毕业论文-浅谈四轮定位及其调整方法.doc

日照职业技术学院毕业论文日照职业技术学院毕业设计（论文）题 目： 浅谈四轮定位及其调整方法 院 部： 机电工程学院 专 业： 汽车检测与维护 学 号： 200471139 学生姓名： 指导教师： 职 称： 教授 二OO 七 年 五 月 二十八 日目录摘要 2引言 21四轮定位 31.1四轮定位概念与组成 31.2 四轮定位的调整 61.3四轮定位5大误区 132 四轮定位角度理论 142.1外倾角的定义 142.2 前束角的定义 142.3主销后倾角定义 142.4退缩角的定义 143 四轮定位仪 143.1四轮定位仪的组成 143.2转向轮定位值的静态和动态检测 153.3四轮定位仪中什么是红外激光蓝牙 153.4倾角传感器在汽车四轮定位中的应用 163.5常见的几种四轮定位仪 18总结 19致谢 20参考文献 20 摘要汽车行驶跑偏是汽车常见的故障现象,该故障的原因很多,但大部分是由于四轮定位参数不准确或不匹配引起的。本文通过对四轮定位所引起汽车行驶跑偏的机理分析和实例验证,分别指出总后倾角、总外倾角、主销内倾角、车轮摆动角和推进角等对汽车跑偏的影响,对四轮定位参数不匹配引起的汽车行驶跑偏现象进行了较为深入的分析和探讨。关键词：汽车; 行驶跑偏; 四轮定位; Abstract:Vehicle driving wandering is a very common type of fault,which would be caused by many different(factors).The most possibilities are the inaccuracy or unmatch of the parameters of four wheel alignment.In the paper,the principle of(vehicle) driving wandering caused by four wheel alignment is introduced with some practical examples for verification,and all the total caster angle,total camber angle,kingpin inclination,swinging angle and thrust angles which have effects on the vehicle driving wandering are also.Key word:Vehicle;Auto; Driving wandering; Four wheel alignment;引言近年来，随着我国汽车工业的快速发展和汽车保有量的大幅增加，汽车检测技术也得到了巨大的进步。汽车检测设备的功能、质量都在不断提高，正逐步向数字化、智能化、便携化方向发展。作为汽车检测的基本设备四轮定位仪，是汽车检测维修行业的核心设备，用于测量和校准汽车的车轮定位参数。目前，研制性能优异、功能完善的四轮定位仪，不仅具有一定的实用意义，同时拥有较好的市场前景。 本文在对传统车轮定位参数检测理论进行深入学习，对目前市场应用的四轮定位设备进行大量现场实际测量分析的基础上，结合国内汽车维修行业需求和实际使用环境，提出了使用PSD进行数据测量、蓝牙方式实现数据通信、运用数据库对客户信息进行管理的思路不仅提高了系统稳定性，也便于设备的使用，同时也很好地适应了汽车维修场所恶劣的环境，可以提高系统工作效率1 四轮定位11四轮定位概念与组成1.1.1什么是四轮定位 从汽车的构造说，汽车的转向车轮（前轮）、转向节和前轴三者之间的安装具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装叫做转向车轮定位，也称前轮定位。前轮定位包括主销后倾(角)、主销内倾(角)、前轮外倾(角)和前轮前束四个内容。