汽车主销后倾角的测量原理分析.docx

汽车主销后倾角的测量原理分析臧继嵩任国柱吕玉梅(北华航天工业学院 机械工程系 , 河北 廊坊 065000)摘 要 : 汽车主销后倾角是车辆检测的一项重要内容 , 它的作用是使车轮复位以及提高直线行驶的稳定性 。本文主要分析了汽车的主销后倾角和主销后倾角的检测原理 。关键词 : 主销 ; 后倾角 ; 检测原理中图分类号 : U46文献标识码 : A文章编号 : 1673 - 7938 (2009) 01 - 0004 - 030引言作为车辆检测的一项重要内容 ,车轮定位参数的 检测对整车性能的影响举足轻重 ,是保证汽车安全行 驶的重要参数 。四轮定位仪是测量和校准四轮定位 参数的基本检测仪器 ,是高技术含量的机电一体化精 密测量仪器 。本文从实际应用角度比较详细的分析了汽车的主销后倾角和主销后倾角的检测原理 。1主销后倾角的分析1 . 1定义主销后倾角 : 从车辆的侧面观察上球头或支柱 顶端与下球头之连线 (假设的转向轴线) 向前或向后倾斜 ,即转向轴线与地面的垂线之间的夹角 。1 . 2后倾角的作用1) 主销后倾角的作用是使车轮复位以及提高直 线行驶的稳定性 。汽车直线行驶时 ,若转向轮偶遇 外力作用而偏转时 ,如向右偏转 ,汽车的行驶方向也 将向右偏转 。由于汽车本身离心力的作用 ,在车轮 与路面接触点处产生一个与离心力方向相反的侧向 反力 Y。当主销后倾时 ,反力 Y 对车轮形成的绕主销转动的力矩正好与外力使车 轮 偏 转 力 矩 方 向 相 反 ,从而使车轮克服外力影响而回到原直线行驶方向 (见图 1) 。显然 ,其高速作用强 ,但若主销后倾角过大 ,将 使回正力矩太大而转向沉重 。2) 但值得注意的是若两边主销后倾角不等 ,产生的回正力矩就会使汽车在行驶中跑偏 。如图 2a)作用在车轮的地面垂直反作用力 FZ 与主销轴线在空间 相 错 , 设 距 离 为 b 将 Fz 按 图 2b) 所 示 分 解 为FZ和 FZ。其中力 FZ与主销轴线平行 , FZ与 FZ 相垂直 ,则 FZ将产生促使车轮绕主销转动的力矩 My 。左轮产生的转动力矩 Myl = FZzlbl 右轮产生 的转动力矩 Myr = FZzrbr ,如图 2c) 所示 , Myl 有使 左轮绕主销向右偏转的倾势 , Mr R 有使右轮绕主销向左偏转的趋势 。显然由于左 、右转向轮是通过转 向梯形机构相互联系的 ,若 Myl 与 Mr R 。大小相等 则两者相互抵消行驶方向不会产生偏离 ; 若 Myl Mr R 行驶方向将向右偏离 ;若 Myl Mr R ,行驶方向 将向左偏离 。由上述绕主销向右偏转的倾势 , Mr R有使右轮绕主销向左偏转的趋势 。图 1 主销后倾角其回正作用示意图图 2 主销后倾角对前轮跑偏分析示意图1 . 3后倾角的影响 后倾角的主要功能是使车辆保持向正前方行收稿日期 : 2008 - 10 - 13作者简介 : 臧继嵩 ( 1978 - ) , 助理实验师 , 硕士在读 , 河北保定 人 ,主要研究方向 :汽车维修及检测技术 。4第 1 期臧继嵩等 :汽车主销后倾角的测量原理分析2009 年 2 月MN,OC 与水平面间形成的夹角为 ,水泡管中的气泡偏离水平时的位置而向 M移动 ,位移量取决于 角的大小 。 角取决于前轮转向角 和主销后倾 角,当 取定值时 ( 通常取 20) , 与 一一对应 , 而小泡管中气泡位移量与 角一一对应 ,因而通过 对气泡位移量的标定即可反映的大小 。实际转向轮具有主销内倾角和转向轮外倾角 。为消除对主销后倾角测试结果的影响 ,测量 时先将转向轮外倾角旋转 角 ,把水泡管调至水平 位置 ,然后向相反方向回转 2 的角度 。因为当转向 节枢轴 OC 从直线行驶时的位置分别向外和向内转动相同角度时 ,主销内倾角对主销后倾角 测量 结果的影响相等 ,方向相反 ,因而互相抵消 。同时 , 转动 2 的角度时 ,气泡位移量也增大一倍 ,因而可 使仪器的测试灵敏度和精度提高 。转向轮外倾角对 主角后倾角测试结果的影响不大 ,因而可忽略不计 。3 主销后倾角的测量原理计算图以左前轮为例 ,当车轮向左右各转动 = 20时 (如图 4 所示) , ZO 为主销轴线 , OB 为转向节车轮 轴线 ,四边形 D EF G 表示水平面 ,四边形 H IJ K 相对 水平而的夹角 为主 销 后 倾 角 。L MN P 平 面 是 与 主销垂直相交的平面 ,该平面是 H IJ K 平面以 S T 为轴转动 角 ( 主销内倾角) 形成的 , OD 为车轮向右 转动 20时转向节轴平面的方向 ,O E 为车轮向左转 动20时 转 向 节 轴 平 面 的 方 向 。线 段 L D 、AB、AB 、AB、M I 、FN 和 KP 均是水平面 D EF G 上的铅 垂线 ,U 、Q 位于水平面内 。