当前课程知识点：汽车底盘构造 > 第9章 行驶系 > 9.6 车轮定位 > Video
第六节车轮定位
首先看一下车轮定位概述
车轮定位并不是汽车上独有的
在我们日常生活中
也有车轮定位的例子
比如说我们的自行车前叉
从下端往上是向后倾斜的
我们的拉杆箱或手拖车
它车轮的转轴与本身轮轴
也是不垂直相交的
中间有一个偏置距
我们看一下自行车
为什么前叉会后倾
假设我们自行车向右转向
在我们的前轮上
就会有个向右侧的作用力
而这个作用力
与我们前叉与地面的轴线
有个偏置距
这个力绕着这个轴线的力矩
就使得我们的车轮会向左侧偏转
这样就起到了回震的作用
我们说手拖车的脚轮
以及拉杆箱的脚轮
轮轴和它的转轴不是垂直相交
道理与自行车前叉后倾是一个道理
关于车辆定位
有几个基本概念需要介绍一下
所谓的车轮定位就是指
车轮与车架或车身
以及车轮之间的相对位置关系
还有我们刚才提到的自动回震
就是只车轮偏转以后
能够自动的回到中间
直线行驶的位置上的能力
车轮的定位参数
对于前轮来说有主销后倾角
主销内倾角
车轮外倾角和车轮前束
对于汽车后轮有外倾角和前束
而对于四轮驱动车辆
有推力线和推力角
总体来看
车轮定位的作用
包括以下几个方面
一是增强汽车
行驶方向稳定性和操控性
二是转向操纵更加轻便省力
三是防止轮胎过早过快的磨损
还有就是降低轮胎振动和噪声
提高汽车的燃油经济性
关于车轮定位有以下几点说明
一是车轮定位参数
是在空载时测定的
汽车行驶过程中车轮参数是变化的
二是车轮定位参数
影响到汽车的操纵稳定性
行驶平顺性 燃油经济性
转向操纵轻便性和轮胎磨损等
上述各方面对车轮定位的要求
可能往往是矛盾的
因此需要合理的确定车轮定位参数
是各种因素之间的
折中和妥协的结果
有关此方面的论述
详见汽车轮理论和汽车设计书籍
下面介绍车轮定位
前轮定位参数有四个
一是主销后倾角
二是主销内倾角
三是车轮外倾角
四是车轮前束
首先我们要找到在汽车上
主销在什么位置
对于这种非独立悬架来说
有明显的主销存在
所以我们很容易找到主销
但是对于这两种非独立悬架来说
因为没有实际的主销存在
通常是以主销轴线来表示
对于麦弗逊式悬架来说
转向自助的与车身的上支撑点
与下摆臂的外球头点之间的连线
就构成了主销的轴线
而对于双横臂独立悬架来说
上下悬臂的外端球头点之间的联系
就是转向轴线
也就是我们俗称的主销
首先看一下主销后倾角
主销后倾就是从侧视图上看
主销从下端到上端
往后倾斜了一个角度
主销后倾之后
主销延长线与地面的交点A
位于车轮接地中心O之间
有一个纵向距离 称之为
后倾拖距
在介绍了主销后倾的概念之后
我们来分析一下
主销后倾有什么作用
与刚才的自行车前叉后倾一样
主销后倾通过侧向力
可以产生回震作用
车厢内产生回震作用
是在汽车行驶过程中产生的
因此我们也称之为动态回震
侧向力能够产生回震作用
那在主销后倾之后
纵向力会不会产生回震作用
我们看一下这个图
这个图的两个圆圈
表示左右轮胎与地面的接地印痕
我们假设为是椭圆型
O点表示轮胎的接地中心
A点就是主销延长线与地面的交点
我们可以看到
对于前置后驱车辆来说
后轮驱动通过车身推动主销
向前行驶
在A点上就一个冲前的力P
轮胎本身与路面接触
有一个阻力矩
所以在O点上有个向后的作用力
A点和O点之间的这两个力
形成一个力O
对于左侧车轮来说
产生一个力O为T
右侧来说力O为T'
在正向行驶的时候
T和T'是相等的
它能够维持汽车的直线运行
假设现在我们汽车向左转弯
我们要知道汽车转弯时
轮胎是绕着主销转动的
所以对于左侧车轮来说
O点就会绕A点顺时针
转动一个角度 这样的结果
就是使得左侧车轮产生的力矩T
要小于右侧车轮产生的力矩T'
也就是说T'和T的交互作用的结果
是使得汽车向右侧行驶
刚才我们汽车是向左侧行驶
就产生左右力矩相互抵消
就维持了汽车的直线行驶
所以我们可以看出主销后倾之后
纵向力也产生了回震作用
刚才分析的是发动机前置
后轮驱动车的情况
如果我们这个车是发动机前置
前轮驱动车
情况又怎么样
对于发动机前置
前轮驱动的车辆而言
在A点左右的力它不是冲前的
而是冲后的
而在O点作用的力
是地面的驱动力 是冲前的
这样在直线行驶的时候
对于左侧车轮来说有一个力矩
对于右侧车轮来说
也有一个力O距
直接行驶的时候
这两个力O距是相等的
如果我汽车受到了外界的干扰
向左侧转向时
这时候O点还是绕着A点
顺时针转动
这时候就会使得右侧的力矩大
而左侧的力矩小
相互的作用的结果是使得汽车
更加向左偏驶
所以对于前置前驱车辆来说
它的主销后倾角应该小
我们可以看到
对于前置后驱车辆来说
它的主销后倾角典型值
是正的0.5度到5度
而对于前置前驱车辆来说
它的主销后倾角为-2度到3度
而典型值是-0.5度到1.5度
也就是说它的主销后倾角
普遍的要减小
主销后倾时
重力是否产生作用
结论是 主销后倾时
在重力作用下
左右轮产生的回正作用相互削弱
课后 同学们自行思考一下这个问题
如何得到或者是改变
主销的后倾角
对于纵置钢板弹簧的车辆来说
我们可以在
钢板弹簧座和弹簧之间
加上一个线性块
来改变主销的后倾角
而对于独立悬架来说
比如麦弗逊式悬架
可以通过改变悬架与车身
上下支撑点的位置及摆臂的
形状来改变主销后倾角
下面介绍主销内倾
所谓主要内倾就是主销轴线
在横向平面内的投影
与地面垂线之间的夹角
一般为6度到8度
主销内倾之后
主销延长线与地面交点
到车轮基地点之间的距离
有个横向距离
我们称之为主销偏置距
适当的减小主销偏置距
可以减小转向阻力距
以及转向能
传到方向盘上的冲击力
主销后倾如何产生
对于非独立悬架车架来说
改变转向节主销轴线
与轮轴直线的夹角
就决定了主销的内倾角
而对于非独立悬架来说
比如说图中的双横臂式独立悬架
改变上下摆臂
外球到销之间的横向距离
就可以改变主销内倾角
主销内倾角有什么作用
假设说我的车轮能够旋转180度
当你转主销后倾之后
在车轮的转向过程中
车轮就会视你主销为径向
会转到地下去
但是由于路面是硬路面
所以在重力的作用下
将车轮会抬起
因此在主销后倾之后
