车轮定位参数对汽车行驶性能的影响

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车轮定位参数对汽车行驶性能的影响

　　摘要：由于汽车行驶速度越来越高，汽车的操纵稳定性对汽车安全影响越来越重要，汽车不仅具有四轮定位，有些高速客车和高级轿车还具有后轮外倾角和前轮前倾等参数，这些定位参数变化会使汽车操纵稳定性恶化。 
　　关键词：定位参数；行驶性能；影响 
　　 
　　1车轮主要定位参数及作用 
　　 
　　车轮定位要素主要包括车轮外倾角，主销后倾角，转向轴线内倾角（转向主销内倾角），车轮摆动角（前束）等。 
　　（1）外倾角：前轮安装在车桥上时，其旋转平面向外倾，这种现象称为车轮外倾。车轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角叫做车轮外倾角。其作用是提高车轮工作的安全性与转向操纵的轻便性，由于主销与衬套之间，轮毂与轴承等处都存在着装配间隙，空载时车轮的安装正好垂直于路面，而满载时上述间隙将发生变化，车桥内倾将使路面对车轮垂直反作用的轴向分力压向轮毂外端的小轴承，使该轴承及其锁紧螺母而使车轮脱出，为此，安装车轮时要预先留有一定的外倾角，以防止上述不良影响。
　　（2）主销后倾角：主销装在前轴上，其上端向后倾斜，这种现象叫做主销后倾，在纵向垂直平面内，垂线与主销轴线之间的夹角，叫主销后倾角。 
　　主销后倾的作用主要是为了保持汽车行驶的稳定性，并使汽车转向后，转向轮有自动回正功能。当车轮向左转动时由于主销后倾角的作用使左侧转向节向下压，由于转向节与车轮接地距离不变，实际上左侧车身略向上提升。在车身自重的作用下，迫使转向节向上提升，回到原来的向前方行驶的位置。这样可使车轮复位及提高直线行驶的稳定性。如果后倾角是正的，当前轮转向时，车辆内侧会向下降，结果底盘将会升高。因此会增加负荷至转向节，如果两轮的后倾角相同，车辆转向后会回到正前方。增加正的后倾角角度则可增加转向盘的稳定性，但是转向时力量会变大；减少正的后倾角则转向盘的稳定性降低，但是转向时力量会变轻。 
　　（3）主销内倾角：从车子的前方看转向轴线与地面铅垂线所形成的角度称为主销内倾角。主销内倾角的作用是减少转向操纵力。也就是将轮胎转动所需力矩减到最少，同时减少回跳和跑偏现象。转向轴线的内倾角同转向轴线的后倾角一样，使车辆完成转向时具有“自动回正”的功能，用以改善车辆直线行驶的稳定性。 
　　（4）车轮前束：车轮前束是从车辆的前方看，在两轮轴高度相同的情况下，左右轮胎中心线的前端和后端距离之差值。前束的作用，主要是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。采用正外倾角的前轮，使车轮顶部朝外倾斜，当车辆向前行驶时，车轮要朝外侧滚动，从而产生侧滑会造成轮胎磨损。所以，前束作用是消除由于外倾角所产生的轮胎侧滑。 
　　 
　　2车轮定位不准确对汽车行驶性能的影响 
　　 
　　（1）车轮外倾的影响。 
　　不管采用正外倾角或负外倾角，由于车轮内侧和外侧转动半径不一致而车轮转速相同必然造成车轮内、外磨损不均。主销后倾角过大时，转向沉重驾驶员容易疲劳；主销后倾角过小时，在汽车直线行驶时，容易发生前轮摆振，转向盘摇摆不定，转向盘自动回正能力变弱，驾驶员不敢放松转向盘，难于操纵或极易引起驾驶员疲劳等等。 
　　在现代汽车中，由于悬架和车桥比过去的坚固，加上路面平坦。所以，采用正外倾角的车辆越来越少。而采用零倾角的车或负外倾角的车越来越多。以改善转弯时的稳定性和行驶时的平顺性。在负外倾角的车辆转弯时外侧角减小，车辆倾斜度也相应减小。小轿车高速转向时，离心力增大，车身向外倾斜加大，产生了更大的正外倾，使外侧悬架超负载加剧了外侧轮胎的变形。外侧轮胎与地面接触处的内外滚动半径不同，外侧小于内侧，这不仅加剧了轮胎磨损，也会使转向性能降低。所以现代轿车车轮外倾角减小甚至为负值可使内外侧滚动半径近似相等使轮胎的内外侧磨损均匀还提高了车身的横向稳定性。 
　　（2）主销后倾的影响。 
　　后倾角愈大，车速愈高，前轮的稳定性愈好，但后倾角过大会造成转向盘沉重，现代高速轿车由于轮胎气压低，弹性较大，行驶时由于轮胎与地面的接触面中心向后移动引起稳定力矩增加，故后倾角可以成小到接近于零，甚至为负值(即主销前倾)。后倾角的角度不会影响轮胎磨损，它是用来稳定行车方向和转向时能自动回正。如果车辆配备是传统的手动转向盘，则后倾角角度很小甚至于趋向负的后倾角，可使转向容易。假如车辆配备动力转向盘，则后倾角通常设定较大的正后倾角，使驾驶员转向较有感觉，增加正后倾角的角度会增加转向力量，但可增加车辆直行的稳定性。