对两个后轮来说也同样存在与后轴之间安装的相对位置，称后轮定位。后轮定位包括车轮外倾(角)和逐个后轮前束。这样前轮定位和后轮定位总起来说叫四轮定位。 车辆在出厂时，定位角度都是根据设计要求预先设定好的。这些定位角度共同用来保证车辆驾驶的舒适性和安全性。但是，由于车辆在售出并行驶一段时间后，这些定位角度会由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈的颠簸（特别是高速行驶时突然遇到不平路面）、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎等原因而产生变化。 1.1.2四轮定位的组成 目前市场上四轮定位仪由上位机和下位机组成。上位机包括箱体、电脑主机、显示器、打印机、主程序软件、通讯系统。下位机由传感器、夹具、转角盘组成。 计算机硬件：它是运行主程序的载体，质量不过关，会使整机瘫痪，或处于久病状态中。主程序软件：它是上位机乃至大脑部位。所用的操作系统，可视性、可操作性、功能、稳定性、版本年限、测量速度都是考察之列。通讯系统：分为有线与无线，形象比喻为固定电话与手机的区别。四轮定位仪通讯方式历经几个发展历程。八十年代用拉线，九十年代用红外，二十一世纪蓝牙。远红外线式：目前使用较多的方式，占市场60%左右，它具有稳定性好，成本低，免受干扰等优点，缺点是易阻挡，传输速度慢，运行容量较小。蓝牙(rf)：用在四轮定位仪上做通讯的无线电方式分为蓝牙(2.4022.480ghz)，普通无线电（100mhz443mhz）。下位机传感器：它也从侧面反映了四轮定位仪的技术属性及价值档次。传感器分为壳体、单片机主板、传感元件（液体、光学或纯光学）、通讯系统、电池五部分组成。壳体是传感器的外衣，用什么材料、结构是否合理，是否耐用，使用是否方便。 单片机主板是传感器的心脏，它负责把测量的信号经过运算后传递到上位机，它的稳定性、运算速度，功能、位数都直接影响整机性能及测量精确度。夹具分为三爪和四爪方式。它是保证传感器精度的关键部件。材料大多用轻铝合金。 三爪夹具采用自定心方式，操作简便结构合理。四爪夹具采用四点定位方式，误差点取值多，中心对正较好，精度较高。1.1.3四轮定位的含义给车轮进行正确的定位，可以使汽车操纵起来更安全、乘坐更舒适，并能够最大限度地延长汽车轮胎的使用寿命。车轮定位整合了转向和悬挂系统的所有几何参数，以便获得安全的操纵性、乘坐的舒适性以及最长的轮胎使用寿命。前轮定位的含义是指由转向和悬挂系统部件之间形成的角度。一般来说，汽车维修工需要检查前轮的5个定位参数：主销后倾角、车轮外倾角、车轮前束、转向轴内倾角和转弯外倾角（转弯时前轮后束）。如果除了前轮定位外，还要进行四轮定位时，我们还必需将延迟（滞转）角和汽车的推力角考虑进去。因此，在进行四轮定位时，必须同时检查汽车后轮外倾角和后轮前束。 轮胎磨损与方向的可控性 车轮外倾角、车轮前束角和转弯外倾角本身都会导致轮胎的磨损。如果这些定位参数设置的不正确，轮胎的磨损就不均衡，而且要比正常情况磨损快的多。也就是说，它们都能够影响汽车的转向特性和方向可控性。在解决汽车操纵性、乘坐舒适性和振动方面的问题之前，首先，我们都应了解一下系统的工作原理。 主销后倾 主销后倾是指从汽车的侧面看时每个前轮转向轴的倾斜，倾斜程度是用后倾角来度量的。如果转向轴向后倾斜，即上端的球形接头或支杆安装点在下端的球形接头后面，则后倾角就是正的；如果转向轴向前倾斜，则后倾角就是负的。后轮不必检测后倾角。1.1.4四轮定位的重要性四轮定位角度是存在于悬吊系统和各活动机件间的相对角度，保持正确的四轮定位角度可确保车辆的直进性及操控性，稳定性。由于更换轮胎或减振器、机械的磨损、机件在剧烈颠簸中疲劳变形或车架和机件在碰撞后变形，都会导致正确的四轮定位参数发生变化。一般新车在驾驶3个月后就应做四轮定位，以后每行驶10000km，更换轮胎或减振器及发生碰撞后都应及时做四轮定位。 