1、任务八 汽车四轮定位检测汽车一般在下列情况下要进行车轮定位：1）直线行驶时需紧握方向盘，否则汽车会跑偏。2）前轮或后轮出现单侧磨损或快速磨损。3）转向时方向盘太重、太轻以及快速行驶时方向盘发抖。4）当车辆发生碰撞事故维修后。5）更换轮胎、悬架、转向及有关配件后。6）新车行驶3000km以及每行驶10,000km后。1. 主要定位参数1）主销后倾角l 定义：从汽车的侧面看，转向轴中心线与竖直线所成的夹角称为主销后倾角。规定主销后倾为正，主销前倾为负。l 作用：当汽车行驶中，转向轮偶然受外力作用而稍有偏转时，主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正，可保证汽车直线行驶的稳定性。l 主销后倾
2、角过大：转向后方向盘回正性好，但会造成转向沉重。主销后倾角过小：转向后缺乏方向盘自动回正能力，引起前轮摆振，转向盘摇摆不定，驾驶员失去路感，车速高时发飘。左右车轮主销后倾角不相等：车辆会朝着主销后倾角小的一侧跑偏。 1.1 车轮定位参数图11 车轮主要定位参数（a）（b）（c）前束角前束角2）主销内倾角定义：从汽车的前面看，转向轴中心线与竖直线所成的夹角称为主销内倾角。规定主销内倾为正，主销外倾为负。作用：使转向轻便，并且使前轮转向后也产生回正力矩。l 主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正的作用，但主销后倾的回正作用随车速增大而增大，高速时起主导作用。主销内倾的回正作用与车速无关，低速起主
3、要作用。l 主销内倾角过大时，转向时会使轮胎磨损加剧。 3）车轮外倾角 定义：从汽车前方看轮胎中心线与竖直线所成的角度称为外倾角。规定车轮外倾为正，车轮内倾为负。作用：防止车辆满载时，悬架变形造成车轮内倾，避免轮胎偏磨损和减轻轮毂轴承的负荷。同时，可减少前轮纵向旋转平面接地点至主销中心线延长线与地面交点的距离，从而使转向轻便。l 车轮外倾角太大时，会造成轮胎外侧出现单边磨损；悬架系统零件磨损加剧；车辆会朝着外倾角较大的一侧跑偏。l 负外倾角太大时，会造成轮胎内侧单边出现磨损；悬架系统零件磨损加剧；车辆会朝着负外倾角较小的一侧跑偏。4）前束角定义：从汽车的正上方向下看，轮胎中心线与汽车纵向几何中
4、心线之间的夹角称为前束角。规定两轮前边缘距离小于后边缘距离为正，反之为负。负前束也叫前张角。两个车轮的前束角之和，即两个轮胎中心线的夹角称为总前束。作用：消除车轮外倾造成的不良后果，减轻轮毂外轴承的压力和轮胎的磨损。l 前束角太大时，会造成轮胎外侧羽毛状磨损，羽片状磨损的尖部指向汽车纵向轴线，当用手从内侧向外侧抚摸，胎纹外缘有锐利的刺手感觉；另外会造成转向不稳定，车轮发抖。l 负前束太大时，会造成轮胎内侧羽毛状磨损，羽片状磨损的尖部背离汽车纵向轴线，当用手从外侧向内侧抚摸，胎纹外缘有锐利的刺手感觉；并且转向不稳定，车轮发抖。2其它定位参数1）推力角定义：汽车后轮行进方向（即推力线，也称推进线）
5、与汽车纵向几何中心线形成一个夹角，这个夹角称为推力角（也称推进角）。汽车纵向几何中心线是指通过汽车前桥和后桥中心的直线。推力角的正负号规定：推力线左偏时，推力角为正，反之为负。l 推力线一般是指汽车后轮总前束夹角的平分线。根据定义，推力角在数值上等于后轮左右两轮前束之差的一半。l 推力角是一种故障状态参数。汽车行驶时，推力角会使后轮沿推力线给汽车一个纵向的偏转力矩，造成轮胎异常磨损、车辆跑偏，严重时将发生后轴侧滑甩尾等危险情况。图12 推力角（a）（b）推力线推力角前前力线推推力角后轴安装偏斜（图32a）、左右后轮前束角不等（图32b）都会产生推力角。2）轴距差l 两前轮中心的连线与两后轮中心