依靠重力就会产生回震作用
因为重力在汽车静止状态下
也会存在
所以依靠重力产生的回震作用
我们也称为静态回震
主销内倾的另外一个作用
主销内倾之后
横向偏置距会减小
这就会使得转向比较轻便
也可以减少路面
对方向板的冲击
这里给出了主销偏移距的大小
通过改变主销内倾角的大小
可以得到零主销偏置距
正主销偏置距和副主销偏置距
对于前置前驱车辆来说
通常会采用主销偏置距
小于零的这种情况
它有什么好处
前置前驱车辆
一般采用X型制动管路
也就是说右前轮和左后轮
共用一条制动管路
左前轮和右后轮
共有一条制动管路
制动的时候
由于制动减速的存在
使得前轮的附着重量增加
后轮的附着重量减小
也就是制动时
前轮的制动力
要大于后轮的制动力
假设当连接右前左后车轮的
制动管路发生漏油的时候
这时候的制动力矩 也就是
前轮的制动力
与后轮的制动力之差
与轮距宽度的一半之极
使得汽车沿着轨迹1运动
我们由于采用了主销负的偏置距
前轮的制动力会使得左前轮
沿着轨迹2的方向行驶
这样综合的结果
就是使得车轮能够维持直线
轨迹3的方向运动
所以对于FF型车来说
采用负的偏置距
对制动时的直线行驶稳定性
有一定的好处
原则上来说
主销偏置距最好是负值
但是这势必要增加主销内倾角
而过大的内倾角对转向操纵不利
因此许多车辆的主销偏置距
仍然为正值
下面介绍主销外倾角
主销外倾角就是从前后方向看
车轮对称轴线与地面垂线之间
有一个夹角
早期由于排水的需要路面成弓形
而为使得车轮与地面垂直
车轮必须外倾
现在道路排水设施完善
路面相当的平坦
传统意义上的车轮外倾角
已经没有必要
但是业内普遍认为
车轮适量的外倾对车辆是有益的
它的作用对重型车辆和轿车来说
有所不同
对于中大型商用车而言
主销外倾可以避免
满载时出现车轮内倾
而导致的轮胎异常磨损
还可以避免
车轮压向外端小轴承
而造成了危险情况
而对于轿车来说
由于轮胎载荷不大
适当的车轮负外倾可以减小
高速转向时车轮的侧倾
保持外侧车轮垂直于地面
而过大的车轮正外倾
可以加剧轮胎外侧的磨损
而过大的车轮负外倾
会加剧轮胎内侧的摩擦
下面我们分析一下车轮前束
所谓车轮前束
就是从俯视图上看
两侧车轮前端向内收拢
也就是我们常说的内八字
车轮前束有两种操作方法
一是测量左右两侧车轮
轮辋后端与前端的距离差
二是测量轮胎的前束角
也就是轮胎的对称中心线
与车辆总轴线之间的夹角
这两种方法
从测量的简便性角度来说
测量距离差比较方便
而测量角度比较困难
因为轮胎对称中心线
和车辆总轴线
都是一个虚拟的直线
而且这个角度很小
所以测量比较困难
但是测量困难
为什么还有人采用
它的合理性到底在什么地方
我们可以看一下这张图来说
用红线表示的定位前束关系
可以保证前后的距离差
但是对于每个车辆来说
它的定位关系
早已偏离了它的厂家规定值
所以用前束角
来表示车轮的前束
虽然测量困难但是它更为合理
车轮定位有什么用
它可以抵消车轮外倾
所形成的滚轴效应
避免车轮的变管变化现象
所谓的车轮外倾
造成了滚轴效应
就是车轮外倾时
要求轮轴与地面倾斜一个角度
这样车轮滚动的过程中
两侧的车轮势必要向两侧滚开
但是由于车身结构横拉杆的作用
两侧车轮要维持直线行驶
所以在向两侧滚动
与直线行驶之间有一个距离差
所以我们事先
让车辆的前端往前收拢
这样就可以避免车轮外倾
造成的滚动效应
由于车轮负外倾和转向轮
作为驱动轮的情况存在
所以车轮前束的确定
需要综合考虑多方面的因素
第一方面就是驱动形式
与偏置距的关系
驱动力与行驶阻力错位
而产生前轮前张
就可能驱动力与行驶阻力的错位
而产生前轮的前束
另外在正偏置距的情况下
对于从动轮应该有正的前束
而对于驱动轮应该有负前束
或适当减少前束值
而在负偏置距的情况下
对于从动论应该有负的前束
或者适当减少前束值
对于驱动轮应该有正的前束
第二方面考虑的因素
就是轮胎的磨损
过大的车轮正前束
可能造成车轮的外侧磨损
而过大的车轮前张
也就是车轮负前束
可能造成轮胎内侧的过度磨损
考虑的第三个因素
就是滚动阻力
研究表明前束值每增加10分
滚动阻力就会增加1%
所以对于前置后驱车辆来说
它的前束值一般在15分左右
而对于前置前驱车辆
它的前束值在0分左右
还需要说明的是
在车轮跳动的过程中
前束值的变化
比前束值更为重要
这是在使用和设计过程当中
应该注意的问题
一般车子的前束
可以通过调整横拉杆的长度
来进行改变
下面介绍后轮定位角
对于前置前驱车辆来说
常采用纵臂式后悬架
后轮会因驱动力和滚动阻力错位
而有前张的趋势
因此这类车型上后轮常有前束角
一般为8分左右
和外倾角-1度左右
通过采用后轮前束和外倾角
一方面可以抵消高速行驶
前驱动力较大时
前轮出现的前张情况
同时后轮负外倾
还可以增加车辆
接地点之间的跨度
对汽车的横向稳定性有好处
对于后轮前束和外线脚
因为悬架结构的关系
有的车上可以调整
有的车上不可以调整
图示的是大众速腾的汽车后悬架
可以通过调整天线螺栓
来改变悬架上下摆臂
和前后摆臂之间的相对位置关系
从而改变后轮的外倾角和前束值
同学们可以分析一下
这辆三轮车有什么特点
为什么这辆三轮车的
后旋角和前束如此之大
下面分析一下四轮定位
在四轮定位上有两个参数
一个是推力线 一个是推力角
推力线也就是车辆的
几何行驶轴线
它是后轮总前束角的角平分线
推力角
就是推力线与车辆纵向对称线
之间的夹角
如果推力线偏向汽车中心线左侧
则推力角为负值
如果推力线偏向汽车中心线的右侧
则推力角为正值
正确的推力线和推力角
是四轮定位的基础
不正确的推力线和推力角
可能引起如下问题
一是定位问题
如果推力线偏左
行驶时车辆可能向右跑偏
另外方向会造成方向盘不对中
汽车斜向行驶
也可能引起汽车不足或者过度转向
推力角不正确
还可能加剧轮胎的磨损
这种磨损
与车轮前束造成的磨损像类似
再来看一下车轮定位不了
所引起的后果
如果车轮外倾角过大
就会使得轮胎外侧磨损加剧
悬架配件也会造成磨损
如果是左右两侧外倾角不相等
就会使得直行时
汽车向大外倾角一侧方向偏驶
对于前束角
如果前束角过大