驶 ,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 。后倾角的角度不会影响轮胎磨损 ,它是用来稳定车行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 。2 主销后倾角 的检测原理主销后倾角 不能直接被测量 ,而是利用转向 轮绕主销转动一定角度时的几何关系间接测量 。通 常先把转向轮向外转 20, 回正后再向内转 20, 由于主销后倾角的存在 ,转向节枢轴线与水平面的夹 角发生变化 ,该变化值即可间接反映主销后倾角的 大小 。图 3 主销后倾角 的检测原理如图 3 所示 ,在三维坐标系 O X YZ 中 ,OA 为主 销中心线 ,位于 O YZ 平面内 ,OA 与 O Z 构成的夹角 为主销后倾角 ; OC 为转向节枢轴 ,转向轮处于直 线行驶时 ,OC 与 O X 轴重合 。假定转向轮外倾角和 主销内倾角均为零 ,则 OC 与 OA 垂直 。此时 ,若 转向轮偏离直线行驶位置 ,转过某一角度 时 ,OC 移至 OC,OC 扫过的平面 OCC与水平面的夹角等 于主销后倾角。由于水准仪垂直于转向轮旋转平 面安装 ,其上的水泡管始终与转向节枢轴轴线重合 或平行 。当 OC 移至 OC时 ,水泡管由 MN 移至同图 4 主销后倾角的测量原理计算图令 :OB = OB= OB= R 当车轮向右转动= 20角时 ,则有 : 在OQB 中sin1 = BQ/ OB= BQ/ R BQ = AB- AQ(1)(2)(3)5 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2009 年 2 月北华航天工业学院学报第 19 卷在ODL 中AQ/ L D = OQ/ OD得 AQ = L D(OQ/ OD)因为在OQB中OQ = OBCO S1 = RCO S1OU = CO S2OB= RCO S2在OCB 中OC = OBCO S= RCO S在ECO 中O E = OC/ CO S所以 AU = M E( OU / O E) = M ER CO S2/(4)( RCO S/ CO S) = M ECO SBU = AB - AU = AB - M ECO S= AB - ( M I - E I) CO S= AB - ( HL - HD) CO S(13)在OCB 中在 OCD 中CO SOC = OBCO S= RCO SOD = OC/ CO S = R CO S/所以 AQ = L D( OQ/ OD) = L DR( RCO S/ CO S) CO S1 /(5)= ( Rsin+ RCO St g) - ( RCO St g- RCO St gt g) CO S= Rsin + RCO St g - RCO St gCO S式 (5) 中 , 为车轮外倾角 , 因、1 都很小 , 且1,所以有 co sco s1 。则式 (5) 可变为 :+ RCO SCO St gt g将式 (14) 代入式 (11) 得sin2 = BU / R(14)AQ = L D(OQ/ OD) = L DCO S且 ABAB(6)= sin+ CO St g(1 - CO S) + CO Ssint g(15)为提高测量精度 ,减少主销内倾角 对主销后 倾角测量的影响 ,可采用相对测量法有 :AB = CB + CA 因为在OCB 中 CB = Rsin在OCB 中OC = OBCO S= RCO S在OCA 中CA = OCt g= RCO St g 所以 AB = CB + CA = Rsin+ RCO St g (7) L D = L H + HD = CA + HD因为在OCB 中OC = OBCO S= RCO S在OCD 中CD = OCt g在CD H 中HD = CDt g= RCO St gt g所以 L D = L H + HD = CA + HD = RCO St gsin2 - sin1 = 2CO Ssint g因为2 , 1 及角都很小 ,则有 :sin2 =2 ,sin1 =1 ,t g=则 :=2 - 1 = 2CO Ssint g(16)(17)式 (17) 中即为传感器测得的相对测量角 。因为为车轮外倾角 ,且角很小 ,故有 : CO S+ RCO St gt gBQ = AB- AQ = AB - L DCO S(8)1得 :=/ 2sin即 :BQ = ( Rsin+ RCO St g) - ( RCO S(18)t g+ RCO St gt g) CO S将式 (9) 代入式 (2)sin1 = BQ/ R(9)由上式可看出 ,当为一特定角度时 ,主销后倾与测量角 存在唯一确 定 的 关 系 。