汽车方向跑偏汽车的方向跑偏现象有四种形式。第一，直行时汽车向左跑偏；第二，直行时向右跑偏；第三，直行时汽车方向不稳定向左稍打转向盘车向左跑偏，向右稍打转向盘汽车向右跑偏；第四，汽车直行时向左或向右来回偏，汽车漂忽不定 。在我们实际维修中有些汽车做了四轮定位，而且定位角度调整得都在标准数据范围内，但是汽车行驶中还会出现方向跑偏现象。其实这种跑偏和轮胎（包括气压、胎纹深度）、路面、风阻等相关因素有很大关系。 汽车轮胎在实际中的磨损轮胎的磨损情况主要受前束和外倾角的影响。还有轮胎的气压过高或过低都会影响轮胎的正常磨损。1.2四轮定位的调整1.2.1四轮定位调整技术的一般工作程序首先，要向用户详细问诊，了解故障症状。然后试车，确认故障现象并仔细进行外观检查。一般情况下，基本能够确诊故障，确定四轮定位调整内容及调整范围。之后，进行定位调整，直至符合定位技术标准。最后试车。1.2.2四轮定位调整常用的方法（1）从上控制臂调整的常用方法增减垫片调整主销后倾角和车轮外倾角，适用于别克、丰田、马自达等车型，如图1所示。移动上控制臂来调整前轮外倾角和主销后倾角，适用于克莱斯勒等车型，如图2所示。旋转凸轮来调整车轮外倾角和主销后倾角，适用于别克、凯迪拉克、等车型。如图3所示。旋转上控制臂上两个偏心凸轮来调整主销后倾角和车轮外倾角，适用于皇冠、福特等车型，如图4所示。分别旋转两个偏心螺栓，来调整车轮外倾角和主销后倾角，适用于本田、丰田等车型，如图5所示。（2）从下控制臂调整的常用方法旋转偏心凸轮，可调整车轮外倾角，适用于丰田、马自达等车型，如图6所示。调整主销后倾角时，松开环销并旋转即可，调整车轮外倾角时，旋转偏心螺栓。适用于梅塞德斯奔驰等车型，如图7所示。松开控制臂安装螺栓，旋转偏心凸轮可调整前轮外倾角，适用于皇冠、福特等车型，如图8所示。松开下控制臂前端的球头安装螺栓，可以推进或拉出球头，从而调整前轮外倾角，适用于奥迪、大众系列等车型，如图9所示。（3）从减振器顶部进行调整的常用方法松开前减振器顶上几个定位螺栓，可以沿前卡孔左右移动减振器调整前轮外倾角，适用于奥迪等车型，如图10所示。松开前减振器顶上定位螺栓，向下推着前减振器并旋转180，顺时针转增大外倾角，逆时针转减小外倾角；适用于福特、马自达等车型，如图11所示。（4）从减振器支架部位进行调整的常用方法松开减振器支架上两个螺栓，旋转上部带偏心凸轮的螺栓即可调整前轮外倾角，适用于花冠、保时捷等车型，如图12所示。松开两个螺栓向里推或向外拉轮胎，可以调整车轮外倾角，适用于别克、凯迪拉克等车型，如图13所示。松开减振器两个螺栓向外或向内移动轮胎上部，可以调整车轮外倾角。调整后可以加进楔型锯齿边铁片，即能固定又可防松脱。适用于福特等车型，如图14所示。1.2.3四轮定位调整技术的开发与拓展 在对四轮定位技术反复研究的基础上，对一些没有四轮定位调整部位的车辆，若进行适当技术改造，也可实现定位角度的调整，从而开发和拓展四轮定位技术的内涵和外延。 从其它定位部位进行调整 调长或调短前轮上的推力杆可调前轮主销后倾角，如图15所示。后轮下控制臂一端装有偏心凸轮，松开螺栓旋转凸轮可以调整后轮前束，如图16所示。上部的偏心凸轮用来调整车轮外倾角或前束；下部悬架上的拉杆可用来调整外倾角。如图17所示。 对前减振器顶部进行技术改进松开螺栓将三个定位螺栓孔扩为长孔，左右移动可调前轮外倾角，如图18所示。对减振器支架进行技术改进若外倾角失准，可先把减振器从转向节上拆下，把减振器支架下边的孔锉成长孔，然后装回减振器，即可调整外倾角，如图19所示。1.3四轮定位5大误区误区一 认为做四轮定位就是调整前轮前束“四轮定位”，顾名思义是需要将汽车四个车轮的定位状态都要考虑。前束是个角度概念，技术上称之喂前束角。实际上，前车轮不仅有前束角，还有车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角；后车轮也有前束角，还有车轮外倾角和推进角等主要定位角度。