加，會(huì)逐 漸加大。這種特性是因前后輪胎側(cè)偏角不同引起的。由于后輪側(cè)偏角小于前輪的側(cè) 偏角，在連續(xù)作轉(zhuǎn)彎半徑測(cè)試時(shí)，后輪達(dá)不到前輪行進(jìn)方向而變慢，所以轉(zhuǎn)彎半徑 逐漸加大，出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足。轉(zhuǎn)向不足的好處是當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)向時(shí)，即使實(shí)際轉(zhuǎn)向低于 自己的設(shè)想，也容易修正過來。 2.3.7 轉(zhuǎn)向負(fù)前束(轉(zhuǎn)向前展) 轉(zhuǎn)向負(fù)前束是指轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)側(cè)車輪相對(duì)外側(cè)車輪的角度差。轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)使車輪 角度隨轉(zhuǎn)向角度變化而變化，該角度的變化由轉(zhuǎn)向梯形保證，如負(fù)前束不正確，將 加劇輪胎磨損，并出現(xiàn)轉(zhuǎn)向噪聲及轉(zhuǎn)向跑偏。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 2.4 后輪定位 2.4.1 與后輪定位相關(guān)的概念及作用 后輪外傾角：前輪驅(qū)動(dòng)的轎車后輪通常為負(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)轎車通常為很小的后輪反前束。前輪驅(qū)動(dòng)汽車行駛中的驅(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輪以后輪推力為定位基準(zhǔn)，使四個(gè)車輪保持平行，保證汽車 直線行駛的穩(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。 車輛的幾何中心線：是恰好穿過前、后輪中央的假想線。 推力線：是與后輪中心線成正 90 度角向前延伸的線。汽車受到猛烈沖擊，或 懸架襯套磨損松曠都會(huì)使推力線發(fā)生偏移。推力線如和汽車前、后輪幾何中心線平 行，再配合適當(dāng)?shù)闹麂N后傾角和主銷內(nèi)傾角，在筆直的公路上，即使雙手離開轉(zhuǎn)向 盤，車輛仍可以保持直線行駛。 后輪偏向：指向橋殼或后前移動(dòng)，另一個(gè)后輪移動(dòng)，后輪推力線不再和幾何中 心線平行。 后軸偏向造成推力線偏離了幾何中心線，見圖 2-6 和圖 2-7。推力線偏離幾何 中心線，不僅造成行駛跑偏傾向，也加重了汽車轉(zhuǎn)向輪胎的側(cè)滑。 圖 2-6 后軸未發(fā)生偏向時(shí)中心線和推力線 大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖 2-7 后軸偏向造成推力線偏離了幾何中心線 2.4.2 后輪定位 設(shè)置后輪定位可削弱后軸偏向、偏跡的問題在正常行駛和轉(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)， 以及后輪懸架發(fā)生早期磨損時(shí)都應(yīng)作四輪定位。 設(shè)置后輪前束最主要的目的是為了使后輪推力線和幾何中心重合，設(shè)置后輪外 傾角最主要的目的就是改善轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。 2.5 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(zhǔn)上就可能發(fā)生偏差，因?yàn)榍?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(zhǔn)，而不是 以后輪推力線為定位基準(zhǔn)。一旦后輪定位角發(fā)生偏差，后輪推力線就會(huì)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(shí)四個(gè)車輪處于平行狀態(tài)。在直線行 駛時(shí)前輪必然脫離定位基準(zhǔn)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(zhǔn)的選定上。做四輪定位時(shí)是以后 輪推力線做車輪定位基準(zhǔn)線，后輪推力線是后輪總前束的中心線，該基準(zhǔn)線由后輪 定位角決定。做四輪定位時(shí)先檢測(cè)和調(diào)整后輪定位。如果后輪定位角不對(duì)，而后輪 定位在設(shè)計(jì)上又是可以調(diào)整的，則需要換那些變形了的零部件，即負(fù)責(zé)車輪定位的 懸架上的部件，常見的是擺臂、減少器以及導(dǎo)向裝置。