四轮汽车

四轮汽车（精选九篇）

四轮汽车 篇1

1 四轮定位相关角度

1.1 外倾角的分析

1) 调整车辆负载作用于轮胎的中心, 消除跑偏, 减少轮胎磨损。2) 影响:a.正外倾角太大的影响:轮胎外侧单边磨损, 悬挂系统零件磨损加速, 车辆会朝着正外倾角较大的一侧跑偏。b.负外倾角太大的影响:轮胎里侧单边磨损, 悬挂系统零件磨损加速, 车辆会朝着负外倾角较小的一侧跑偏。

1.2 前束的分析

1) 作用:降低轮胎磨损与滚动摩擦。2) 影响:轮胎外 (内) 侧磨损会有正 (负) 外倾角太大所形成的磨损形态胎纹磨损形式为羽毛状。当用手从内侧向外侧抚摸, 胎纹外缘有税利的刺手感觉。

1.3 主销后倾角分析

1) 作用:转向稳定性及转向后方向盘自动回正能力。2) 影响:a.主销后倾角太小造成不稳定:转向后缺乏方向盘自动回正能力;车速高时发飘 (车辆在高速公路上行驶时应对此项予以充分重视) 。b.主销后倾角不对称造成跑偏:左右两轮之主销后倾角差值>30′ (0.5°) 时车辆出现跑偏, 跑偏方向朝向主销后倾角较小的一侧。

1.4 主销内倾角的分析

作用:减少转向操纵力, 减少回跳和跑偏现象, 改善车辆直线行驶的稳定性。四轮定位中的各定位角度都是相关联的, 四轮定位有关各角度的定义及其功能, 是比较容易了解的。但应用在四轮定位、底盘维修时, 往往无法应用理论去解决实际问题, 其原因是:由于车体底盘的结构, 所有四轮定位角度都与通过底盘的机械结构相关联, 改变其中一个角度, 其他的角度也会相应的改变。比如说:改变前束会变动外倾角:由于改变前束时, 车轮会依着转向轴转动。因此外倾角会变动。后倾角越大其外倾角改变也越大。

2 四轮定位的调整

1) 外倾角调整:根据各车型各有不同, 调整方法也不同。主要调整方法有:调整垫片、大梁角的槽孔、凸轮、偏心不同心球头、上控制臂的调整、下控制臂的调整等。2) 前束调整:调整前轮前束时, 应先将后轮前束调整好。前轮前束的调整方法:调整可调式拉杆, 在调整前先将左、右两边球头锁止螺栓松开, 夹紧转向盘正中位置。再根据电脑提供的资料进行同时调整。3) 后倾角调整:对于后倾角的调整, 应根据车型不同, 首先进行分析判断, 然后进行调整, 其调整方法有下列几种:垫片、不同心凸轮轴、偏心球头、大梁槽孔、平衡杆等。4) 后倾角和外倾角调整:以上所介绍的都是改变其中一个角度, 而另一个角度不会受影响。如果外倾角和后倾角同时需要调整, 要先调整后倾角再调整外倾角。5) 后轮前束和外倾角调整:它是由两个带有斜度的尼龙圆垫组合而成的。一个在前后方向呈楔形调整前束, 一个在垂直方向呈楔形调整外倾角。由于它们的斜度在圆周方向是逐渐变化的, 因此它们可以适应前束和外倾角的调整。例如:丰田车系的调整。

2.1 准备工作

1) 检查轮胎是否磨损及胎压是否正常, 轮胎冷时的压力。2) 检查车轮轴承是否松动。3) 检查车轮是否偏摆。4) 检查悬架系统是否松动。5) 检查转向连杆是否松动。6) 用标准的跳振测试, 检查减振器是否正常。

2.2 最大转向角度

假如车轮角度与厂家规范不符, 则检查左和右的转向横拉杆长度是否相等。

2.3 车身高度

1) 测量点:前轮:测量下三角架、螺栓的中心点到地面的高度。后轮:测量支柱杆螺栓的中心与地面的高度。2) 检查车轮定位之前, 调整车高在厂家规格内, 假如车身不在厂家规格内, 试着上下摇动车身。

2.4 前轮前束

1) 假如前束不在厂家规范内, 周围调整转向横拉杆, 拆开防尘大套夹。2) 放松转向横拉杆末端的防松螺母。3) 转动转向横拉杆调整前束时, 左右横拉杆调整长度应一样。提示:测量左右转向横拉杆的长度的值是一样的, 左右转向横拉杆的误差为1mm以下。4) 锁紧转向横拉杆的防松螺栓。扭力:74N.m。5) 将防尘套恢复定位, 并以固定夹住固定。提示:确认防尘套无扭转迹象。

2.5 综合全轮定位

调整要求:外倾角, 后倾角及转向轴线内倾角无法调整, 假如测量值不在厂家规范内, 检查悬架系统组件是否损坏或磨损, 如果须用, 则更换新件。

2.6 后轮综合定位

假如前束的值不在厂家规定内, 调整第二支支撑臂。调整前束:a.测量第二支支撑臂调节管左右两侧的长度。假如左、右差值大于厂家规范、则须调整。b.放松防松螺母。c.转动调节管即可等量的调整前束。

在总结了四轮定位的各类调整方法后, 给出了有关四轮定位故障的原因及如何去排除, 这些定位参数的变化会使汽车操纵稳定性恶化, 如: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, 转向后自动回正能力减弱, 驾驶员会失去路感。在实际四轮定位服务实践中, 经常会遇到车辆原本不跑偏或轻微跑偏, 但在调整车辆前束后出现跑偏或跑偏加重。人们很容易把这一现象归因于前束来调整。其实不然, 因为与车辆在直行时总是处于左右两轮前束相等的位置, 所以前轮前束本身并不会造成跑偏。但如果前轮前束不对, 轮胎与地面摩擦力加大, 反而可以掩盖跑偏。事实上此时车辆由于其它原因已经具有跑偏倾向, 不过是被掩盖了而已。跑偏倾向被掩盖时, 往往表现出吃胎较为严重。此时如果不综合性地分析跑偏因素, 盲目地调整前束, 将把原本不严重的跑偏故障表现出来。所以一定要综合分析, 综合治疗。

参考文献

[1]李洪港.四轮定位检测与调整[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]李卓森.悬架系统及转向系统[M].吉林:科学技术出版社, 1998.

四轮汽车 篇2

论文摘要：通过汽车转向时稳定性分析阐明了四轮转向的优点。而鉴于轮毂电机在电动汽车上应用的诸多优点，及其功率受结构体积的限制，轮毂电机的应用将使汽车由性能更好的四轮驱动替代两轮驱动，它不但充分利用了地面对车轮的附着力和驱动力，而且结合用直线步进电机控制转向力的汽车转向系统，能更容易地实现全面改善转向性能的四轮转向系统。由于四轮驱动4WD与四轮转向4WS相结合的电子差速计算理论还有待完善，通过对轮毂电机运行的电子差速转向控制原理分析和数学推导，提出了4WD-4WS相结合的逆、同相控制模式的差速计算公式及四轮毂电机驱动结合四轮转向的电子差速实施结构原理。

四轮汽车 篇3

春日，坐在辽宁曙光汽车集团股份有限公司副总裁兼大连黄海汽车有限公司总经理葛贤文的办公室里，窗外的阳光扑面而来。

葛贤文说话犹如东北人的直爽：这是南京人闯关东！一句话，不仅道明了“英雄出处”，也给黄海瑞途（RAYTOUR）汽车的营销升级带来了新思想和新方向。也确实，在以往，东北汽车营销人遍布全国，而南方人，特别是南京人组团“闯关东”却鲜有所闻。

随后，我们直奔主题。“企业要想实现高速发展，必须有明确的营销方向。管理、生产、销售和创新可以构成企业快速发展的四轮驱动。”葛贤文笑着说。也就是在这样的理念下，葛贤文对大连黄海汽车进行了营销升级。

