实验三汽车四轮定位检测

1、实验三 汽车四轮定位检测一、 实验目的1. 了解本实验所用仪器以及测量原理；2. 掌握测试方法。二、实验所用仪器和设备四轮定位仪 轿车 举升机 空气压缩机三、实验原理1 四轮定位的测量原理目前常用的定位仪有拉线式、 光学式、 电脑拉线式和电脑激光式四种， 它们的测量原理 是一致的，只有采用的测量方法（或使用的传感器的类型）及数据记录与传输的方式不同， 这里仅介绍四轮定位仪可测量的几个重要检测项目的测量原理。1.1 车轮前束和推力角的测量原理在下来前束时， 必须保证车体摆正且方向盘位于中间位置， 为了提供车轮前束值 （或前 束角）的测量精度， 无论是拉线式、 光学式还是电脑式的四轮定位仪， 在检

2、测车轮前束之前， 常通过拉线或光线照射或反射的方式形成一封闭的直角四边形如图61所示。将待检车辆置于此四边形中，通过安装在车轮上的光学镜面或传感器不仅可以检测前轮前束、后轮前束， 还可以检测出左右车轮的同轴度 （即同一车轴上的左右车轮的同轴度） 及推力角。 因为四轮 定位仪系统采用的传感器不同， 测量方法亦有所不同， 这里仅就光敏三极管式传感器来说明 一下车轮前束的测量原理。光敏三极管为近红外线接收管，是一种光电变换器件，它的结构与外形如图6-2所示。其工作状态为：不加电压，利用 PN 接在受光射时产生正向电压的原理，把它作为微笑光 电池。在光敏三极管后面接一些用于接收信号的元件， 以便及时对

3、光敏三极管上所获得的信 号进行分析处理。安装在两前轮和两后轮上的光敏三极管式传感器均有光线的接收和发射（或反射） 功能，通过它们间的发射和接收刚好能形成类似于图6 2所示的四边形。 在传感器的受光面上等距离地将光敏三极管排成一排， 在不同位置光敏三极管接收到光线照射时， 该光敏管产生的电 信号就代表了前束角或推力角的大小。下面进行具体说：当前束为零时， 在同一轴左右轮上的传感器发射（或反射）出的光束应重合。当检测出 上述两条光束相平行但不重合，说明此时左右两车轮不同轴（即车发生了错位） ，可以依据 此时光敏管输出偏离量的信息，测量出左右轮的轴距差。当左右轮存在前束时， 在左轮传感器上接收到的光

4、束位置会相对于原来的零点位置有一 偏差值（注意正负号） ，这一偏差值即表示右侧车轮的前束值（或前束角） ；同理，在右传感 器上接收到的光束位置相对于原来零点位置的偏差值则表示左侧车轮前束值（或前束角） 。依据上述检测原理， 同时可以检测出位于该四边形内的待检车辆前后轴的平行度（即推力角的大小和方向） 。同理，通过安装在后轮上的传感器，我们可以检测出后轮前束值（后 轮前束角）的大小和方向。1.2 主销后倾角和主销内倾角的测量原理车轮外倾角、 主销后倾角和主销内倾角这三个测量参数的测量都是关于角度的测量， 除 了光学式四轮定位仪测量车轮外倾角和车轮前束时， 采用的不是测量角度的传感器， 其余各 种

5、类型的四轮定位仪均是采用测量角度的传感器， 包括车轮前束角都可以用角度传感器直接 或间接测量。主销后倾角和注销内倾角不能直接测出，只能用建立在几何关系上的间接测量。 为了容易理解测量原理，我们不妨先从感性上来认识。以套筒扳手为例，先将扳手杆垂直立于桌面上，扳手接杆与视线垂直并使扳手接杆保持 水平，此杆即为转向节轴（面向车头看为左前轮轴） 。将扳手杆下端向自己面前偏转一个角 度 ，即形成主销后倾角， 然后由此位置绕扳手手柄轴线分别向里、 向外各转动 角，这 时就会发现扳手接杆绕水平面分别向上、向下偏转了 角。注销内倾角的测量原理如图 6-6所示，在扳手接杆头部系上一长接杆，长接杆与扳手接 杆垂直