在后輪定位調(diào)整完后，后輪 大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 推力線和幾何中心線重合，再以該參考線為基準(zhǔn)，對(duì)每一個(gè)前輪進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，可 以保證四個(gè)車輪在直線上行駛位置時(shí)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(jì)時(shí)的動(dòng)力學(xué)條件，達(dá)到車輛在設(shè)計(jì)時(shí)的性能要求。 任何機(jī)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。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 第三章汽車四輪定位的測(cè)量原理 四輪定位儀是專門用來測(cè)量車輪定位參數(shù)的設(shè)備。四輪定位儀可檢測(cè)的項(xiàng)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 20 度時(shí)的前張角、推力角和左右軸距差等。目前常見的國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口的四輪定位儀可以 用來測(cè)量上述檢測(cè)項(xiàng)目中幾個(gè)中全部項(xiàng)目。 在檢測(cè)項(xiàng)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(cè)任務(wù)。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(cè)和調(diào)整。 目前常用的四輪定位儀有接線式、光學(xué)式、電腦拉線式和電腦激光式四種，它 們的測(cè)量原理是一致的，只是采用的測(cè)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旅娼榻B四輪定位儀可測(cè)量的幾個(gè)重要檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)量原理。 3.1 車輪前束和推力角的測(cè)量原理 前束時(shí)，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(cè)量精度，無論是拉線式、光學(xué)式還是電腦式的四輪定位儀，在檢測(cè)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 31 所示。 圖 3-1 8 束光線形成封閉的四邊形 大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 將待檢車輛置于此四邊形中，通過安裝在車輪上的光學(xué)鏡面或傳感器不僅可以 檢測(cè)前輪前束、后輪前束，還可以檢測(cè)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?yàn)樗妮喍ㄎ粌x系統(tǒng)采用的傳感器不同，測(cè)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(cè)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 3- 2 所示。其工作狀態(tài)為：不加電壓，利用 PN 接在受光射時(shí)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(hào)的元件，以便及時(shí)對(duì) 光敏三極管上所獲得的信號(hào)進(jìn)行分析處理。 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 32 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(shí)，該光敏管產(chǎn)生的電信號(hào)就代表了前束角或推力角的大小。其測(cè)量原理 的簡(jiǎn)單示意圖如圖 33 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 14-光線接收器 5-前輪 6-后輪 7-汽車縱向軸線 推力角 圖 3-3 車輪前束角的測(cè)量原理 圖 3-4 推力角的測(cè)量原理 圖 32 光敏二極管的結(jié)構(gòu)和外形 大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 依據(jù)上述檢測(cè)原理，同時(shí)可以檢測(cè)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(cè)原理的簡(jiǎn)單示意圖如圖 34 所示。同理，通 過安裝在后輪上的傳感器，我們可以檢測(cè)出后輪前束值（后輪前束角）的大小和方 向。 