营销方向盘

世界管理大师彼得·德鲁克说：“竞争战略的主要目的是为了能比竞争对手更好地满足顾客的需求。”在这方面，葛贤文认为：“在营销方向盘上，我们有三个衡量标准，即求同、求异和求应。”首先是求同，即满足消费者的常规需求，并在技术上进行多项创新和升级，从而让消费者获得超越竞品的价值感。比如瑞途（RAYTOUR）A6产品，与同类欧系竞品相比具有“三高一低”优势，即空间高大、配置高全、动力高强，而油耗最低；其次是求异，对于很多高端用户群或者特殊消费群，还要满足其独特的精神需求，比如公司的“定制”方案，倡导与客户一起来设计内部使用空间，满足客户个性化需求；再次是求应，按照葛贤文的观点就是，一定要与消费者产生互动，培养忠诚的客户队伍，使其成为公司营销战线上的第三支队伍。这三个衡量标准形成了黄海瑞途（RAYTOUR）汽车的一个营销方向。

四轮驱动力

在实战中，管理、生产、销售和创新构成了决定企业发展速度的四轮驱动力。

一、管理力：牧心园丁

小企业做产品，中型企业做品牌，大企业做标准，长青企业做文化。这是IBM、麦当劳、宝洁、星巴克等世界500强企业给我们留下的宝贵经验。葛贤文表示：“每个员工都是一条小溪，在汇聚成每个部门的河流后，最终形成整个企业的海洋。”因此，葛贤文从取势、明道、优术这三个部分对企业进行有氧管理。

取势：创造有氧空间。“势”就是在实施中建立获得人们支持的文化航标塔。在葛贤文看来，“生态文化是核心”首先是内部的健康与本真，即创造可以在内部员工、合作伙伴、经销商和消费者中传递和互动的、具有健康和本真的文化。简单而言，就是要尊重人性的自然和本真。

明道：做好园丁管理。“道”就是具体的管理策略。葛贤文说：“管理者就是员工的老师，每一位管理者都要做一名合格的园丁。”在黄海瑞途（RAYTOUR）汽车，每一位员工都是大家庭成员。比如，只要是员工家里有事，管理者都必须准假，并给予支持。更重要的是，在这里，员工不仅能学到生存技术，还能学到做人、做事的道理，更能看到自己的发展坦途与方向。

优术：人性化的制度。“术”就是有具体的管理方法。葛贤文认为：“员工管理一般体现在两个层面，首先是生活和工作环境层面，其次是未来发展层面。”为此，公司也制定了各种制度流程，以保障每个环节的精细与合理。

二、生产力：大产业链

郎咸平认为，全球性的“产业链战争时代”已来临。他曾经表示，今天的国际竞争已经不是企业的竞争，也不是产品的竞争，而是进入了一个前所未有的、一个全新的产业链的战争市场。

黄海汽车系辽宁曙光汽车集团股份有限公司旗下的整车品牌。曙光汽车集团经过30年的不懈努力与创新，至今已形成车桥及零部件、乘用车、商用车、特种车四大系列产品，成为民族汽车工业的佼佼者，其零部件产品广泛应用于美国通用、克莱斯勒等公司的汽车产品上。黄海汽车旗下的客车系列曾在北京奥运公交车招标中赢得第一大单。在这样的背景下，其品质和产能是过硬的，甚至形成了完整的生产产业链，这是企业快速发展的最基本保障。葛贤文说：“黄海瑞途（RAYTOUR）汽车在主流产品里，可以做到标准最高，配置最高，我们的供应链大部分来自全球顶级零部件供应商。”拥有独有王牌，才能做成老大。“要选就选最好的，要做就做最好的。”这是曙光总裁李海阳对下属公司的要求，比如瑞途（RAYTOUR）产品的“三高一低”优势，再如，3年10万公里整车保修，就是对品质和服务的信心和保证。

三、销售力：五客转化

销售团队是瑞途（RAYTOUR）汽车的核心力，随着葛贤文的加盟，很多五湖四海的销售精英汇聚到大连，再加上既有的营销团队，由此形成了颇具战斗力的营销队伍。葛贤文说：“我们不仅要给销售员营销工具，还要给他们思想和智慧。”比如五客转化思维。葛贤文认为：“作为一个合格的营销人员必须能实现五步转化。第一步是圈客，即充分利用资源，把目标客户整合、筛选，变成自己的客户资源；第二步是锁客，即初步确定核心的客户群，避免盲目投入精力；第三步是感客，要把瑞途（RAYTOUR）汽车的实在、本真体现出来，感动你的客户；第四步是成客，即成交、签约；第五步是固客，即通过互动，把客户培养成你的另一支营销队伍。”类似的理念和模式有很多，也都将在大连黄海汽车实践，而这些都将是销售人员的营销利器。

四、创新力：定制魔方

近年，“蓝海战略”、“世界是平的”、“长尾理论”等新世纪理论层出不穷，从中我们会发现，这些营销思维和商业理念有一个共同特点：“大规模”和“个性化”。 “定制”一词起源于法国萨维尔街的高级定制时装，起初只有少部分特殊身份人士才能享受，如皇家、政要及爵士。丘吉尔、拿破仑三世、纳尔逊勋爵等都曾是定制的拥护者。21世纪到来，社会的多元化发展催生消费者对自身需求的重视，个性化消费时代已经到来，定制开始走进人们视野。我们也知道，在营销3.0时代，产品除了满足使用需求、功能需求外，一定程度上也要满足身份的需求。为此，大连黄海汽车特别成立了改装厂，推出原厂的定制房车等； 2013年年底，贺岁喜剧大片《私人订制》在全国公映，让私人定制热潮席卷全国，而随之上演的必然是瑞途（RAYTOUR）汽车的定制热潮。

驶向大未来

管理大师杰克·韦尔奇说：“除了资源配置以外，战略还有什么呢？”韦尔奇是把战略放在整个企业的资源配置下来系统思考。葛贤文认为，资源是基础，配置才是关键。只有通过全新的配置模式，才能创造出对手难以逾越的防火墙系统，也才能创造出汽车产业发展的锦绣路，就像 “瑞途（RAYTOUR）”品牌一样，充满吉祥、独有和美好。

四轮汽车运动性能的分析 篇4

严格地来说,一辆四轮汽车有上下、前后、左右、侧倾、俯仰和横摆6个自由度的运动,如果要把汽车的运动用严密的数学来表示,那这个数学公式将极其复杂。对转向的基本运动特性进行分析时,一般将汽车看成一个刚体、忽略上下运动、行驶速度不变、左右轮胎特性相同,这样,将一辆四轮汽车的运动简化成横向并行运动(左右)和车体的旋转运动(横摆)2这个自由度,用表示这两个自由度的数学公式来进行分析,就简单了,下面就基于这两个自由度的运动方程式,对四轮汽车的运动性能进行分析。

1、基本运动方程

如果把四轮汽车的运动简化成刚体的平面运动,

那么这个运动必须满足牛顿运动定律,可用以下两个方程式来表示:

(1)质量×横向加速度=横向外力;

(2)转动惯性×角加速度=围绕重心由外力产生的力矩。

如果把左右轮胎合在一起,并放在汽车中心面,四轮汽车等价为图1所示的模型,上面两个方程式就可改写成:

其中,I:横摆转动惯量;υ:横向速度;:横向速度微分值;u:速度V在x向的分值;ω:横摆角速度;Ff:前轮产生的侧偏力;Fr:后轮产生的侧偏力。

车辆在横摆角β较小范围内运动,下列公式成立:

因为假定速度不变,所以对公式(3)进行微分可得出:

利用上述公式,可将公式(1)改成:

公式(1)与公式(5)没有本质性差别,而公式(5)中使用β这个参数更好,能直感理解汽车的平面运动。公式(2)和公式(5)是简化为刚体的平面运动的汽车模型的基本运动方程式。