通 常 规 定转角为 20,2sin= 0 . 684 04 ,则可得 := ( Rsin+ RCO St g- RCO St gCO S- RCO Ssint g) / R=/ 0 . 684 04 = 1 . 461(19)即主销后倾角 为实际测量角度 的 1 . 461倍 ,用此倍的关系 标 定 仪 器 , 就 可 直 读 主 销 后 倾 角。4结语经过上述部分的分析推导 ,了解了主销后倾角的测量原理 。但必须注意的1 , 1 是车轮向右转动20时 , 传感器所测得的实际角度值 ;2 ,2 为车轮向左转动 20时传感器所测得的实际角度值 。 在实际测量中 ,若使用普通量角仪测量主销后倾角 ,只要按照公式 ( 19) 换算即可 。现在常见的四 轮定位仪在出厂前就已用上述公式对仪表进行了标定 ,因此 ,可直读主销倾角实际测量值 。(下转第 10 页)6= Rsin+ RCO St g( 1 - CO S) - RCO Ssint g/ R= sin+ CO St g(1 - CO S) - CO Ssint g(10) 当车轮向左转动= 20角时 ,则有 : 在OUB中sin2 = BU / O B=在O EM 中AU / M E = OU / O E因、2 都很小 ,且 co s= co s2 ,则有 : AU = M E(OU / O E) 因为在OUB中(11)BU / R(12) 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2009 年 2 月北华航天工业学院学报第 19 卷- 47 .王 国 兵 , 杨 建 沾 . 基 于 RSA 算 法 的 网 络 安 全 体 系 构 造J . 武汉大学学报 ,2006 (1) :33 - 36 .罗川 . RSA 算法安全性浅析 J . 高性能计算技术 , 2003 , (10) :54 - 55 .梁志龙 ,张志浩 . 对 RSA 算法正确性和加密强度问题的 研究 J . 网络安全技术与应用 ,2001 , (5) :11 - 14 .8顾婷婷 ,李涛 . RSA 和 RSA 数字签名的实现 J . 网络安全技术与应用 ,2001 , (7) :34 - 36 .邢 书 宝 , 李 刚 , 薛 惠 锋 . 一 次 一 密 加 密 系 统 设 计 与 实 现J . 计算机技术与发展 ,2007 , (3) :150 - 152 .59610 杨晓元 ,魏立现 . 计算机密码学 M . 西安 : 西安交通大学出版社 ,2007 .7Research of a SecretKey Encrypt SystemZHAO Yi2zhi1DU Fei2(1 . Nort h China Instit ute of Aerospace Enginerring , L angfang 065000 , China ;2 . Beijing Shenzhou Aerospace Sof t ware Technology Co . ,L t d. ,Beijing 100036 , China)Abstract :Wit h t he develop ment of net wor k technology ,t he p roblem of informatio n security beco mes more p ro minent . Net wor k secu2 rit y encryp tio n technology came into being. Based o n p rivate2key encryp tio n technology and p ublic2key encryp tio n tech2nology ,also us2 ing t he system time as a part of t he key of 3D ES ,we find a more efficient and more security encryp tio n technology ,which also has t he f uctio n of o ne2time pad.Key words :encryp tio n technolog ;D ES ;3D ES ; RSA ;o ne2time pad(上接第 6 页)参考文献 :1 高 延 龄 . 汽 车 运 用 工 程 M .1999 .2 刘汉军 . 丰田新技术 M . 广东 :广东科技出版社 ,2002 .3 肖永清 ,扬忠敏 . 汽车前桥及转向系统结构与维修 M .北京 :国防工业出版社 ,2004 .北 京 : 人 民 交 通 出 版 社 ,AutomobileKing