3.2 主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理 車輪外傾角、主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角這三個(gè)測(cè)量參數(shù)的測(cè)量都是關(guān)于角度的 測(cè)量，除了光學(xué)式四輪定位儀測(cè)量車輪外傾角和車輪前束時(shí)，采用的不是測(cè)量角度 的傳感器，其余各種類型的四輪定位儀均是采用測(cè)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(cè)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(gè)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(dòng) 角，這時(shí)就會(huì)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 3-5 所示） 。 a)直行時(shí)，扳手接桿水平 b)向里轉(zhuǎn)向時(shí)， c) 向外轉(zhuǎn)向時(shí)， 扳手接桿向上偏轉(zhuǎn) 扳手接桿向下偏轉(zhuǎn) 圖 3-5 主銷后傾角的測(cè)量原理 主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理如圖 3-6 所示，在扳手接桿頭部系上一長(zhǎng)接桿，長(zhǎng)接桿 與扳手接桿垂直。將扳手直立于桌面，使長(zhǎng)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(gè)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(shí)又會(huì)發(fā)現(xiàn)接桿分別沿逆時(shí)針、順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)了 角。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 a)直行時(shí)，長(zhǎng)接桿水平 b)向左轉(zhuǎn)時(shí)， c) 向外轉(zhuǎn)向時(shí)， 長(zhǎng)接桿向逆時(shí)針偏轉(zhuǎn) 長(zhǎng)接桿向順時(shí)針偏轉(zhuǎn) 圖 3-6 主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理 3.2.1 主銷后傾角的測(cè)量原理 以左前輪為例，當(dāng)車輪向左右各轉(zhuǎn)動(dòng) 20（如圖 3-7 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(duì)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(dòng) 角（主銷內(nèi)傾角）形成的，OD 為車輪向左轉(zhuǎn)動(dòng) 20時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)軸平面的方 向。線段 LD、AB、AB、AB、MI、FN 和 KP 均是水平面 DEFG 上的鉛垂線。 圖 3-7 主銷后傾角的測(cè)量原理計(jì)算圖 大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 由圖 3-7 主銷后傾角的測(cè)量原理計(jì)算圖得（推導(dǎo)工程略）： 上式表明 為一特定角度時(shí)，主銷后傾角測(cè)量角 存在唯一確定關(guān)系。通常 規(guī)定 轉(zhuǎn)角為 20，2sin0.68404，故有： （1） 即主銷后傾角 為實(shí)際測(cè)量角度 的 1.461 倍。這樣，用 1.461 倍的關(guān)系標(biāo) 定儀器，就可直接讀主銷后傾角 。 3.2.2 主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理 仍以左前輪為例，當(dāng)車輪向左右轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)（如圖 3-8 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(duì)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(dòng) 角（主銷內(nèi)傾角） 形成的，OE 是車輪向右轉(zhuǎn)動(dòng) 20，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(dòng) 20時(shí)，垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)軸線且在水平面的線段。由圖 3-8 主銷 內(nèi)傾角的測(cè)量計(jì)算圖得（推導(dǎo)工程略）： 上式表明當(dāng) 為一特定角度時(shí)，主銷內(nèi)傾角 與測(cè)量角 存在唯一確定關(guān) 系。通常規(guī)定 轉(zhuǎn)角為 20，2sin 0.68404，故有： （2） 即主銷內(nèi)傾角 為實(shí)際測(cè)量角度 的 1.461 倍，這樣，用 1.461 倍的關(guān)系 標(biāo)定儀器，就可以直接讀主銷內(nèi)傾角 。 、 大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 圖 3-8 主銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理計(jì)算圖 經(jīng)過上述兩部分的分析推導(dǎo)，了解了主銷后傾角、注銷內(nèi)傾角的測(cè)量原理。