侧偏角小时,由轮胎产生的侧偏力(也叫转弯力)可看成与轮胎侧偏角成比例地变化,此假定在车体的横向加速度小于0.5G时是基本成立的。由于前后各有两个轮胎,如果前后轮胎的侧偏角分别为βf和βr,那么,前后轮的侧偏力分别为:

公式中由于相对+β产生-F的力,所以在前面加上负号,其中Kf和Kr分别为前后轮胎的侧偏刚度,如图1所示,Kf和Kr可用下列公式表示:

为了从公式(7)可知,前轮横摆角βf公式中包含转向角δ,它是运动方程的输入参数。

将公式(6)、(7)代入公式(2)、(5)中,可得下列两个线性联立常微分方程:

用这两个方程便于分析四轮汽车的运动,能简捷地说明其运动性能。

2、稳态回转特性

下面就通过分析用方程式(8)、(9)表示的运动系统的性能,来了解四轮汽车的运动性能。

稳态回转车辆的重心的横摆角没有变化,横摆角速度也不变,将微分方程(8)、(9)中的微分项设定为零,得到两个代数方程式,这两个方程式有β和ω两个未知数,求解得:

δ=0时,表示β=ω=0的直线行驶状态。如果改变转角,保持β和ω的值不变,这样运动是以一定速度和一定转角的圆周运动,通常称之为稳态回转。如果回转半径为R,那么R=V/ω,从公式(11)可得:

这个状态叫做极低速回转,各个轮胎在完全无侧偏角(因此,也不产生侧偏力)状态下旋转。

横轴表示速度的2次方,纵轴表示极低速时回转半径R0与以速度V行驶时回转半径R之比,图2所示,这些直线的斜率就表示(车辆回转运动的)稳定系数。

从公式(10)可以算出稳态回转状态的速度和侧偏角对应数值,并作出曲线图,如图3所示。

同样,从公式(11)可以算出稳态回转状态的速度和横摆角速度对应数值,并作出曲线图,如图4所示。从图3和图4可知,过转向车辆以某一有限速度行驶时,横摆角速度和侧偏角同时发散,不能稳态回转,这个速度是公式(17)的临界速度;中性转向车辆随速度增加横摆角速度线性增加,横摆角减小;不足转向车辆的横摆角速度在某个有限速度时达到最大值,更大速度时缓慢减小,另外,由于不足转向车辆的,从公式(10)来看,随着速度的增加,当时,侧偏角收缩到如公式(18)所得负的一定值。

如果得到横摆角速度的值,根据公式(11)就可算出侧向加速度ay:

用上式进行计算侧向加速度时,速度很大时,侧向加速度会超过1g,然而,车辆的运动是轮胎和地面的摩擦力产生,轮胎和地面的摩擦系数为μ,实际上车辆的侧向加速度不会超过μg。由轮胎产生的侧偏力是按照公式(6)这个数学模型计算而来的,其中不管侧偏角增加多少,侧偏力都随着侧偏角成比例增加的,所以造成计算时侧向加速度超过1g。

3、稳定性和瞬态响应特性

3.1瞬态响应和方向稳定性

在第2节已分析,过度转向车辆的横摆角速度和侧偏角在临界速度时发散,不能进行稳态旋转。在此,从系统安全性方面对这一点进行分析。

系统的动态稳定性可从其系统的特性根进行分析。分别用β(s)、ω(s)、δ(s)表示β、ω、δ,对公式(8)、(9)进行拉普拉斯变换,展开、整理后可得到下列对时间s的二次特性方程式。

负,如公式(23)所示。由公式(23)所得到V0和公式(17)得到临界速度Vc相等,也就是说,过转向车辆超过临界速度不能稳态回转,也可以理解为是车辆动态不稳定的原因。

因为车辆具有不足转向或中性转向特性,以什么速度行驶都稳定,所以也正是这个理由,市场上卖的车的转向特性都设计成不足转向。

3.2固有振动频率和阻尼比

方程式(19)是单自由度一般强迫振动微分方程,把它与下列一般2次特性方程式:

进行比较,可求出车辆的阻尼比ξ和横摆角速度波动时的固有振动频率。2次系统的瞬态响应的收敛性一般是通过阻尼比和固有振动频率的积来估算,这个值越大,整体响应的起步和收敛都比较好,具体计算如下:

从这个公式可知,随着速度的增大,的值减小,瞬态响应特性就变差。而公式(25)的括号内的值的大小与速度无关,只取决于车辆的特性,称之为操稳因素,是操纵稳定性的一个指标。为同时保证高速具有良好的瞬态响应特性,在车辆设计时要尽量加大操稳因素,为此,必须注意以下几点:

•增大轮胎的侧偏刚度;

•减小质量;

•减小横摆转动惯量。

4、频率响应特性

下面分析对于周期性转向的稳态响应,这个响应被称之为频率响应。

现在来考虑以公式(26)正弦波状输入转向角时的情况。

如果系统是线性的话,其稳态输出x一定以公式(27)来表示,也就是说,对于正弦波输入的稳态输出:

•输出的频率与输入相同,都是ω;

•振幅由a变成b;

•只是相位相差φ。

因此,从对输入频率的振幅比b/a和相位差的分析入手,可把握对周期性输入的车辆特性。

这个频率响应特性可用图来表示,如图5所示,这个图就是相对方向盘转向角横摆角速度的频率响应。这个图可根据基本运动方程式(8)、(9)和转向器传动比通过计算求得,也可通过整车试验数据来求得。在分析汽车的操纵稳定性时,一般多看这样的横摆角速度频率响应,而横摆角速度频率响应随速度变化而变化,所以一般多看速度100km/h时的响应。

下面就图5说明几个关注点。

关注点3是增益在峰值时的频率。因为这个峰值的频率(多称之为共振频率)几乎与固有频率一致,所以峰值频率越大,速应性就好。对驾驶员来说,感觉方向盘反应比较快。对乘用车来说,通常在1~1.3[Hz]的范围内,而对赛车来说,这个值比较大。

关注点4是相位延迟。相位延迟越大,相对方向盘转向角的输入,横摆角速度就滞后。因此,对于很快的转向,为了不使横摆角速度过慢,相位延迟最好小一点,一般与频率1[Hz]的相位延迟进行横摆响应特性比较,一般乘用车在1[Hz]时相位延迟的取值范围为20~40°。

5、结论

通过将四轮汽车简化为刚体的平面运动的汽车模型,再等价成二轮车模型,根据牛顿的运动学原理建立二个基本运动方程。

从系统安全性方面进一步分析过转向不能进行稳态回转的原因,并指出正是过转向的不稳定,所有车的转向特性必须设计成不足转向。同时分析了瞬态响应特性与行驶速度、振动频率和阻尼乘积的关系,强调车辆操稳设计时必须关注操稳因素,增大轮胎的侧偏刚度,减小车辆的质量和横摆转动惯量。

通过输入一个正弦函数转向角,对横摆角速度的频率响应特性的分析,并把这个响应用图表示出来,充分说明频率与振幅比(增益)、相位差的关系和特性,并详细分析了图中四个关注点对车辆的运动性能影响,并说明设计时取值范围。

通过计算、作图等方法对运动方程的根进行仔细研究,捕捉到运动系的瞬态响应和运动性能等关键特性,对整车设计和分析具有很高的参考价值。

参考文献

[1]自動車の運動と制御(第二版)安部正人東京電機大学出版局,2012.1.20.

[2]社団法人自動車技術会.自動車技術ハンドブック(第一分冊)基礎・理論編精興社.2011.5.10改訂版第3刷発行.

[3]清华大学余志生.汽车理论.机械工业出版社(第四版),2004.4.

[4]自動車用タイヤの基礎と実際株式会社ブリヂストン東京電機大学出版局,2009.11.20.