6、的连线之间的夹角称为汽车的轴距差。规定当右侧车轮的距离比左侧车轮的距离大时，轴距差为正，反之为负。l 轴距差也是一种故障状态参数，一般是由于车身撞击而形成，达到一定程度车辆将出现跑偏，跑偏方向朝向轴距较小的一侧。3）轮距差l 左侧前后两轮中心的连线与右侧前后两轮中心的连线之间的夹角称为汽车的轮距差。规定后轮轮距比前轮轮距大时，轮距差为正，反之为负。4）退缩角两前轮中心连线与推力线的垂线之间的夹角称为前退缩角。两后轮中心连线的垂线与推力线之间的夹角称为后退缩角。规定右轮在左轮后面时退缩角为正，反之为负。推力线后退缩角轮距差轴距差前前前退缩角（a）（b）图33 轴距差、轮距差和退缩角5）转向前展角
7、车轮在转弯时两前轮的转角之差称为转向前展角（也称转向角、转向前张角）。通常将转向20的转向前展角作为测量值。转向前展角图14 转向前展6）包容角）包容角 从汽车的前面看，主销轴线与车轮轮胎中心线之间的夹角，称为包容角。在数值上等于主销内倾角和车轮外倾角之和。作用：为了在转弯时使汽车以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺利转弯，避免侧滑引起的轮胎过度磨损。l 汽车使用时，由于前轮的碰撞冲击、经常采用紧急制动等原因引起转向梯形的变形，使转向前展角超过标准值。此时，车辆在转弯时轮胎会发出尖锐噪声，造成汽车在转向行驶过程中前轮异常磨损、操纵性变差。l 一般来说，转向前展角是不可调整的，只能通过更换零件改正缺陷
8、。3定位基准线的选择定位基准线的选择现代四轮定位方法现代四轮定位方法是：先测量推力角，确定推力线与几何中心线相对位置，然后调整后轮前束使推力线与几何中心线重合。前轮前束的调整用重合的推力线和几何中心线为参考基准。4定位参数的关联性定位参数的关联性改变车轮外倾角可同时改变主销内倾角。改变前束角会变动车轮外倾角。改变前束角时车轮绕主销转动，由于主销后倾角的影响，使车轮外倾角发生变动。改变后轮前束会影响前轮单轮的前束。现代四轮定位采用后轮推力线定位方法确定前轮前束的。如果后轮前束改变，推力线会发生变动，前轮总前束虽不会因此而改变，但两个单轮前束会发生变动。1）按出现的先后情况看：气泡水准式、光学投影
9、式、拉线式、PSD式、CCD式、3D影像式等形式的车轮定位仪。l 气泡水准式定位仪、光学投影式定位仪，它们属于普通的机械或光学仪表，测量精度低，仅前轮定位 。l 拉线式、PSD式、CCD式、3D影像式：属于电脑式四轮定位仪，它们均应用计算机技术和精密传感技术，由装在车轮上的传感器将车轮定位角的几何关系转化成电信号接入微机进行处理，分析和判断，然后由显示器显示和打印机打印输出，并且可以同时进行四轮定位。1.2四轮定位仪的分类四轮定位仪的分类 2）对于电脑式四轮定位仪，如果按传感器机头之间、传感器机头与主机之间的通信方式不同，又分为：有线式和无线式两种。无线式又分红外光和蓝牙通信两种形式。l 有线
10、式采用电缆传输，传输稳定可靠，但使用不方便，并且线本身容易被拉、压、折断，更换电缆成本高。l 红外光传输使用方便，但容易受遮挡，对环境要求较高。 l 蓝牙通信是一种开放的低成本、短距离的无线连接技术。使用方便，寿命长，通信稳定可靠。蓝牙无线部分十分小巧，重量轻，可穿墙通信，只是在穿越障碍时，会损失功率，使通信距离缩短。 1.3 四轮定位仪的结构和检测原理四轮定位仪的结构和检测原理1. 四轮定位仪的结构。（1）定位仪主机 由机柜、计算机、主机接口和打印机组成。计算机内有四轮定位专用软件，计算机硬盘中存有各种车型定位参数的数据库和操作帮助系统等。（2）传感器机头l 传感器机头是四轮定位仪的核心部件