但 必須指出，在上述兩部分推導(dǎo)工程中提及的 、 為車輪向右轉(zhuǎn)動(dòng) 20時(shí)，傳感 器所測(cè)得的實(shí)際角度值； 、 為車輪左轉(zhuǎn)動(dòng) 20時(shí)傳感器所測(cè)得的角度值。 在實(shí)際測(cè)量中，只要按照公式（1） 、 （2）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(duì)儀表進(jìn)行了標(biāo)定，因此，可直接讀主銷傾角實(shí)際測(cè)量值。 雖然四輪定位儀的類型有所不同，但它們測(cè)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(cè)量角度的傳感器不同而已，為了便于理解四輪定位儀 的測(cè)試過程檢測(cè)方法，下面簡(jiǎn)單介紹幾種常見的測(cè)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(duì)式編碼器。它 們的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、信號(hào)質(zhì)量好、穩(wěn)定可靠和抗干擾能力強(qiáng)。 （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(diǎn)是： 分辨率高、壽命長(zhǎng)、掃描速度快。缺點(diǎn)是：輸出電阻大、輸出信號(hào)要經(jīng)過阻抗匹配 變換器。 另外用于測(cè)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。 3.3 轉(zhuǎn)向 20時(shí)前張角的測(cè)量原理 汽車使用時(shí)，由于前輪的碰撞沖擊、長(zhǎng)期在不平的路面上行駛和經(jīng)常采用緊急 剎車，對(duì)車輛的沖擊作用都可能引起轉(zhuǎn)向梯形的變形。因此會(huì)造成汽車在轉(zhuǎn)向行駛 工程中前輪異常磨損，操縱性變差并間接影響汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 為了檢測(cè)汽車的轉(zhuǎn)向梯形臂與各連桿是否發(fā)生變形，在四輪定位儀中均設(shè)置了 轉(zhuǎn)向 20時(shí)，前張角的檢測(cè)項(xiàng)目。其測(cè)量方法為：讓被檢車輛前輪停在轉(zhuǎn)盤中心出， 右輪沿直線行駛方向向右轉(zhuǎn) 20時(shí)進(jìn)行測(cè)量；左輪沿直線行駛方向左轉(zhuǎn)動(dòng) 20時(shí)進(jìn) 行測(cè)量（該轉(zhuǎn)向角可直接從轉(zhuǎn)盤上的刻度讀出） 。具體作法如下： 右前輪向右轉(zhuǎn) 20，讀取左前輪下的轉(zhuǎn)盤上的刻度 X，則 20-X 即為所要檢 測(cè)的轉(zhuǎn)向 20時(shí)的前張角。 一般汽車在出廠時(shí)都已給出 20-X 的合格范圍，將測(cè)量值與出廠值進(jìn)行比較即 可檢測(cè)出車輛的轉(zhuǎn)向梯形臂與各連桿是否發(fā)生了變形，如果超出標(biāo)準(zhǔn)值或左右轉(zhuǎn)向 前張角部一致，則說明該車的轉(zhuǎn)向梯形臂和各連桿已發(fā)生了變形，需要進(jìn)行校正、 調(diào)整或更換梯形臂和各連桿。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 第四章汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的認(rèn)識(shí) 由對(duì)四輪定位儀測(cè)量模型的研究可知，四輪定位儀對(duì)車輪前束和車輪外傾采用 直接測(cè)量，其精度可以通過對(duì)傳感器進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定得到保證，而主銷內(nèi)傾和主銷后 傾采用間接測(cè)量，使用了基于不同測(cè)量模型推導(dǎo)的計(jì)算公式，在主銷傾角測(cè)量角相 同的情況下會(huì)得到不同的主銷傾角，因此對(duì)于主銷傾角的測(cè)量來說，測(cè)量模型的理 論誤差大于傳感器的標(biāo)定精度，需要對(duì)不同模型測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，主銷 軸線處于空間一般位置，主銷傾角為主銷在汽車縱橫平面內(nèi)的投影與垂直與水平面 的軸線間的夾角，難以對(duì)四輪定位儀主銷傾角的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行檢定。 4.1 汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的組成 四輪定位系統(tǒng)的基本組成方式有 2 種：地溝式和舉升器式。以下將簡(jiǎn)單介紹 2 種四輪定位系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成方式。 