汽车四轮转向系统发展与展望 篇5

关键词：汽车四轮转向,电控转向技术,发展方向

引言

目前,我国机动车保有量增速越来越快,而市区道路的扩建明显滞后,车辆在狭窄道路上转弯、掉头也较为困难,给人们带来很大的不便。同时,我国高速公路发展迅速,伴随着交通事业的蓬勃发展,高速公路事故数量也逐年递增,特别是在湿滑路面上,由于地面附着系数降低而引起的车辆失控。在对事件进行分析的同时,人们发现汽车四轮转向技术可以较好地解决这两个问题。

四轮转向汽车的前后四个车轮都具有转向功能,并且根据前后车轮不同的摆角和相位,能够减小或增大汽车的转弯半径,从而提高车辆的灵活性或稳定性。因此,四轮转向汽车相比传统前轮转向汽车有两个优点:在低速时,后轮偏转方向与前轮相反,使得转弯半径减小,能够实现更灵活的转向;在高速时,后轮偏转方向与前轮相同,使得转弯半径增大,可以提升车辆的稳定性。

从上世纪80年代,四轮转向技术就开始应用于汽车,然而并未得到普及,其原因在于四轮转向系统结构较为复杂,而且对电子控制技术要求较高,因此增加了成本,降低了转向系统的可靠性。

1、四轮转向系统的发展

四轮转向技术起源于日本。1907年,日本政府颁发了第一个关于四轮转向的专利证书。1962年,日本汽车工程协会提出了后轮主动转向的四轮转向技术,开始了汽车四轮转向的研究。1985年,Nissan公司首先在客车上成功应用了世界上第一套四轮转向系统[1]。

最早的四轮转向系统采用机械式机构,前、后轮转向系统通过中间转向轴相连,转向时转向盘的转角首先作用于前轮转向系统,同时利用中间转向轴将转向盘转角向后轮转向齿轮传递,操纵后轮转动。

随后出现了电液式四轮转向机构,前、后轮均采用液压动力转向,当前轮转向时,由中间转向轴将信号传递给后轮动力转向机构。后轮动力转向机构根据前轮转角、车速和后轮转向角度比率,由控制器控制电机带动助力油缸动作,从而改变后轮的转动方向与角度。

目前较为先进的是电动式四轮转向机构,省去了中间转向轴以及液压管路,使得结构更为简单,该机构由控制单元采集当前信息,驱动前、后轮转向系统的转向电机进行转向,也可以分别为每个车轮单独配备转向电机,实现四轮独立控制[2]。

2、四轮转向系统的控制

在轮式车辆转向机构的设计中,要求转向系统满足阿克曼转向原理,即要求四个车轮能够在无侧滑等理想状态下绕着同一个中心原地转圈,此时,四个轮胎均作纯滚动,无滑磨状态,如图1所示。则两个转向轮应满足关系式:

式中:β—外轮转角

α——内轮转角

M——转向轴两主销中心距

L——车辆轴距

传统前轮转向汽车是利用梯形机构来满足阿克曼原理的。转向梯形机构中,下底边长度(两主销中心距)M是由车辆总体设计给出的,两腰长相等。因此其中只有两个独立变量有待确定,一个是上底边(横拉杆)长度,另一个是两腰(梯形臂)长度,而这两个参数还可以转化为梯形底角θ及腰长m,如图2所示。

通常在设计时,根据θ和m值,需要用作图法作出所选机构参数在转向轮转角范围内(α<αmax),内、外轮转角α和β的一组实际对应值,并将这组对应的转角(αi,βi)按图3所示作出实际特性曲线,与理论特性曲线进行比较,得到转角的偏差值Δβ。其中直线GF为阿克曼原理所确定的理论特性曲线,弧线GE为梯形机构参数所确定的实际特性曲线,若两条特性曲线接近,即最大偏差值Δβmax小于允许偏差,说明转向梯形几何参数选择合理;如果Δβmax大于允许偏差,则须重新选择梯形参数[3]。

由此可以看出,梯形转向机构仅仅能够在一定范围内近似满足阿克曼原理,减少转弯时的轮胎磨损。而在四轮转向汽车的设计中,由于高、低速转向时后轮摆角的差异,引起其转向轴距的变化,使得梯形转向机构不适宜用在四轮转向汽车上。如图4,图5所示,四轮转向汽车应满足:

由于四轮转向汽车在高速和低速变换时,L1和L2均有改变,且L1变化较大,这将给四轮转向汽车的设计带来很大的困难。

有一些四轮转向系统是在前轮转向的基础上,为汽车的后轮加装另一套转向装置,两者之间通过一定的方式联系,使得汽车在前轮转向的同时,后轮也参与转向。这种四轮转向系统虽然结构简单,可靠性高,但是无法满足阿克曼原理,使得轮胎磨损严重,行驶阻力增大,油耗增加。

由于后轮的转角在高速和低速时可实现同相位转向和逆向位转向,四轮转向汽车的转弯半径变化较大,若采用传统梯形转向机构则会出现误差较大的情况,因此有必要对各个轮胎实行独立控制,以满足阿克曼原理。

近年来,电子技术广泛应用于汽车领域,并且随着电子设备可靠性的提高,一些原本较为复杂的机械结构也逐步为电子结构所代替。对于汽车转向系统,经过多年的研究与实践,目前也出现了电控转向技术。2012年,Nissan公司将电控转向技术应用于“英菲尼迪Q50”型汽车,成为了首个在量产车上使用电控转向技术的企业。电控转向系统取消了转向盘与转向器之间的机械连接,利用电信号和马达控制轮胎的转向。首先利用传感器检测方向盘的转角,之后ECU (电子控制单元)将轮胎应转过的角度转换成控制信号,通过汽车内部线束传送到控制轮胎转向的马达,实现转向。因为转向盘操作是经由线束传递而非转向轴,所以叫作电控转向[4]。同时该车为了保证转向系统的可靠性,将传统转向系统中转向盘与转向器之间的机械连接依然保留。由此看出,电控转向技术用在传统前轮转向汽车上似乎有些“多此一举”,但是对于四轮转向汽车却意义重大。有了电控转向技术作为基础,四轮独立转向就可以很快实现,而四轮独立转向则是四轮转向汽车满足阿克曼原理的关键。

3、四轮转向系统的控制策略

目前主要有两种四轮转向系统的控制方法,分为转角随动型(图6)和车速感应型(图7)。

转角随动型的特点是后轮偏转方向和转角大小受转向盘转角大小的控制。当转向盘转角很大时,后轮相对于前轮异向偏转,认为此时车速较低;当方向盘转角很小时,后轮与前轮同向偏转,认为此时处于高速行车状态。然而这种系统没有考虑到人为误操作的可能,会使汽车在高速急转弯时的操纵稳定性恶化,故很少采用。

车速感应型的特点是后轮偏转的方向和转角大小主要受车速高低的控制,同时还受前轮转角、侧向加速度、横摆角速度等动态参数的综合控制。汽车低速行驶转向时前后轮逆向偏转,高速行驶转向时前后轮同向偏转。这种系统综合考虑了汽车的各种动态参数对汽车转向行驶过程中的操纵稳定性的影响,是目前四轮转向汽车上主要采用的控制方法[5]。

四轮转向系统的控制目标主要有:减小侧向加速度与横摆角速度之间的相位差以及它们各自的相位;减小汽车质心处的侧偏角等。目前用于一些四轮转向汽车上的控制方法主要有:前后轮转向比一定的四轮转向系统;前后轮转向比是前轮转角的函数;前后轮转向比是车速的函数;具有一阶滞后的四轮转向系统;具有反相特性的四轮转向系统;具有最优控制特性的四轮转向;具有自适应能力的四轮转向等[6]。