车轮外侧就会形成羽毛状的磨损
方向盘会漂浮不定
如果前束角前张过大
也就是负前束角
轮胎内侧会产生羽毛状的磨损
方向盘也会漂浮不定
这里给出了外倾角不合适
而造成的轮胎一侧磨损的情况
以及车轮不正确造成的
轮胎羽毛状磨损情况
如果主销后倾角过大
就会使得转向时
方向盘过于沉重
而主销后倾角过小
会使得直线行驶时
方向盘漂浮不定
转向后方向盘不能自动回震
如果是左右两侧
主销后倾角不相等
就会造成车辆的跑偏
直线行驶时车辆会
向着小后倾斜的方向偏斜
-1.1 汽车简要发展历程
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-1.2 汽车底盘的定义和功能
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-1.3 汽车底盘的技术发展现状和趋势
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-1.4 汽车底盘实景教学
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-第1章课后作业
--第1章课后作业
-2.1 传动系统的功用和分类
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-2.2 传动系统布置型式
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-2.3 电力传动系统介绍
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-2.4 传动系统实景教学
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-第2章课后作业
-拓展教学—北汽新能源EU5纯电动乘用车电机驱动系统组成介绍视频
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-拓展教学—北汽新能源EU5纯电动乘用车电机驱动装置介绍视频
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-拓展教学—北汽新能源EU5纯电动乘用车四合一智能电控装置拆解视频
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-3.1 离合器概述
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-3.2 摩擦式离合器工作原理
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-3.3 离合器盖总成
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-3.4 膜片弹簧离合器
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-3.5 干式双离合器
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-3.6 从动盘
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-3.7 从动盘中的扭转减振器
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-3.8 离合器操纵机构
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-3.9 离合器部分实景教学视频
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-第3章课后作业
-4.1 变速器的功用和原理
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-4.2 变速器的类型
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-4.3 变速器的换挡方式
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-4.4 三轴式变速器
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-4.5 两轴式变速器
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-4.6 双离合变速器(DCT)
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-4.7 同步器
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-4.8 变速操纵机构
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-4.9 手动变速器实景教学
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-第4章课后作业
-5.1 自动变速器概述
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-5.2 液力自动变速器（AT）概述
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-5.3 AT中的液力变矩器
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-5.4 AT中的行星齿轮传动机构
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-5.5 AT中的换挡执行机构