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（3）主销内倾的影响。
　　主销内倾角愈大或前轮转角愈大，则汽车前部抬起就越高，前轮的自动回正作用就更明显，但转向时转动方向盘费力，转向轮的轮胎磨损增加。主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正、保持直线行驶位置的作用。但主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。因此、高速时主销后倾的回正作用起主导地位，而低速时则主要靠主销内倾起回正作用。此外、直行时前轮偶尔遇到冲击而偏转时，也主要依靠主销内倾起回正作用。
　　（4）前束的影响。
　　正前束太大，轮胎外侧磨损会有正外倾角太大所形成的磨损形态，胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从内侧向外侧抚摸，胎纹外缘有税利的刺手感觉。
　　负前束太大，轮胎内侧磨损会有负外倾角太大所形成的磨损形态，胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从外侧向内侧抚摸，胎纹外缘有锐利的刺手感觉。
　　3轿车车轮定位的发展趋势
　　随着轿车车速的逐渐提高和新结构的不断采用，迫使人们重新考虑车轮定位的问题。
　　(1)对后轮也进行定位。传统的设计思想只考虑前轮定位角，但随着道路条件的改善，现代轿车的速度越来高，在中、高档轿车上巳开始设置后轮定位角。当汽车高速行驶时，操纵稳定性是至关重要的。为了防止高速行车时出现的“激转”及危险的自动转向现象、在结构设计上应当确保汽车具有不足转向特性。汽车后轮具有-定程度的外倾和前束可使后轮获得合适的侧偏角，提高高速行驶的操纵稳定性。例如桑塔纳轿车后轮的外倾角是－40′，前束25′。
　　(2)车轮外倾角减小、前束减小。传统的设计思想是使车轮具有一定的外倾角，防止轮缘外轴承承受向外的拉力，避免锁紧螺母承受拉力而滑牙，造成车轮在运行中脱落而酿成事故。这对于大型车辆是十分重要的，但对于高速行驶的轿车，应重点考虑在汽车转向过程中车轮倾角的变化，所以轿车前轮不一定具有外倾角。
　　高速转向时汽车具有很大的惯性力，即使悬架具有横向稳定杆，车身也自然向外倾斜。因此，在静止状态具有正外倾的车辆在转向时外倾角更大，造成外侧车轮轮胎的侧偏角比内侧车轮大得多。内、外车轮的实际转向角与纯滚动时的转向角差距较大、从而引起内、外侧车轮产生不同程度的拖滑。这种拖滑状态不但增加车轮的不正常磨损，还降低了车身的横向稳定性。基于这种考虑，车轮具有负外倾，即车轮在静止状态时向内倾斜，在转向时车轮外倾角趋于零．可减小转向时的磨损和提高转向时的横向稳定性。由于外倾角为负值．为了抵消直线行驶时前轮行驶轨迹的偏离，则采用负前束。
　　(3)主销内倾角增大。主销内倾角的存在使力臂变小，转向轻便。但对于轿车来说，-般都有转向助力装置．不再需要考虑转向的轻便性，因而往往采用大主销内倾角。可以提高汽车行驶的稳定性。
　　(4)主销后倾角减小。由于轿车-般采用超低压扁平轮胎，在高速状态轮胎本身具有较大的回正力矩，同时主销内倾角的加大也增大了回正力矩，因此，为了防止过大的回正力矩引起的回正过猛，有必要减小主销后倾角。
　　4结束语
　　汽车车轮的定位参数，不仅能够影响汽车的行驶性能，还影响行车的安全性。因此，经常进行汽车车轮定位的检查和调整，能够减少轮胎和悬架系统的磨损，降低油耗，是安全行车的重要保证。