当然除了这些动态参数所确立的客观控制方法之外,还应考虑驾驶员的主观驾驶感受。目前驾驶员所习惯的转向方式是传统的前轮转向,其车辆转弯半径与方向盘转角具有线性比例关系,而四轮转向汽车低速时转弯半径较小,高速时转弯半径较大,这种变化与前轮转向汽车的驾驶感受有较大的不同。因此,对于四轮转向汽车控制策略的研究,还需考虑驾驶员的驾驶感受这一重要元素,从主观评价出发,在高低速转换阶段,尽量采用驾驶员不敏感的过渡方式,保持主观评价与客观评价的统一。

4、展望

由于电控转向技术的应用,使得四轮转向技术的发展又向前迈出了一大步。近年来,汽车主动安全技术发展迅速,主要包括ABS防抱死系统、ASR驱动防滑转控制系统、EBD电子制动力分配系统、TCS牵引力控制系统、ESP汽车动态控制系统、EBA紧急刹车辅助系统、ACC自适应巡航控制系统、EMB电子机械制动系统等[7]。这些主动安全技术绝大部分是基于对制动系统的控制而发展起来的,通过检测车辆运行状态,在车辆即将发生侧滑、倾翻时分别干预各个车轮的制动,使车辆脱离危险。当事故发生时,存在由于驾驶员经验不足,猛打方向的情况,这样会增加脱离危险的难度。因此仅仅对车辆制动系统的干预显然是不够的,如果能够同时对转向系统也进行干预,那么车辆的安全性能将会大大提高。

同制动系统可单独对某一车轮实施制动一样,四轮转向系统各个车轮的转向也是独立控制,这就为二者的配合提供了基本条件。当车辆出现侧滑或侧向加速度过大时,ECU能够同时控制制动和转向系统,对外侧车轮进行制动并使车轮朝外侧偏转,以减小车辆侧向加速度。

参考文献

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[2]魏东.后轮独立控制的四轮转向系统研究[D].重庆:重庆交通大学,2 011.

[3]邬华芝,魏晓静.轮式车辆转向梯形机构的图解解析法[J].工程机械,1999,30(8):18-20.

[4]张亮.日产电控转向:颠簸路面也能稳定畅行[J].汽车维修,2014(3):6-7.

[5]王建胜.汽车四轮转向运动规律分析[J].专用汽车,2004(5):23-25.

[6]郭孔辉,轧浩.四轮转向的控制方法的发展[J].中国机械工程,1 998,9(5):73-75.

汽车四轮转向的最优控制分析 篇6

1.1 我国汽车四轮转向技术的发展现状

汽车四轮转向系统的实现方式在结构上可以分为机械式、液压式、电动式以及复合式。关于汽车四轮转向的研究,许多学者一般以线性控制理论为基础,进行四轮转向和主动前轮转向的控制算法。而我国的汽车工业发展起步较晚,四轮转向技术的研究也较为缓慢。但是,随着科学技术的不断升级发展,我国在车载模型研究控制方法、横摆角速度信号的测量上实现了低成本、高效率、准精度的突破。同时,对于4WS车辆的操作稳定性以及鲁棒性方面的研究在最优随动控制上都取得了重大进展。特别是基于质心侧偏角的最优控制算法也取得了突破发展。

1.2 我国汽车四轮转向技术的发展趋势分析

1.2.1 汽车四轮转向研究存在的发展问题

国内对于汽车四轮转向的研究发展起步较为缓慢,在机械、液压、机电等方面的研究涉及甚少。在汽车四轮的转向研究上,从理论研究到实际工程的研究上,必须重视后轮转向执行的相关研究。它的好坏直接决定着汽车能否发挥其在动力转向方面的优势。后轮转向的性能研究的成功直接关系到汽车企业生产制造的成本低廉、安全可靠等方面的内容。除此之外,还要考虑到轮胎非线性特性对于汽车四轮转向控制的影响,在进行四轮转向汽车状态的估计的研究上,也要对于摆角速度、前后轮转角、质心侧偏角以及路面系数等等都要进行测量。同时,要建立四轮转向控制系统内外环联合控制仿真平台,不断将整车的性能最优控制系统化都是汽车四轮转向当前面临的发展问题。

1.2.2 汽车四轮转向今后的研究发展方向

目前,基于V模式的开发设计被很多汽车开发商所应用,在硬件仿真技术方面也不断升级更新。因此,在后续的汽车四轮研究方向中要不断将新概念的开发设计流程不断推广使用,结合硬件在仿真技术设计出更加准确的反映车辆运动状态的仿真平台。

2 我国汽车四轮转向的最优控制

2.1 关于轮胎侧偏特性对于转向性能的分析

2.1.1 汽车轮胎侧偏刚度对控制系统设计的影响

汽车轮胎的侧偏性是汽车稳定操作的重要因素,侧偏特性主要是指汽车运动过程中偏力、回正力矩与侧偏角之间的关系。侧偏力与侧偏角的符号相同,路面摩擦系数为特定的数值时,当侧偏力较大时,侧偏角则以较大的速率增长。曲线的斜率逐渐减小时,就会导致轮胎在接地面处发生部分的侧滑。最大侧偏力的值越大,汽车的极限性能就越好,汽车能够在正常的轨道上行驶。同时,值得注意的是,轮胎侧偏刚度超过线性区[1],轮胎的刚度会变小,而需要四轮转向控制策略计算出较大的车乱转角,使得较大的轮胎侧偏力来保持汽车的稳定性和安全性。

2.1.2 轮胎侧偏刚度的分区和设定

在汽车四轮转向系统中,汽车轮胎侧偏刚度主要的影响因素是轮胎气压、垂直载荷以及路面摩擦系数的影响。当预知路面附着系数的前提下,可以根据系数基础下的轮胎侧偏刚度特性对于车辆进行控制,可以采用最小二乘法对于所划定的轮胎侧偏刚度进行计算,从而根据实际的数学计算得出最优化的问题。

根据魔术轮胎模型计算出来的刚度特性曲线,得到如下的计算效果[2]。

2.2 关于四轮转向数学模型的建立

2.2.1 二自由度的汽车四轮转向动力模型的简述

二自由度车辆模型可以方便快捷的说明车辆操作系统在动力发展方面的特征,对于车辆在转向过程中的车辆不足转向以及转向过度的特性具有实际的作用。二自由度车辆模型对于汽车控制来讲是一个简单的实用的数学模型下图为计算汽车自由度的动力学方程。

二自由度汽车受到的外力沿轴方向的合力与绕质心的力矩和为[3]

式中,,为地面对前后轮的侧向反作用力,即侧偏力;为前轮转角。

考虑到很小,上式可以写成:

2.2.2 关于二自由度四轮转向权模型

在汽车二自由度四轮转向权模型建立时,一定要充分考虑轮胎侧偏刚度非线性特性的车辆运动情况。通过相邻的两个轮胎侧偏刚度之间的用权函数来解决,从而实现车辆转向过程中的平滑过度。为了验证权函数的选取是否合理,对于前轮单胎和后轮单胎的的偏力角变化曲线进行研究[4]。在实际研究中,为了验证二自由度权模型的准确性,可以对二自由度线性模型、二自由度权模型的仿真对比分析,能够更加准确的得到汽车的实际情况。

2.3 关于汽车四轮转向的最优控制设计策略

2.3.1 关于线性二次型最优控制

线性二次最优控制在进行线性系统研究时,方程为x(t)=A(t)X(t)+B(t)U(t)

在解决汽车四轮转向问题上寻求最优二次控制就是追寻最优控制的方法。在进行线性二次方程的计算中,要仔细考虑对终端误差的变化,严格讲终端误差的代价函数植入到方程的计算中,保证达到终端状态的误差最小化。在积分项的计算中第二项与消耗的控制中成正相关的关系,消耗的值越大,性能指标越大。总而言之,通过性能指标最小则表示用合适的控制量来保持较小的误差,最终达到能量消耗、动态误差以及终端误差的最优化。