一、地溝式四輪定位系統(tǒng) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)底，特別適用于高度較低、不能使用舉升器的車間；但 需掘地溝，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)；由于經(jīng)濟(jì)上的原因，用戶可能需選用不同品牌的轉(zhuǎn)盤、滑 板和二次舉升器；工作頻率低；工作空間較。組成方式如表 4-1 所示。 表 4-1 地溝式四輪定位系統(tǒng) 所需設(shè)備數(shù)量功能 四輪定位機(jī)1 臺(tái) 四輪定位機(jī)是四輪定位系統(tǒng)最重要的組成部分。只需簡(jiǎn)單 的操作，四輪定位機(jī)就可以測(cè)量并顯示出汽車四個(gè)車輪定 位角度，幫助操作人員進(jìn)行調(diào)整。 前輪轉(zhuǎn)盤1 套 前輪轉(zhuǎn)盤要求既可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以左右滑動(dòng)。這樣就 保證了車輪后傾角轉(zhuǎn)側(cè)和定位角度調(diào)整過程中無地面阻力。 后輪滑板1 套 后輪滑板只要求可以左右滑動(dòng)。如果長(zhǎng)度太短，則要求其 可以前后移動(dòng)。后輪滑板的作用是保證后輪可以自由左右 移動(dòng)，無地面阻力。 二次舉升器1 個(gè) 二次舉升器是四輪定位系統(tǒng)不可缺少的工具。不管是進(jìn)行 鋼圈補(bǔ)償，還是更換底盤部件、輪胎或添加墊片，都要使 大學(xué)本科畢業(yè)論文 21 用二次舉升器。 二、舉升器式四輪定位系統(tǒng) 特點(diǎn)：造價(jià)較高，要求車間高度比較高；但準(zhǔn)備時(shí)間短，操作人員使用方便， 工作頻率高。 組成方式如表 4-2 所示。 表 4-2 舉升器式四輪定位系統(tǒng) 所需設(shè)備數(shù)量功能 四輪定位儀1 臺(tái) 四輪定位機(jī)是四輪定位系統(tǒng)最重要的組成部分。 只需簡(jiǎn)單的操作，四輪定位機(jī)就可以測(cè) t 并顯示 出汽車四個(gè)車輪定位角度，幫助操作人員進(jìn)行調(diào) 整。 四四輪定位專用 舉升器 1 套 四輪定位專用舉升器要求配有轉(zhuǎn)盤、滑板和 1 至 2 個(gè)二次舉升器。 4.2 汽車四輪定位儀的技術(shù)指標(biāo) 交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四輪定位儀中對(duì)四輪定位儀的測(cè)量參數(shù)、范圍、精度及示值 要求的規(guī)定如下： 總前束角 測(cè)量范圍：6； 精度：在2范圍內(nèi)精度為4，其余范圍精度為10。 單一車輪前束角 測(cè)量范圍：3； 精度：在2范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為5。 車輪外傾角 測(cè)量范圍：10； 精度：在4范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為10。 主銷后傾角 測(cè)量范圍：15； 精度：在12范圍內(nèi)精度為6，其余范圍精度為10。 主銷內(nèi)傾角 大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 測(cè)量范圍：20； 精度：在 0+18范圍內(nèi)精度為6，其余范圍精度為10。 推力角 測(cè)量范圍：6； 精度：在2范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為10。 精度：在2范圍內(nèi)精度為2，其余范圍精度為10。 車輪轉(zhuǎn)角主要通過車輪下方的轉(zhuǎn)盤計(jì)量，因此轉(zhuǎn)盤精度直接影響系統(tǒng)的測(cè)量精 度。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)轉(zhuǎn)盤的測(cè)量范圍、精度及零點(diǎn)誤差的規(guī)定如下： 轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)角測(cè)量范圍不小于-45+45 電子式轉(zhuǎn)盤測(cè)量精度為 0.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)盤測(cè)量精度為 0.5 電子式轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角零點(diǎn)誤差不大于 0.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)角零點(diǎn)誤差不大于 0.5 為了測(cè)得準(zhǔn)，好一些的定位儀都有不同的消除誤差的方法。一般常用的有： （1）鋼圈補(bǔ)償功能（ROC） 所有的卡具，不論是三點(diǎn)快速卡具還是多功能卡具，與鋼圈卡緊后都不可能達(dá) 到車輪的要求的 0.05 度的裝卡精度，為此所有高精度的四輪定位儀都設(shè)有鋼圈補(bǔ)償 程序。