6、。 将扳手直立于桌面， 使长接杆保持水平位置并与视线垂直， 再将扳手柄下端向里偏 转一个角度 ，即形成注销内倾角（相当于从左前轮外侧看） ，然后由此位置绕扳手手柄 轴线分别向左、 向右各转角 ，这时又会发现接杆分别沿逆时针、 顺时针方向转动了 角。、 、 间的几何关系又多种推动分析关系式，下面介绍其中之一。 （一）主销后倾角的测量原理以左前轮为例，当车轮向左右各转动=20 （如图-7所示），ZO为主销轴线，0B为转向节车轮轴线，四边形DEFG表示水平面，四边形HIJK相对于平面的夹角为主销后倾角。LMNP 平面是与主销垂直相交的平面， 该平面是 HIJK 平面以 ST 为轴转动 角（主销内倾角

7、）形成的， OD 为车轮向左转动 20时转向节轴平面的方向。线段LD、AB、AB 、A”B”、MI 、 FN 和 KP 均是水平面 DEFG 上的铅垂线。上式表明 为一特定角度时， 主销后倾角测量角 存在唯一确定关系。 通常规定转角为 20 2sin= 0.68404，故有：（1） 即主销后倾角 为实际测量角度的1.461倍。这样，用 1.461倍的关系标定仪器，就可直接读主销后倾角 。（二）主销内倾角的测量原理仍以左前轮为例，当车轮向左右转动时（如图 6-8所示）， ZO 为主销轴线， OC 为转向节轴线方向， OE 为与车轮平面平行且水平的线段。同（1）所述，四边形 DEFG 表示水平面，

8、四边形 HIJK 相对于水平面的夹角 为主销后倾角。四边形 LMNP 为与主销垂直相 交的平面，该平面是 HIJK 平面以 ST 为轴转动 角（主销内倾角）形成的， OE 是车轮向 右转动 20，垂直于转向节轴线且在水平面内的线段， OF 是车轮向左转动20时，垂直于转向节轴线且在水平面的线段。由图 -8主销内倾角的测量计算图得（推导工程略） ：上式表明当 为一特定角度时，主销内倾角 与测量角 存在唯一确定关系。通常规定 转角为20 2sin= 0.68404，故有：（2）即主销内倾角 为实际测量角度的1.461倍，这样，用 1.461倍的关系标定仪器，就可以直接读主销内倾角 。经过上述两部分

9、的分析推导， 了解了主销后倾角、 注销内倾角的测量原理。 但必须指出， 在上述两部分推导工程中提及的、 为车轮向右转动 20时，传感器所测得的实际角度值；为车轮左转动 20时传感器所测得的角度值。在实际测量中，只要按照公式（1）、（ 2）换算即可。 现常见的四轮定位仪在出厂前就已用上述两式对仪表进行了标定，因此，可直接读主销倾角实际测量值。虽然四轮定位仪的类型有所不同， 但它们测量主销倾角的原理是相同的， 所不同的仅仅 是它们各自采用的测量角度的传感器不同而已， 为了便于理解四轮定位仪的测试过程检测方 法，下面简单介绍几种常见的测量角度的传感器：（1）光电编码器，基本上可以分为两大类：圆光栅编

10、码器和绝对式编码器。它们的特 点是：结构紧凑、信号质量好、稳定可靠和抗干扰能力强。（2）光电电位器式角度传感器，没有金属丝电刷造成的摩擦力矩，其优点是：分辨率 高、寿命长、扫描速度快。缺点是：输出电阻大、输出信号要经过阻抗匹配变换器。另外用于测量角度的传感器还有电感式倾斜传感器、 小型双轴斜度传感器和电位式传感器。1.3 转向 20时前张角的测量原理汽车使用时， 由于前轮的碰撞冲击、 长期在不平的路面上行驶和经常采用紧急刹车， 对 车辆的冲击作用都可能引起转向梯形的变形。 因此会造成汽车在转向行驶工程中前轮异常磨 损，操纵性变差并间接影响汽车的动力性和燃油经济性。为了检测汽车的转向梯形臂与各连

11、杆是否发生变形，在四轮定位仪中均设置了转向20时，前张角的检测项目。 其测量方法为： 让被检车辆前轮停在转盘中心出， 右轮沿直线行驶 方向向右转 20时进行测量； 左轮沿直线行驶方向左转动 20时进行测量 （该转向角可直接从 转盘上的刻度读出） 。具体作法如下：右前轮向右转20。，读取左前轮下的转盘上的刻度X，则20。-X即为所要检测的转向20 时的前张角。一般汽车在出厂时都已给出20-X 的合格范围，将测量值与出厂值进行比较即可检测出车辆的转向梯形臂与各连杆是否发生了变形， 如果超出标准值或左右转向前张角部 一致， 则说明该车的转向梯形臂和各连杆已发生了变形， 需要进行校正、 调整或更换梯形