做四轮定位时，后轮的定位角度更为重要，那种认为“做四轮定位就是调整前轮前束”是片面的，甚至是错误的。误区二 哪收费低就在哪做四轮定位 进入新世纪以来，各种形式生产的、品质不一的定位仪如雨后春笋涌向市场。低廉的收费背后并不是因为维修企业生产率提高了，更多的是因为设备的技术含量和测量精度不高、车辆的定位问题自然得不到根本解决。误区三 从业人员缺少必备知识广大的四轮定位维修企业的从业人员很少能够接受专业知识与既能培训大多数停留在边干边自学的状态。误区四 维修人员略去关键操作，欺骗用户有的维修人员在做四轮定位时为减少工作量而避开关键定位操作步骤，使得定位检测结果与世纪相去甚远。两外，还有的调修人员没有责任心，在做定位前不作定位前检查，甚至连半轴胶套、下摆臂铰接头胶套开裂都不能及时发现或不告知用户，导致日后用户更大的损失，重复做定位而重复收费。误区五 认为用什么样的四轮定位仪都一样四轮定位的合格与否主要取决于维修人员的既能和定位仪质量的优劣。低端产品价格是便宜，但用户反应的问题比较多：技术含量低、精确性差、故障率高。中端产品占有的市场分额相对较大，能基本满足一般用户的需求。高端产品多是拥有高新技术的进口产品，不仅能完成优异的车轮定位工作，还能帮助诊断底盘故障。 2 四轮定位角度理论2.1外倾角的定义 轮胎的顶端相对于底端向外或向内倾斜的角度。从前后方看车轮，穿过车轮中心平面与地面的铅垂线的夹角叫做外倾角。前轮在转向装置位于中心位置时测量，后轮在正前打直位置测量（四轮转向）。2.2 前束角的定义 从车辆后方看，左右轮胎垂直中心线与车轴等高水平中心线相交的两点距离与转到前方180度同一两点间距离的差值称为前束值。总前束是由左右两个车轮的分前束角之和来计算的，是以车轮几何中心线为基准的；单独前束是指车辆中心线与单个车轮旋转平面间的夹角。2.3主销后倾角定义： 上球头或支柱顶端与下球头的连线（这条线称为主销轴线，即转向时车轮围绕其进行转向运动的转向轴线）从侧面观察，向前或向后倾斜的角度，叫作主销后倾角。2.4退缩角的定义 一边轮胎比另一边较为退后成为退缩角。右轮相对于左轮向前时称为正退缩角。右轮相对于左轮退后时称为负退缩角 3四轮定位仪3.1四轮定位仪（即四轮定位）的组成 四轮定位仪主要包含上位机，下位机和夹具。3.2转向轮定位值的静态和动态检测 汽车转向轮定位的检测方式分为静态检测和动态检测两种，前者使用四轮定位仪，后者则使用侧滑试验台。所谓静态是指汽车静止不动，使用四轮定位仪（由前束尺和倾角仪组成）对汽车的前轮前束值、主销后倾角、主销内倾角和车轮外倾角进行检测，特点是仪器结构简单，但操作繁、速度颇慢。动态是对汽车的前轮前束值和车轮外倾角的匹配情况进行检测。其特点是设备结构杂，操作简便，速度较高。 四轮定位检测仪用静态检测汽车的车轮定位参数，由电脑自动与原厂的设计参数进行对比，对汽车四轮定位算出偏差值，指导使用者对车轮定位参数进行相应的调整，使其符合原设计要求，以达到理想的汽车行驶性能，即操纵轻便、行驶稳定可靠，并减少轮胎的偏磨损。激光电脑式的定位仪经过输入后，其液晶显示屏可显示其轮胎位置的现状，并可告知应该调节的角度。在校正器的配合下，很快便可将轮胎校正妥当。 四轮定位检测仪主要由两部分组成：一部分是计算机软硬件；另一部分就是传感头，传感头主要由角度计及电位计（拉线式）或红外成像传感器（红外线式）两种传感元件组成。电位计或红外成像传感器用来测量束角、退缩角、推进角、轮距角；角度计用来测量外倾角。四轮定位检测仪的种类很多，根据传输形式可分为有线传输和无线传输。用有线传输形式的四轮定位仪，不易因光线折射而引起数据变化，操作方便；用无线传输的四轮定位仪，主机不与电脑相连，根据传感器的不同种类，分红外线传感、激光传感等。用激光或红外光检测系统，检测时不受外界环境因素影响，测量精度高。 