2.3.2 四轮转向车辆理想跟踪目标设计

在关于汽车转向的四轮稳定性能的控制上,一般是保持轨迹以及运动稳定性的问题。在轨迹稳定性问题上,可以将车辆作为一个质点,通过合理解决轮胎的纵向力和侧向力决定。汽车驾驶员在行车过程中沿着车辆的纵轴线方向,能够对于车辆质心侧偏控制在合理的范围。当汽车在低速行驶时,汽车的轮胎侧偏角很小,通过控制前后轮的偏转保持轨迹的稳定。但是,无论是高速行驶还是低速行驶,质心侧偏角维持在零左右[6],一般有最佳的驾驶视野、能够更好的更完整的对于路面状况进行校正,得到合理的数据。

2.3.3 基于权函数四轮转向的设计研究

对于四轮转向汽车而言,在权函数四轮转向的研究上,可以通过双移线行驶对比分析进行探讨。当前后轮胎侧偏角平均值达到6度左右时,轮胎侧偏刚度实现了从线性区到缓平区的变化。一般来讲,四轮转向车辆的侧向加速度比前轮转向汽车要小,然而前轮转向汽车的质心偏角相对较小,这样车辆能够在行驶过程中,更加接近期望的目标轨迹。同时,当四轮转向汽车以80km/h行驶时[7],汽车的前轮转向基本能够实现期望的行驶性能。

3 探析汽车四轮转向的最优控制的现实意义

四轮转向汽车在稳定汽车操作,提高汽车动力性能方面具有潜在的研究价值和应用发展前景。研究汽车四轮转向的最优控制,不仅是提高汽车操作稳定性,保证汽车在低速行驶的灵活性,同时研究汽车四轮转向对于高速行驶的汽车的稳定性和安全性具有重要的意义。

参考文献

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[6]王纪瑞,左曙光.四轮转向汽车二次型最优控制策略研究[j].佳木斯大学学报(自然科学版).2010年01月15日版.

四轮汽车 篇7

在目前的四轮定位检测中, 大部分采用激光式和红外线式四轮定位仪。这两种四轮定位仪在检测精度以及使用方便性上较以往的水准式、光学式和拉线式四轮定位有了很大的提高, 然而在实际使用中, 它们还存在以下缺点:

(1) 结构复杂, 制造困难。

(2) 成本高, 维护性差。

(3) 操作繁琐, 检测速度慢。

为此, 本文提出了利用计算机视觉检测四轮定位的方法。该方法在检测原理上与传统的四轮定位仪有着质的区别。

2 计算机视觉检测四轮定位的数学模型

2.1 坐标系

图像坐标系:摄像机采集的图像以BMP文件格式存储于计算机中, 图像的左上顶点为坐标原点, 图像坐标系的横坐标和纵坐标分别平行于图像的横边与竖边, 每一像素的坐标 (u, v) 分别表示该像素的列数和行数。为了用物理单位表示每个像素的位置, 还需要建立以毫米为单位的图像坐标系, 该坐标系以图像中心点为坐标原点, x和y轴分别平行于u和v轴。

摄像机坐标系O-XcYcZc:以摄像机光心为坐标原点, Xc和Yc轴与图像坐标系的x和y轴平行, Zc轴为摄像机光轴, 它垂直于图像平面。

世界坐标系O-XwYwZw:在检测环境中任选一基准坐标系, 称为世界坐标系, 用它来描述摄像机的位置。

2.2 摄像机模型

摄像机模型采用针孔模型表示, 任一空间点P在摄像机坐标系中的坐标为 (Xc, Yc, Zc) , P点在图像上的投影点为p, p点在图像坐标系中的坐标为 (x, y) 。二者之间存在如下关系:

x=fXcZcx=fYcZc (1)

其中f表示摄像机焦距。

2.3 车轮的运动规律

车轮的运动可以唯一分解成一个绕坐标原点的轴的旋转和一个平移。假设平移在旋转之后。设车轮运动前后的一对对应点是P和P′, 它们的坐标分别是 (Xc, Yc, Zc) T和 (X′c, Y′c, Z′c) T, 那么有下列变换公式:

P′=RP+T (2)

其中, R是一个3×3的旋转矩阵;T是一个三维向量, 称为平移向量。旋转矩阵R与旋转轴以及旋转角之间有如下关系:

式中的θ为空间点绕旋转轴旋转的角度;n1、n2、n3为旋转轴的方向余弦值。

2.4 由两幅投影图像上的对应点建立的运动方程

假设f=1, 此时称图像坐标为规一化坐标, 当摄像机经过标定以后得到内部参数时, 可以将图像坐标转化为规一化坐标。本文下面的推导过程中, 图像坐标都是规一化坐标。

由公式 (1) 和 (3) 得:

x′= (r11x+r12y+r13) Zc+ΔXc (r31x+r32y+r33) Zc+ΔZcy′= (r21x+r22y+r23) Zc+ΔYc (r31x+r32y+r33) Zc+ΔZc (4)

式中rij (i, j=1, 2, 3) 为矩阵R的第i行第j列的元素。从 (4) 两式消去Zc, 得到:

(ΔXc-x′ΔZc) [y′ (r31x+r32y+r33) - (r21x+r22y+r23) ]= (ΔYc-y′ΔZc) [x′ (r31x+r32y+r33) - (r11x+r12y+r13) ] (5)

(5) 式是一个含有6个未知数ΔXc, ΔYc, ΔZc, n1, n1, θ的非线性方程。对于ΔXc, ΔYc, ΔZc, 而言它是齐次的, 所以只能求得含有比例因子的T。于是, ( 5 ) 式可认为是一个含有5个未知数的非线性方程。这样利用两幅投影图像上5个对应点, 将得到含有5个未知数的5个方程式。然后可利用迭代法求解。在实际情况下, 因为图像数据中的噪声, 我们总是寻找多于5个对应点, 并寻求最小二乘解。

2.5 车轮的定位参数的确定

当汽车向前移动一段距离时, 车轮上的点的运动分解成一个绕过摄像机坐标系原点的轴的旋转和平移。由 (5) 式求得n1, n2, n3以后, 就可以知道车轮旋转轴线与摄像机坐标系中各坐标轴Xc, Yc, Zc之间的夹角α, β, γ。如果摄像机坐标系中的Zc轴垂直于水平面向上, Xc轴指向汽车的前进方向, Yc轴垂直于OXcZc平面指向汽车左侧, 则γ-90°为车轮外倾角, 旋转轴线与OYcZc平面之间的夹角为前束角。同理, 当汽车前轮向左向或右转动一个角度时, 就可求得主销内倾角和主销后倾角。

3 实验验证

根据所建立的数学模型, 本文利用机床分度头做了几组实验 (由于篇幅所限, 实验数据略) , 实验步骤如下:

(1) 建立世界坐标系O-XwYwZw, Zw轴垂直于水平面向上, Xw轴垂直于机床分度头装夹轴线, Yw轴平行于机床分度头装夹轴线, 对摄像机进行标定, 求出摄像机的内外参数;

(2) 在分度头上装夹一根轴, 轴的另一段固定一黑色平板, 平板上标记了50个白点;

(3) 用摄像机拍下平板图像, 转动分度头夹盘20°, 拍下平板的第二幅图像;

(4) 利用摄像机内部参数将两幅图像中平板上50个对应点的图像坐标转化为规一化坐标, 代入 (5) 式求出R矩阵;

(5) 由R矩阵求出平板旋转轴线即分度头装夹轴线在摄像机坐标系中的方向向量, 然后再利用摄像机的外部参数将它化为在世界坐标系中的方向向量;

(6) 由平板旋转轴线在世界坐标系中的方向向量求出它与各坐标轴之间的角度。

按照以上步骤, 求得平板旋转轴线与世界坐标系各坐标轴之间的夹角为:

α=89.6432°

β=0.5184°

γ=90.3716°

这里误差为0.3568°, 0.5184°, 0.3716°, 系统误差主要与摄像机分辨率、摄像机标定、求解算法、标记点的选取和数量以及图像处理方法有关。

4 结论

四轮汽车 篇8

关键词：四轮定位,重要性,常见问题

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, 改善车辆的转向性并确保转向系统之回复性, 避免轴承不当受力而受损及失去精度。更可确保轮胎与地面紧密接合, 减少轮胎不当之磨耗及吃胎, 确保转弯时的稳定性。

1 四轮定位的意义

汽车悬吊系统主要的定位角度包括了:外倾角 (Camber) , 后倾角 (Castor) , 束角 (Toe) , 内倾角 (K.P.I.) , 转向时的前展 (Toe-out on Turn) 等。其意义分述如下:

(1) 外倾角 (Camber) :定义为由车前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度, 向外为正, 向内为负。其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点及施力点, 直接影响轮胎的抓地力及磨耗状况。并改变了车重在车轴上的受力分布, 避免轴承产生异常磨损。此外, 外倾角的存在可用来抵消车身荷重后, 悬吊系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化。外倾角的存在也会影响车子的行进方向, 这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯, 因此左右轮的外倾角必须相等, 在力的平衡下不致影想车子的直进性, 再与束角 (Toe) 配合, 提高直进稳定性及避免轮胎耗不均。增加负的外倾角需配合增加Toe-out;增加正的外倾角则需配合增加Toe-in。

(2) 内倾角 (K.P.I.) :定义为转向轴中心线与垂直线所成的角度。有了内倾角可使车重平均分布在轴承之上, 保护轴承不易受损, 并使转向力平均, 转向轻盈。反之, 若内倾角为0, 则车重和地面的反作用力会在车轴产生很大的横向切应力, 易使车轴受损, 转向也会变得沉重无比。此外, 内倾角也是前轮转向后回正力的来源。内倾角在车辆悬吊设计之初就已设定好, 通常是不可调整的。

(3) 束角 (Toe) :定义为由上方看左右两个轮胎所成的角度, 向内为Toe-in, 向外为Toe-out。束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势, 确保车子的直进性。Toe-in会造成转向不足, Toe-out则会增大转向过度的趋势。

(4) 后倾角 (Caster) :定义为由车侧看转向轴中心线与垂直线所成的夹角, 向前为负, 向后为正。后倾角的存在可使转向轴线与路面的交会点在轮胎接地点的前方, 可利用路面对轮胎的阻力让车子保持直进, 其原理就如购物推车的前轮会自动转至你施力的方向并保持直进一般。后倾角越大车子的直进性越好, 转向后方向盘的回复性也越好, 但却会使转向变得沈重。一般车子的后倾角大约在1~2度之间。

(5) 转向时前展 (Toe-out on Turn) :定义为转向时两前轮转向角度之差。过弯时弯内轮所转的角度通常大于弯外轮, 相差在2度左右, 其目的是在过弯时使车子能以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺利过弯。此外当弯内轮转角较大时, 阻力也较大, 阻力的不同可使车子偏向阻力大的一方使转向容易 (请想像坦克车的转弯方式) 。

(6) Off-set:Off-set定义为轮圈的接合面 (Mounting Surface) 和轮圈中心 (Center of Rim) 的距离, 往外侧方向的为正 (Positive Offset) , 往轮圈内侧的为负 (Negative Offset) 。改变轮圈的Offset会改变车子的轮距, 而轮距是指轮胎中心线间的距离, 因此若只是单纯的加大轮圈和轮胎而不改变Off-set, 对轮距并不造成影响。

若改用正的Off-set值较小的轮圈会将轮距加宽, 如此可减少过弯时车身重心的转移, 提高车子的过弯速度极限。但相对的也因为加大了转向轴中心与轮胎中心的距离, 使得转向变得困难且使转向机构负荷加重, 造成方向机连杆的变形量加大, 因此必须适度的增加Toe-in来修正。不过这都是不正常的方式, 所以应该尽可能使前轮的Off-set接近原来的Off-set值。

对后轮来说, 改用较大的轮圈时, 若不改变Off-set常会遇到轮胎内侧碰到悬吊机构的问题, 因此在不会磨到轮拱的情况下, 使用正Off-set值较小的轮圈倒是有好处的。但需注意的是对后轮为独立悬吊的车来说, 如此的改变在加速及刹车时会加大后轮Toe的变化量, 这对一般街车尚无影响, 但对赛车来说却是个大问题。我们以BMW的5系列 (E34) 为例来看看加大轮圈时Off-set应如何改变。起初原厂提供的铁圈为15*7J、Off-set 47, 铝圈则为15*6J、Off-set 36;改用17寸铝圈时, 原厂提供的是17*7.5J、Off-set 35, Racing-Dydamic提供的是前轮17*8.5J、Off-set18, 后轮17*9J、Off-set 13, HARTGE提供的是前轮17*8.5J、后轮17*9J, Off-set则皆为18。

改变Off-set也会影响轴承的负荷, 一般的车辆Off-set的设计都是以直行时最低的轴承负荷为目标, 使用正Off-set值较小的轮圈虽会稍微增大车子直行时轴承的负荷 (Off-set变化在50mm以内都不必过分忧虑轴承负荷的问题) , 但却可使过弯时的负荷减低。

2 如何选择四轮定位店家

随著悬吊系统的演进由最基本的麦花臣、拖曳臂、双A臂, 到三连杆、四连杆、五连杆、复合连杆;连杆越多、结构越复杂, 相对的对于四轮定位角度的要求也就越高, 因此会出现某种车型指定的四轮定位仪器, 四轮定位仪器并非用来调整、改变定位角度, 他只是用来量测定位角度供技师参考, 技师以仪器所量测出的角度和原厂所定的角度比较, 若超出设计容许范围则则进行调整或更换部份机件, 以求回复原设计角度。所以当你在选择四轮定位店家时, 必须记得定位仪器的优劣固然重要, 但调整定位角度的“人”更是重要, 经验和技术兼备的技师配合先进的仪器才是最佳的选择。

3 常见的定位问题

在日常的行车中如何去判断底盘、悬吊的异常, 并判断其发生的原因, 我想是读者最想知道的, 在此就提出几个典型的问题供大家参考。直进性不良:行驶时偏左或偏右, 或是行驶时方向并不偏斜, 但方向盘不正, 这通常是典型的定位问题, 但轮胎磨耗不均或左右轮用了不同型式的轮胎也会影响车子的直进性。

直进性不佳的问题中较恼人的大概要算是直行时方向盘会随著路面时而为正、时而产生小角度的偏差, 方向盘总无法“安定”的待在原地, 其中最可能的原因就是左右轮后倾角 (Caster) 有所偏差, 造成左右轮回复力的不同, 在两力不平衡的情况下自然易受路面的影响。

方向盘的抖动:方向盘的抖动除了因传动轴磨损所造成外 (FF车) , 绝大部分是因为轮胎及轮圈的问题所导致的。胎压太高或轮圈变形都会造成全车的抖动, 轮胎的真圆度不佳及平衡度不准确, 更是造成方向盘抖动的主因。此外刹车碟盘不平造成刹车时的抖动, 及左右轮刹车力不均等造成刹车时行进方向的偏斜都不是四轮定位能为你解决的。

4 四轮定位Q&A

4.1 四轮定位需要多久做一次?

依使用情况底盘及定位最少应每半年检查一次, 若有角度已超出基准容许值, 就应藉由调整或更换部份零件来使其回复正确的角度。

4.2 常见的定位问题有哪些?

最常见的定位问题就是因常时间震动造成的Camber及Toe角度的误差, 以及行经凸起路面及窟窿所造成Caster的变化。

4.3 如何察觉定位角度的异常?

