主销后倾角的功用及变化原因

（一）转向车轮的定位

1.转向车轮定位的概念

汽车在直线行驶中，为了保证其直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，以及减少轮胎和相关机件的磨损，转向车轮、转向节和前轴与车架的安装必须保持一定的相互位置，这种保持一定相互位置的安装称其为转向车轮定位，或称其为前轮定位。前轮定位内容包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾以及前轮前束四个参数。

（1）主销后倾

主销安装在前轴转向节上，其上端向后倾斜，称其为主销后倾。在纵向垂直平面上，垂线与主销轴线间的夹角y叫做主销后倾角，如图3.16所示。主销后倾角的功用是保持汽车直线行驶的稳定性，以及汽车转向后，能使汽车前轮具有自动回正的功能。

如图3.16所示，主销轴线的延长线与路面的交点a在轮胎与地面接触点b的前方。汽车直线行驶时，如果转向轮受到外力作用发生偏转时（如图中所示方向），车轮会向右偏转，汽车将转弯。这时由于离心力的作用，在车轮与路面接触点b处，路面对车轮作用着一个侧向反力Y。Y对车轮形成绕主销轴线的回正力矩M=Y·l，它的方向与车轮偏转方向相反，该力矩具有使车轮回正作用，所以称M为稳定力矩。车速越高，Y值越大；后倾角越大，l值越大，前轮的稳定性也越好。

图3.16　主销后倾角示意图

现代汽车的主销后倾角一般不超过3°。高速车的Y值较大，而且使用低压子午线轮胎，轮胎弹性大，行驶时轮胎与路面接地点后移，稳定力矩的l值增加，所以主销后倾角可以减小甚至到负值，这种情况称为主销前倾。

主销后倾角的形式一般是在前轴、钢板弹簧和车架三者安装在一起时，钢板前高后低，前轴向后倾斜而形成。另一种情况是在钢板座后部加模形垫片而形成主销后倾，如图3.17所示。所以主销后倾角发生变化的原因主要是车架变形、钢板弹簧疲劳变形、转向节松动和车桥扭转变形等。

2.主销内倾

主销安装到前軸上，其上端向内倾斜一个角度，这种现象叫主销内倾。在横向垂直平面内，主销轴线与垂线间的夹角，ß叫做主销内倾角，如图3.18所示。

主销内倾角的功用之一是使车轮回正，如图3.18（b）和（c）所示。当转向轮在外力作用下绕主销旋转偏离中间位置时，即由图中实线位置转到双点划线的位置，由于主销的内倾，车轮的最低点将进入路面以下h处，即车轮要将路面压低h后才能旋转起来，但实际上不可能，车轮下边缘不能陷入路面之下，而是被向上抬起相应的高度h。当外力消失后，转向轮在汽车重力作用下，会自动回复到中间位置。主销内倾角越大或转向轮偏转角度越大，汽车前部被抬起得越高，转向轮回正作用也越大。

主销内倾角的另一个功用是使车轮转向轻便，如图3.18（a）所示，由于主销内倾，使主销轴线延长线与路面交点到车轮中心平面与路面的交点之间距离c缩短，转向时减小了作用在转向轮上的阻力矩，从而使转向轻便；与此同时还减小了由于路面不平而从转向轮传到转向盘上的冲击力。主销内倾角不宜过大，一般ß角不大于8°，距离c为40～60mm。但对于发动机前置前轮驱动轿车，为了使汽车具有良好的行驶稳定性和制动稳定性，主销内倾角可以较大，如奥迪100型轿车为14.2°，天津夏利TJ7100型轿车为12°±30＇等。