11、。上面标有在车轮上的安装位置，各自不能互换。如果更换任一传感器机头则需要对所有传感器机头重新进行标定。l 传感器机头内主要有控制板、信号光源、位置传感器、倾角传感器、通信装置、电源等。（3）通信系统 实现传感器机头之间、传感器机头与主机之间的数据传递，采用电缆、红外光、蓝牙通信技术 图15 四轮定位仪2345（a）（b）67（4）轮辋夹具）轮辋夹具1-调节手柄 2-传感器紧固螺栓 3-光杆 4-传感器安装轴销 5-丝杆6-轮爪7-锁紧螺钉a）三爪夹具 b）四爪夹具图16轮辋夹具（5）转盘转盘由固定盘、活动盘、扇形刻度尺、游标指针、锁止销和滚珠等组成1-固定盘2-活动盘3-滚珠4-指针5-刻度尺
12、图17转盘的结构（6）附件 包括转向盘锁定杆、制动踏板固定杆等，如图 39所示。 图19转向盘锁定杆（a）和制动踏板固定杆（b）2. 四轮定位仪的检测原理 红外8束、16传感器封闭测量 左前轮右前轮左后轮右后轮转盘图110测量场的形成 传感器机头各传感器：l 大箱体内的位置传感器用于测量水平纵向的定位角，又称前束传感器；小箱体内的位置传感器用于测量水平横向定位角，又称横角传感器。l 两个倾角传感器互成90放置，其中，外倾角传感器能直接测量车轮中性面的倾角，用于车轮外倾角和主销后倾角的测量。主销内倾角传感器则通过测量车轮平面绕转向节轴线的相对转角，计算出主销内倾角的大小。前束传感器大箱体小箱体外
13、倾角传感器主销内倾角传感器横角传感器图111 四轮定位仪各传感器的位置滤镜聚焦镜片红外线fx线阵CCD红外线发射管传感器机头1传感器机头2fxarctan传感器机头2偏离零线某一角度，成像点到零点的距离为x，聚焦镜片的焦距为f，则传感器机头2的偏角为 图112 入射光角度的测量原理倾角传感器种类：摆锤式、液体可变电容式、可变磁阻式及硅集成电路等形式。特点：均以重力方向作为参考基准，测出传感器机头外壳随着车轮偏转的角度。倾角传感器摆锤摆臂传感器机头外壳图114 摆锤式倾角传感器的测量原理以CCD四轮定位仪为例 1. 前束和推力角、轴距差的测量原理l 在车轮前束检测前，应保证车体摆正且转向盘位于中
14、间位置。传感器机头上的CCD传感器的零点位置，表示前束或横角为零时对应传感器机头红外发射管的光点成像位置，其位置在设备标定时已进行确定。l 当车轮（如左右前轮）存在前束时，左后轮其传感器机头上红外发射管的光点，在左前轮测量机头的前束CCD传感器上的成像位置会偏离零点位置形成一个偏差值，测出左前轮的前束角1；右后轮其传感器机头的光点在右前轮测量机头的前束CCD传感器上的成像位置，也形成一个偏差值，同理测出右前轮的前束角2，如图315所示。1. 4 车轮定位参数的测量原理右前轮左后轮右后轮转盘前束CCD传感器左前轮横角CCD传感器前束CCD传感器横角CCD传感器前束测量光点前束测量光点图115前束
15、的测量l 同理，通过安装在前轮机头发出的红外光束照射在后轮测量机头的前束CCD传感器上，可测出后轮前束角的大小和方向，而左右后轮前束角的差值即反映了推力角的大小和方向。l 如果同轴左、右轮测量机头的横角CCD传感器测量的角度与用前束CCD传感器测得的前束角不相等，如图316所示，说明左右两车轮不同轴，则同轴左右轮的轴距差为 = 横角CCD传感器横角测量光点图116轴距差的测量2车轮外倾角的测量原理 车轮外倾角是转向盘位于中间位置的车轮倾角，可由传感器机头内的外倾角度传感器直接测出。3主销后倾角和主销内倾角的测量原理 主销后倾角和主销内倾角不能由车轮的静止状态直接测出，只能采用建立在几何关系上的