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-5.6 AT中的液压操纵系统
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-5.7 无级变速器（CVT）
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-5.8 混合动力变速器
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-5.9 自动变速器实景教学
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-第5章课后作业
-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎混合动力系统组成介绍视频
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-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎混合动力乘用车镍氢动力电池包拆解视频
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-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎混合动力乘用车逆变器-变换器总成拆解视频
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-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎P410混合动力变速器结构拆装分析视频
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-6.1 万向传动装置概述
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-6.2 十字轴万向节
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-6.3 传动轴
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-6.4 等速万向节
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-6.5 驱动轴
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-6.6 万向传动装置实景教学
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-第6章课后作业
-7.1 最终传动和车轮传动概述
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-7.2 主减速器的功用和基本结构
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-7.3 双级和双速主减速器
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-7.4 主减速器的支承
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-7.5 主减速器的调整
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-7.6 差速器的功用和原理
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-7.7 普通差速器的工作特性
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-7.8 普通限滑差速器
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-7.9 托森差速器
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-7.10 冠齿型限滑差速器
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-7.11 车轮传动
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-7.12 最终传动实景教学
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-第7章课后作业
-8.1 四轮驱动概述
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-8.2 分时四驱
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-8.3 固定分配式全时四驱
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-8.4 可变分配式全时四驱
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-8.5 适时四驱
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-8.6 独特型式的四驱
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-8.7 四轮驱动转矩矢量控制
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-第8章课后作业
-期中考试
-9.1 行驶系概述