典型的鋼圈補(bǔ)償有二點(diǎn)式補(bǔ)償、三點(diǎn)式補(bǔ)償、推車式補(bǔ)償方式，如圖一所示 為鋼圈與卡具有裝卡誤差時(shí)，在外傾角方向上存在偏差 a，輪胎旋轉(zhuǎn) 180 度存在偏 差 b，兩數(shù)相減除以 2 即可求出誤差值。精度較高的四輪定位儀在一次裝卡中的精 度為 0.1 至 0.3 之間,故需要做鋼圈補(bǔ)償，可將誤差減小到 0.01 度以內(nèi)。 （2）跑臺(tái)校準(zhǔn)功能； 當(dāng)舉升機(jī)存在微小的誤差時(shí)，有些四輪定位儀有專門的校正程序以消除微小的誤 差。 （3）校準(zhǔn)功能； （4）溫度補(bǔ)償； （5）其他功能； 經(jīng)過補(bǔ)償和校準(zhǔn)，定位儀應(yīng)達(dá)到上述的測(cè)量精度。為了保持四輪定位儀長(zhǎng)期準(zhǔn) 確的可靠性，四輪定位儀需要定期（可分為 3 個(gè)月、6 個(gè)月和一年不等）校準(zhǔn)，根 據(jù)產(chǎn)品的不同可分為定期回廠校準(zhǔn)或自帶校準(zhǔn)工具校準(zhǔn)。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 4.3 常見四輪定位儀的檢測(cè)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(chǎng)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(chǎng)上常見的四輪定位儀的檢測(cè)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(shì)，剖析如下： （1）激光 激光是一種新型光源，它是作為測(cè)量系統(tǒng)的光源應(yīng)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(cè)量范圍較窄，無補(bǔ)償且需 人工計(jì)算推力線，其測(cè)量精度低，檢測(cè)速度慢。因光點(diǎn)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(yīng)用于四輪定位儀并不理想。 眾所周知，激光對(duì)人眼視力有一定傷害，所以 UL、CE 等安全認(rèn)證很難通過，歐 美日本早已淘汰，只是在中國(guó)和部分東南亞國(guó)家還局部存在。 （2）PSD PSD 又稱光電位置傳感器。我們知道，幾乎所有的外國(guó)四輪定位都不使用，只 有韓國(guó)的機(jī)器在大量使用，它的工作原理是：當(dāng) PSD 的受光面某一位置存在光照的 情況下，其輸出電流會(huì)有相應(yīng)變化，從而可以得到光照位置，它是一種模擬（DC/AC 轉(zhuǎn)換，會(huì)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(cè)量單一光點(diǎn)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(yán)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(xiàng)疊加在一起， 便使 PSD 失去了測(cè)量精度和設(shè)備穩(wěn)定性，這點(diǎn)是 PSD 的殺手（測(cè)不準(zhǔn)，重復(fù)性差）。 （3）CCD CCD 是一種半導(dǎo)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(jì) 70 年代初發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體集成光電器件，它是在一 塊硅面上集成了數(shù)千個(gè)各自獨(dú)立的光敏元，當(dāng)光照射到光敏面上時(shí)，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(qiáng)的信息，因此 CCD 具有測(cè)量精度高（0.05 度以內(nèi)）、無溫度系數(shù)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 使用 CCD 有良好的環(huán)境適應(yīng)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(fù)雜的地方使用、不能有強(qiáng)電磁場(chǎng)、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 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 測(cè)量的數(shù)據(jù)和中午天熱測(cè)量就不同，不能有大的電機(jī)在附近的要求，對(duì)于四輪定位 來說，實(shí)在是有點(diǎn)過分。因此歐美國(guó)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(shì)。 （4）3D 3D 測(cè)量方式是采用圖像識(shí)別技術(shù)，用 CCD 數(shù)碼相機(jī)采集裝在車輪反光板上的圖 像信息，以測(cè)量出車輪的相對(duì)精度，人工推動(dòng)車輪前后移動(dòng)，由 CCD 攝像頭采集信 息，求出其坐標(biāo)和角度。