16、间接测量。（1）主销后倾角的测量原理Oyxl 由于转向节轴线是车轮的旋转轴线，与车轮中性面垂直，当前轮存在外倾角时，转向节轴线并不与地面平行。当车轮处于直线行驶位置时，转向节轴线与水平平面的倾角亦为。 l 以左前轮为例， AB代表主销中心线，假设主销内倾角=0，主销后倾角为，AC为转向节轴线，前轮外倾角为。当车轮由直线行驶位置，绕AB轴在向左或向右各转规定角度，转向节轴线由AC转至 AC或AC。AC和AC对水平面的倾角分别是和。则，且满足一定的函数关系：=f（，），当为一定值时，和决定于主销后倾角的大小。因此，通过传感器机头外倾角传感器测出前轮外倾角和，可测得主销后倾角。OABCCCzx（2）
17、主销内倾角的测量原理l 仍以左前轮为例。假设主销后倾角=0，主销中心线AB与Oz的夹角为主销内倾角。若前轮在水平平面内向右转动规定角度后，转向节轴线OC绕AB轴转至OC，由于主销内倾角的存在，车轮上的最高点发生变化，D点变成M点（图318b），即车轮平面在绕AB转动时，发生绕自身转向节轴线相对转动，其转角为。此时，取决于、和，即满足一定的函数关系：=（，），由于车轮外倾角已测出，为定值，所以角仅取决于，即满足=（）。这样，通过传感器机头的主销内倾角传感器测出角，即可反映主销内倾角度值。ABzCCCDDDMNCCC(a)(b)图118主销内倾角的测量原理图 测量时，一般也是将前轮向左转角，则转向
18、节轴线AC转至AC，再将前轮向右转2角，转向节轴线转至OC，车轮平面绕转向节轴线则转过了2角。这一测量方法使测量灵敏度和读数精度提高，而且消除了主销后倾角对测量值的影响。4转向20时前张角的测量原理l 为了检测汽车转向梯形臂与各连杆是否发生变形，在四轮定位仪中均设置转向20前张角。测量方法如下：右前轮向右转 20读取左前轮下的转盘上的刻度值X，则20X即为所要检测的转向20时前张角。 5轮辋偏摆补偿原理l 由于汽车使用过程中造成的轮辋钢圈变形，造成轮辋转动过程中，轮辋端面左右偏摆。l 夹具精度的限制也不可能使轮爪支承点组成的平面与车轮轴心线绝对垂直。l 此两项误差引起的“摆差”，造成轮辋夹具轴
19、销与车轮旋转平面不垂直而形成一定的夹角，且该角随夹具安装在轮辋上的不同位置而随机变化。由于外倾角和前束角本身为微小值（分别为12和540）当轮辋偏摆严重时，会影响车轮定位数据的准确性，甚至得出错误的测试结果。所以在测量车轮定位参数前，应对轮辋偏摆进行补偿。l 如图319，当传感器机头与夹具装在具有外倾角的汽车转向轮上后，由于摆差的影响，车轮中性面AB与传感器机头的侧平面CD不平行，向外倾斜角，待倾角传感器的摆锤回位到铅垂位置后，传感器输出值为0时。则0=+ （13） 由于角是未知量，并随夹具在轮辋上的安装位置随机变化，因此无法测得外倾角。l 解决办法是：将传感器机头与夹具中心轴线的紧固螺栓松开
20、，将夹具随车轮一起绕车轮轴线转动180，再将传感器机头与夹具旋紧（测量单元保持纵向水平），倾角传感器测量值为180，则 180=- （14）ABCDABC0倾角传感器（a）（b）D180图119 轮辋偏摆补偿原理l 由（13）（14）式可知车轮外倾角真实值为车轮在0和180两位置测量值的算术平均值，即=（0+180）/2 （15）l 同理，车轮在上述0位置时，车轮向左右方向上偏斜角，CCD前束传感器测得角为0=+。将车轮绕轴线转180，前束传感器测量值为180=+，则前束角为=（0+180）/2 （16）l 可见，轮辋偏摆补偿是通过将车轮举起，测量初始位置0和旋转车轮180两点位置外倾角和前束