3.3四轮定位仪中什么是红外激光蓝牙3.3.1红外红外辐射的波长范围是从0.75m,通常按波长划分为四个区如下表所示。名称 英文缩写 波长范围/m近红外 NIR 0.753中红外 MIR 36远红外 FIR 615目前用在四轮定位仪中层，远红外类用做普通和测量光源，它具有稳定性好、不易受干扰优点。 3.3.2激光激光是20世纪60年代出现的重大科技成果之一，已广泛用于工业生产，国防军事，医学卫生，非电量测量及汽车检测等各方面。激光同普通光相比，具有三个重要的特征正是利用了这些特性。高方向性。高单色性。高亮度。可见光源。精度在0.1左右。3.3.3蓝牙“蓝牙”（Bluetooth）技术是由世界五家顶级的通信/计算机公司爱立信（Ericsson）、诺基亚(Nokia)、东芝(Toshiba)、国际商用机器公司（IBM）和英特尔（Intel）于1998年5月联合宣布的一种命名为“蓝牙”的无线通信新技术，即一种开放的低成本、短距离无线连接技术。3.4倾角传感器在汽车四轮定位中的应用3.4.1 四轮定位仪中的倾角传感器对于不同四轮定位设备，起关键性作用的是测量传感器是否精确。现代轿车普遍都是采用前后独立悬挂，四轮定位仪检测的主要参数为车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角及前束等参数。四轮定位测量系统对于以上几种倾角的测量，除前束角一般通过转盘或转角传感器实现，其他角度一般采用倾角传感器。倾角传感器固定在四轮定位仪安装底版上，再通过夹具安装在汽车的车轮上。由于汽车结构的原因，汽车车轮定位角中的倾角测量分为直接测量和间接测量两种。当今在用的车型，倾角的调整偏差值一般在5左右，如：上海大众PASSATB5前轮外倾角值为-035至025，因此传感器的测量分辨率应小于等于5。3.4.2用于四轮定位的倾角传感器SCL1700系列是芬兰VTI公司最新推出的一款面向汽车四轮定位仪倾角测量的PCB板，无外壳包装，易嵌入到用户系统中去。主要特征：双轴倾角测量（X轴和Y轴）可靠测量范围：10,15分辨率小于0.01，精度0.1单PCB板，易嵌入到用户电路系统中去单电源供电，模拟信号输出 内置温度传感器（数字SPI输出） 抗振20,000g3.5常见的几种四轮定位仪3.5.1蓝牙CCDWK8000系列 数码摄像技术，数据更精确、更可靠。 蓝牙通讯技术，传输更快捷、信号更稳定。 八束CCD电藕合元件束角传感器，实现360度全封闭测量，精度更高。 采用当今世界上最先进的CCD技术，全面提升产品的内外品质。 测量范围大，满足各种车型的测量要求。 采用进口原装倾角传感器，精度达到0.001度。 可配遥控器、方便、快捷(选配)。 一次性全自动完成全部角度测量，有利于车辆分析、判断与调整。 专业工业电脑，工业级的标准3.5.2中大ZD 850全电脑红外线四轮定位仪 全电脑测量系统，LED显示窗口，配有欧洲、美洲、亚洲等多种车型数据。其主要特点如下： * 自动测量前、后轮的前束、轮胎侧倾、主销后倾、外倾、推进角及最大转向角等参数； * 采用进口高精度传感器，测量快速、可靠、精度高（0.001）； * 配置多功能电脑处理系统； * 全中文电脑显示，可随时打印测量数据； * 配有世界上最新的7,300多种汽车的车轮定位数据； * 具有在线诊断、调整等功能； * 红外光动态检测系统，提高了系统测量精度。3.5.3美国比线(BEE LINE)公司激光电脑四轮定位仪 比线激光定位仪是为了适应最新的多联接悬架布置的汽车而设计的。其主要特点如下： * 测量精度达0.001； * 采用激光传感器，不受外界光线、温度和风力的影响； * 可在任何场地，测量精度不受影响； * 本系统中存储有6,000种车辆的数据，并可自行增加； * 电脑屏幕将测量结果与数据同步比较； * 电脑可将检测结果存储并可随时提取，以便查询； * 可与电子转角盘连接； * 系统可配备无线激光探头及8束密闭式探头。