12、臂 和各连杆。四、实验方法和步骤A、车轮定位在转向轮定位角进行测试前应对汽车轮胎气压和轮段轴承紧度进行检查。应保证其正 常，以免影响测量准确度。1. 转向轮侧滑量的测试 车轮的前束是为校正具有外领的两车轮在行驶时向外倾分开而设计的。 如果前束与外倾 角匹配不当， 就会使车轮还滚动时产生侧滑， 破坏了汽车的操纵稳定。 为判断前束与外倾角 匹配的好坏，用侧滑试验台来检验车轮行驶时的侧滑量。WG20O 型侧滑试验台， 它由两个一米长的活动平板、双向摇臂杆、推力杆、 拐臂、 连接杆、 拨针和刻度盘（或者仪表）组成。汽车直线通过侧滑试验台活动平板时， 车轮相对于地面的侧滑量就变为活动平板的移动 量，该移

13、动量经传动机构传递给指针，使指针偏转，指针指示的数值为活动平板的游动量， 它表示汽车行驶 1m 的距离车轮侧滑的毫米救；汽车向所通过活动板时，指针偏转愈大，说 明车轮侧滑愈严重。指针指向“OUT 方。表示前束小，反之，指针指向“ IN的一方，则说明前束大。当指针偏转大于 6mm 时，必须根据指针指示的情况调整汽车的前束。调整后上 试验台复查调整正确与否。该项实验重复三次进行，记录测试结果，计算平均值。2. 用固定式前轮定位仪逐项测量转向轮定位角a. 前束的测量测量方法如图 23所示，汽车前轮以直线行驶方向置于转盘上，将仪器导杆转向竖直。 并使得固定标尺水准对零， 表示导杆铅垂， 然后将刻度水泡

14、框架固定螺钉旋紧， 再将导杆转 向水平，装上测前束的专用接触器， 推动手柄向前，使接触器接触轮胎腹部；两接触器分别 与车轮中心等距 ） 记下前接触器所指示的数值。用同样方法测量另一车轮，两值之和为前束 值、记入试验记录。前束值还可用前束规测量。 方法是先将前束规套筒调节到适当长度。 测量时第三节套筒 受压缩。 端头顶住车轮前方的内侧胎腹， 前束规的两地高度由两端链条长度保证。 移动套管 上曲标尺：使指针指零，固定标尺。开动汽车向前，仅前束规转至车桥后方相同高度，这时 指针在标尺上指示的数值即为前束值。b. 车轮外倾角的测量汽车转向轮以直线行驶方向置于转盘上， 测试导杆铅垂放置， 导杆上安装接触

15、器， 放松 刻度水泡框架的固定螺钉， 向前推动手柄， 使上下两接触器顶住轮辋或轮胎腹部， 此时任外 倾刻度标尺上水准器指示出车轮外倾值。C. 主销后倾角的测量汽车直线行驶时， 只具有主销后倾角的车轮轴线平行于水平线。 当车轮向转过 20度， 车 轴线向下倾斜入角。 若车过直行位置再向内转过 20度时，车轮轴钱向上翘起 入角。可见车轮角与主销后倾角 丫满足下式:为测量者方使， 仪器制造厂按上式对主销后倾角刻度盘进行刻度， 测量者可直接读出实 际的主销后倾角。测试步骤如下:(1) 拔下转盘锁销，车轮向外转过 200(由转盘读出)，推动手柄前，使导杆上的接触器与 轮胎腹部靠紧，调整后倾角标尺为零位。(2) 退回手柄，使车轮径直行位置再问内转200,(共转过40。再次推进手柄，使两接触器靠紧轮胎腹。(3) 从后倾角刻度盘上读取后倾角,记入实验报告。d. 主销内倾角测量车轮直行时, 测量导杆处于水平位置, 假设此时测量导渠刚性地固定在转向节轴上。 当车轮向外转20度，导杆顺时针方向转了3角。若车轮向内转过20度，时，导杆逆时针转 3角。在车轮由外所内转过 40度的同时，导杆共转过