這是一種相當(dāng)先進(jìn)的測(cè)量方式，目前歐美常用。但他對(duì)舉 升機(jī)和轉(zhuǎn)角盤等有嚴(yán)格的機(jī)械精度要求，目前國(guó)內(nèi)舉升機(jī)和轉(zhuǎn)角盤無法與之匹配， 影響檢測(cè)效果，況且標(biāo)定方式繁瑣，價(jià)格昂貴，檢測(cè)速度不快，售后維修較慢，并 非國(guó)內(nèi)主流 4.4 汽車四輪定位儀的主要功能 (1)測(cè)量的主要參數(shù)除傳統(tǒng)的前輪前束、外傾角、主銷后傾角和內(nèi)傾角外還具 有測(cè)量后輪前束、外傾角、后軸推力角、退縮角等功能，增加了轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)角差、最 大轉(zhuǎn)角等測(cè)量項(xiàng)目。 (2)輪輞補(bǔ)償功能。該功能可以對(duì)因輪輞變形、卡具位置不正而引起的前束、 外傾角測(cè)量誤差進(jìn)行補(bǔ)償。 (3)本儀器采用 PC 微機(jī)做上位主控機(jī)，測(cè)量模塊為下位機(jī)。兩者之間以串行方 式通訊聯(lián)結(jié)。上下位機(jī)均采用模塊化結(jié)構(gòu)編程。上位機(jī)具有彈出式菜單，顯示和打 印圖表全部采用中文，上、下位機(jī)雙向選擇，操作十分方便。 (4)儀器內(nèi)存有 2000 多種車型的數(shù)據(jù)庫，測(cè)量結(jié)果隨時(shí)可以根據(jù)需要進(jìn)行判斷 處理。數(shù)據(jù)庫還可以增添和刪除。 (5)參數(shù)測(cè)量一次自動(dòng)完成。為了方便汽車檢測(cè)后進(jìn)行維修作業(yè)，設(shè)置了對(duì)直 接測(cè)量參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。測(cè)量與調(diào)整同時(shí)進(jìn)行。 4.5 汽車四輪定位儀類型與生產(chǎn)廠家 根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，常用的四輪定位儀可以細(xì)分為前束尺和光學(xué)水準(zhǔn)定位儀、拉線 定位儀、CCD 定位儀、靜態(tài)激光定位儀、靜態(tài)激光大車定位儀、動(dòng)態(tài)激光定位儀、 動(dòng)態(tài)激光定位儀 3D 影像定位儀和 3D 激光定位儀等幾種。對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)廠家分別為： 拉線定位儀典型廠家有上海美洲豹、意大利科基等。 CCD 定位儀在目前定位儀中的比重最大，典型的國(guó)外廠家有：德國(guó)百世霸、美 國(guó)獵人（HUNTER）、美國(guó)戰(zhàn)車、美國(guó)大熊、美國(guó)戰(zhàn)神、美國(guó)太陽、美國(guó)漢尼詩、意 大利科基、韓國(guó) Ospeed、韓國(guó) Escort、韓國(guó)三弘等。典型的國(guó)內(nèi)廠家有：北京民 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 族、北京英杰、北京車安、北京路樂、天津澳利、上海一成、廣州黑豹、營(yíng)口玄豹、 營(yíng)口大力、營(yíng)口營(yíng)黎、營(yíng)口美達(dá)、營(yíng)口先達(dá)、廈門奧普、青島金華、煙臺(tái)奔騰等。 靜態(tài)激光定位儀在目前定位儀中的比重不大，典型的廠家有英國(guó)機(jī)靈狗、北京 民族、煙臺(tái)三雄、美國(guó)比線等。 動(dòng)態(tài)激光定位儀的廠家：北京萬里馬。 3D 影像定位儀有兩家：美國(guó)戰(zhàn)車、美國(guó)獵人（HUNTER）。 3D 激光定位儀的廠家有：北京萬里馬。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 第五章汽車四輪定位測(cè)試系統(tǒng)的安裝與使用 本章與下一章是在內(nèi)蒙古工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校提供汽車四輪定位實(shí)驗(yàn)室的前提下 完成的。 在對(duì)汽車進(jìn)行四輪定位時(shí)，要先將汽車停在四柱舉升的定位臺(tái)上，拉緊駐車制 動(dòng)，前輪停在轉(zhuǎn)角盤上，后輪停在定位臺(tái)的后滑板上。前輪毅中心應(yīng)和轉(zhuǎn)角盤零刻 度線對(duì)正。鎖銷鎖住轉(zhuǎn)角盤，在每個(gè)輪輞上裝上輪輞夾，夾上調(diào)節(jié)鈕指向車輪頂端， 如果傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)車輪定位器沒有自動(dòng)補(bǔ)償功能，就必須用手動(dòng)補(bǔ)償，即將車輪單 元上的水泡調(diào)到中心位置。 5.1 做汽車四輪定位時(shí)的注意事項(xiàng) 因四輪定位儀是一種較精密的檢測(cè)設(shè)備，要求操作人員在使用前需經(jīng)過專