21、角的变化，从而计算出它们的真实值。这种补偿取点方式称为两点180补偿方式，也有的定位仪采用四点90补偿方式，即选取0、90、180和270四个位置进行测量。1 症状询问和车况检查症状询问和车况检查仔细倾听并记录司机对车辆不适症状的描述，如转向沉重、跑偏和磨胎问题等。引起这些症状的原因除了四轮定位问题还有很多，四轮定位应放在消除其他因素之后进行，否则检测数据不准确，四轮定位没有效果。通常需进行以下检查： 检查轮辋和轮胎情况检查轮辋和轮胎情况 包括胎压是否符合要求包括胎压是否符合要求，前后轮两边花纹是否相同，轮胎磨损是否一致，轮辋变形情况等。轮胎变形或严重磨损应更换再做四轮定位。 检查转向系情况检
22、查转向系情况 包括转向器、传动机构是否有间隙等。 检查悬挂部件检查悬挂部件 包括减振器是否失效，减振弹簧是否折断或变形等。 检查车轮动平衡检查车轮动平衡 排除车轮动不平衡后再进行四轮定位检测。1. 5 四轮定位仪的使用2检测前的准备工作根据汽车的轴距和轮距确定转盘和后滑板的位置，保证转盘和后滑板在同一水平面，避免倾角测量产生误差。检查转盘的销止销是否销好，将被测车辆开上举升机。车辆停稳后，轮胎应在转盘和后滑板的中心。车辆熄火后，拉上驻车制动器手柄。按四轮定位仪的使用要求安装夹具和传感器机头，然后挂上安全钩，检查卡具是否安装牢固。将四个传感器按照对应车轮的位置安装到卡具上，拔掉转盘和后滑板上的固
23、定销。使传感器上的水平气泡处在中央的位置，保证传感器机头处于水平位置。3按四轮定位仪基本操作流程开机及车型选择：启动电脑，运行四轮定位仪专用软件，显示器屏幕出现系统主界面和主菜单。一般包括客户信息、车型选择、系统设定和帮助等项目。客户信息可以任意选择要输入的项目，车型选择选定后可显示该车型的标准数据。轮辋偏摆补偿。l 偏摆补偿后，拉紧驻车制动器，用制动踏板固定杆固定制动踏板，防止车辆落下后滑动。慢慢放下车辆，用力压几次车身前部和后部，使汽车车轮处于自由状态 。如果车辆轮辋良好，可以跳过补偿程序直接进行测量调整。定位检测：l 进入定位检测程序后，屏幕上会出现方向盘对中提示图案。先使方向盘对中，此
24、时进行前轮前束、后轮前束的测量，同时测出车轮外倾角。l 按照提示用转向盘转动前轮向右转10或20转角，用键盘或传感器机头的按键进行确认，再向左转动前轮10或20转角，并进行确认，最后回到对中位置，即初始位置。再进行确认。系统通过测量转向时左右两个转角位置的目标值，测出主销内倾角、主销后倾角。注意在转向时，车轮的转动将影响以上测量结果，必须锁好制动踏板固定杆。在以上过程中，禁止调整已经设定好的传感器水平位置，且转角盘归0，传感器水平泡应处于中心位置。l 测量结束后，屏幕自动显示出所有的测量数据。如果测量出的数据中，可调数据有超出允许范围的，则可进入到定位调整的步骤。定位调整：l 做定位调整前，先打正方向盘并将方向盘锁止，再升起举升机到合适调整的高度，将举升机锁止在水平安全位置。以保证后轴调整时的中心对称面的准确测量，并防止前轮调整时方向偏转，影响测量结果。将四个传感器调整为水平状态，再操作定位仪进入定位调整操作。l 车辆调整的顺序规则是： 先调后轮：先调外倾角，再调前束角； 再调前轮：先调主销后倾角，再调外倾角，最后调前束角（此时方向盘应对正锁止）。调整后复检：l 将举升机降回到调整前测量时的高度，将举升机锁止在水平安全位置，进行调整后复检。