一般说来会发觉定位异常而求助的车主, 约有60%是因为直行性不良, 方向盘角度偏一边, 其次是因为方向盘抖动的, 还有就是行驶一段时间后发现轮胎磨耗不平均。

4.4 加大轮圈尺寸 (Inch-Up) , Off-set改变时定位角度是否要配合做修正?

加大轮圈尺寸时应尽量使用与原始尺寸轮圈相同Off-set, 以确保底盘能保持原有的性能。但目前市场上的产品因受限于轮圈厂商所提供的的产品形式有限, 及美观上的考量, 所以你换轮圈时对方都会建议你换上正Off-set值较小轮圈, 只要相差不大而且不会磨到轮拱, 则只需将Toe-in稍微增加即可。

4.5 改用短弹簧降低车身时, 是否会改变定位角度, 又该如何修正?

四轮汽车 篇9

科学技术的进步, 使得汽车工业得到了迅速发展, 人们对于汽车的结构设计提出了更高的要求, 要求汽车在行驶过程中必须具备安全性、稳定性和舒适性。针对这种情况, 相关技术人员开发出了汽车悬挂系统, 其作用主要是增加驾驶员的舒适感、稳定感以及安全感, 与避震系统一起, 即使在颠簸不平的路面, 也可以使得车身基本保持在一个平面。悬挂系统的应用, 需要对汽车前后轮的倾角进行设置和约束。但是汽车在使用过程中, 由于各种因素的影响, 其车轮的定位参数会出现一定的变化, 影响汽车的稳定和安全, 需要对车轮进行重新定位。

1 四轮定位概述

四轮定位, 是指以汽车的四个轮胎的参数为依据, 通过相应的调整, 确保车辆处于良好的形式状态, 并具备一定的可靠性。四轮定位的前身是前轮定位, 对于汽车而言, 其转向车轮、转向节以及前轴, 在安装时都具有一定的相对位置, 叫做转向车轮定位, 也称前轮定位。但是, 现代汽车中独立悬挂装置的存在, 使得前轮定位的方法已经不能满足实际需求, 需要更加精确地对四轮进行定位。因此, 在两个后轮之间, 也设置有与后轴之间安装的相对位置, 称为后轮定位, 前后轮定位相互结合, 就是四轮定位。四轮定位在汽车维修中的作用是十分巨大的, 主要表现在以下几个方面:

1) 提高汽车行驶的安全性;

2) 减少行驶过程中轮胎的异常磨损;

3) 避免汽车在直线行驶过程中出现偏差;

4) 强化汽车驾驶的控制感;

5) 减少汽车发动机的燃烧消耗, 更省油;

6) 降低悬挂件的损耗。

2 四轮定位在汽车维修中的应用

2.1 定位需求

通常情况下, 汽车产品在出厂时, 都会经过相应的技术检验和调整, 对四轮的定位角度进行合理设置, 以保证产品的质量和行驶安全。但是, 汽车在使用一段时间后, 由于悬架和轮胎等的磨损、变形等, 会使得四轮的定位参数出现变化, 从而导致汽车的操控稳定性下降。一般情况下, 满足以下几种情况的任意一种, 就需要重新进行四轮定位:

1) 汽车使用超过半年, 或者行驶超过1万公里;

2) 车轮出现异常磨损或者更换了新轮胎;

3) 在驾驶过程中明显感到方向盘出现抖动或跑偏的现象;

4) 汽车在直线行驶过程中出现晃动、偏移或者过度颠簸;

5) 悬架或者转向系统更换新零件;

6) 出现碰撞事故进行维修后。

2.2 定位方法

对于现代汽车维修而言, 在进行四轮定位时, 可以根据实际情况选择恰当的检测方法, 对四轮定位参数进行检测。常用的检测方法包括:动态检测, 在侧滑试验台上完成, 操作车辆按照一定的车速通过检测设备, 利用检测设备对车轮产生的侧向力或者侧滑量进行测量, 从而对车轮的定位参数进行确定。这种方法适用于四轮定位参数变化较小, 难以明显察觉的情况。但是, 相对而言, 只能针对车轮的外倾角与车轮前束之间的调整关系的合理性进行检测, 无法对定位参数是否存在于规定范围进行确定, 存在一定的局限性;静态检测, 指通过四轮定位仪进行检测, 确保汽车处于静止状态, 使用定位仪对车轮的定位参数以及相互之间的关系进行确定。在检测前, 需要确保汽车处于一个良好的状态, 如空载, 悬架系统无异常、转向系统无损伤等, 以确保定位的精确性。

2.3 定位流程

在实际操作中, 需要按照规范化的流程进行检测, 以确保定位结果的准确性。

在对汽车进行四轮定位前, 需要向驾驶员详细询问车辆的信息以及最近的驾驶感受, 要明确车辆平时的使用情况, 如负载、行车路面状况等, 尤其要了解车辆近期是否出现过碰撞或者更换零件的情况。充分了解相关信息后, 需要对车辆进行试驾, 亲身感受和确认驾驶员提出的问题, 必要时可以请驾驶员一同试车。在试驾完成后, 对车辆存在的问题进行明确, 对可能的原因进行预估, 同时, 利用相应设备, 将车辆停放在地沟或者举升平台上, 确保检测和操作的空间, 需要注意的是, 在对车辆进行停放时, 要保证车轮位于转盘的中央。然后, 对汽车轮胎的胎纹进行检查, 明确其磨损状况, 从而对问题的所在进行判定。如果轮胎磨损严重, 则应该建议车主对轮胎进行更换后再定位, 避免重复定位造成的不便。

利用专业的工具和设备, 对汽车的悬挂系统进行检查, 查看其是否存在严重磨损或损坏, 并及时进行修理, 确保定位的准确性。同时, 需要对车身高度、荷载情况、轮胎气压等进行全面检查。在检查完成后, 将四轮定位仪安装在检测位置, 并做好固定工作, 避免脱落。使用定位仪对轮胎的外倾角、后倾角和前束进行测量, 与之间发现的问题进行对比, 分析造成四轮定位参数失准的原因, 并及时进行解决。在对问题进行解决后, 需要重新调整四轮定位。在调整过程中, 需要按照一定的顺序, 一般来说, 先调后轮, 再调前轮, 后轮的调整按照外倾角、束角的顺序, 前轮的调整则按照主销后倾角、外倾角、束角的顺序。需要注意的是, 在对前轮前束进行调整时, 应该将方向盘摆正, 并采取相应的固定措施。

在调整完成后, 需要再次进行试车, 确认定位的质量, 检查车主提出的问题是否得到了解决, 是否存在新的问题, 如果必要, 则应该进行重新定位, 直到汽车处于一个良好的状态, 所有缺点都能够得到改善。

3 实例分析

某上海大众轿车, 在行驶20000km后, 出现轮胎的异常磨损, 在直线行驶过程中, 有向右侧偏移的倾向, 同时方向沉重。向车主询问, 得知汽车之前曾经对前束进行过调整。经专业检测人员检测后, 发现前束值太负。对其进行调整后试车, 发现问题并没有得到很好的改善。对汽车进行全面检测, 发现可能是由于曾经经受冲击的缘故, 汽车的四轮定位参数都发生了相应的变化, 采用四轮定位仪对其进行检测, 由结果看出, 车辆前轮外倾角严重超出出厂规定范围, 两边的前束也存在一定的问题。结合实际情况, 对其进行定位调整, 将前轮外倾角调整为-0°13′, 前束值调整为-0°8′, 然后重新进行试车, 故障消失, 同时车辆没有出现新的问题。

4 结语

总而言之, 四轮定位对于汽车的稳定运行有着非常重要的作用, 不仅关系着车辆行驶的舒适度和稳定性, 更关系着行车安全, 需要引起驾驶员的重视, 定期结合实际情况, 对车辆的四轮定位参数进行检查和调整, 以确保车辆始终处于正常的状态, 保证行车安全。

参考文献

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