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-9.2 车架
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-9.3 承载式车身
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-9.4 车桥
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-9.5 车轮总成
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-9.6 车轮定位
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-9.7 汽车悬架概述
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-9.8 悬架弹性元件
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-9.9 悬架减振器
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-9.10 导向机构和横向稳定杆
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-9.11 非独立悬架
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-9.12 独立悬架运动学基础
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-9.13 独立悬架类型
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-9.14 电控悬架简介
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-第9章课后作业
-行驶系实景教学 - 轮胎
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-行驶系实景教学 - 主销内倾和后倾
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-行驶系实景教学 - 弹簧
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-行驶系实景教学 - 减振器
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-行驶系实景教学 - 横向稳定杆
--Video
-行驶系实景教学 - BJ2020钢板弹簧悬架
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-行驶系实景教学 - TATRA单横臂悬架
--Video
-行驶系实景教学 - 长城哈弗前后悬架
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-10.1 转向系概述
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-10.2 转向操纵机构
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-10.3 机械式转向器
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-10.4 转向杆系
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-10.5 液压助力转向系统
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-10.6 电控转向系统简介
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-第10章课后作业
-液压助力转向器实景教学
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-电动助力转向器实景教学
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-角位移输出式转向器
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-11.1 制动系概述
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-11.2 鼓式制动器
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-11.3 盘式制动器
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-11.4 制动器间隙调整
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-11.5 行车制动操纵机构基础
--Video
-11.6 伺服制动系统
--Video
-11.7 动力制动系统
--Video
-11.8 驻车制动系统
--Video
-11.9 汽车防滑控制系统
--Video
-11.10 混合制动及主动制动系统
--Video
-第11章课后作业
-鼓式制动器的促动装置实景
--Video
-凸轮促动与轮缸促动领从蹄式制动器比较实景
--Video
-鼓式制动器间隙自动调整实景
--Video
-盘式制动器实景
--Video
-盘式制动器的驻车制动系统实景
--Video
-盘鼓组合式制动器结构实景
--Video
-真空助力器及制动主缸结构实景
--Video
-长城哈弗制动系统布置实景
--Video
-期末考试