图3.17　加楔形垫片构成主销后倾

1—前轴；2—铰链；3—橡胶块；4—车架；5—支架；6—后吊耳；7—钢板弹簧；8—楔形垫片

图3.18　主销内倾示意图

（a）不转向时的转向轮（b）转向时，转向轮绕主销旋转偏高中间位置（c）转向时主销内倾的作用原理

主销内倾角是由于前轴主销孔轴线的上端向内倾斜而成，所以由于事故使前轴弯曲变形及主销孔磨损变形都会引起主销内倾角的变化。

前面提到，主销后倾角的转向轮回正作用与车速有关，车速高则回正作用大，而主销内倾的回正作用与车速无关。

3.前轮外倾

车桥上的前轮，其旋转平面向外倾斜，这种现象叫做车轮外倾，如图3.18（a）所示。在图3.18（a）中，车轮旋转平面与纵向垂直平面间夹角α叫前轮外倾角。

前轮外倾角的作用是提高安全性和转向操纵的轻便性。由于主销与衬套间、轮毂与轴承等处存在装配间隙，在汽车满载时间隙会发生变化，车桥也会变形，会使车轮向内倾斜。所以在制造时，应预留一定的外倾角，防止不良现象发生。一般车轮外倾角为1°左右。上海桑塔纳轿车前轮外倾角为-30＇±20＇，这样可避免汽车转向时车身过分倾斜。

4.前轮前束

前轮在安装时，在同一轴上的两轮的旋转平面并不平行，前端略向内收缩，这种现象叫做前轮前束。左右两个车轮之间的距离前后不等，后端A大于前端B，其差值A－B，称为前束值，如图3.19所示。

图3.19　前轮前束

前轮前束的功用是减轻或消除由于前轮外倾造成的不良后果，保证车轮不向外滚动，防止车轮侧滑和减小轮胎磨损。

由于车轮外倾，汽车行驶时，车轮的滚动类似两个锥体滚动，它的轨迹不再是直线而是逐渐向各自的外侧滚开，如图3.20所示。但由于车桥和转向横拉杆的作用，两个车轮并不向外滚开，车轮在路面滚动行驶的同时又被强制地拉向内侧，产生侧滑，这样会加速轮胎的磨损。由于前束的存在，车轮滚动轨迹向内侧偏斜，只要前束值与车轮处倾角配合适当，车轮向内向外侧滚动的偏斜量会相互抵消，使车轮向着正前方行驶，从而消除侧滑并减轻轮胎的磨损。

前轮前束可通过调整转向横拉杆的长度获得，一般前束值为 0～12mm；有的汽车为了与负前轮外倾角相配合，其前束也为负值，如上海桑塔纳轿车前束值为-3～-1mm。

图3.20　车轮外倾产生车轮向各自外侧滚开

表3.1 所示为部分国产汽车的前轮定位参数。

表3.1　部分国产汽车前轮定位参数

（二）前轮定位的检查与调整

1.前轮定位的检查

正确的前轮定位，可以保证汽车在行驶中稳定性好和操纵轻便。主销内倾角或主销后倾角过大，会使汽车转向沉重；过小时，又会使转向轮不能自动回正，直线行驶时汽车跑偏，同时造成轮胎胎肩磨损。转向车轮外倾角过大或过小，都将造成轮胎内外胎肩磨损。前束值过大或过小，均会造成轮胎不正常磨损，使汽车操纵性能变坏。

（1）用前束尺测量前轮前束

测量前应使转向轮处在直线行驶位置，将汽车停放在平坦路面上，并使轮胎气压保持规定值。前束值的检査，可用指针式前束尺测量，也可以用顶尖式前束尺测量。

1）用指针式前束尺测量

【步骤】

①将前桥支起，使前轮悬空，划出胎冠中心线。

②去掉前桥支承，使前轮落地，保持前轮直线行驶位置。

③如图3.21所示，把前束尺放在前轮前方，尺杆与前杆保持水平，调整指针，使两指针分别对准胎冠中心线，指针尖端距地面高度应等于被测车轮半径值。

④调整前束尺刻度，使之对准“0”。

⑤ 将前束尺移到车轮后方，按上述方法测量。此时前束尺上的刻度读数即为前束值。(www.xing528.com)

图3.21　用指针式前束尺测量前轮前束

2）用顶尖式前束尺测量

【步骤】

① 测量时应将前束尺左右顶尖抵在左右转向轮胎后端的内侧面的径向检测位置上。顶尖式前束尺由可以伸缩的尺杆和顶尖以及链条组成，如图3.22所示。这时链条的端头正好触地。

② 调整刻度到零，用螺钉锁紧。

③ 向后推车，使前束尺从前桥下方转到前桥前方。当链条的端头刚好处于触地位置时，使车停住。这时指针指示值，即为前束值。

（2）用光学前轮定位仪进行前轮定位参数的检测

光学前轮定位仪由水准仪、聚光器、支架、车轮转角仪、标尺、标杆和制动踏板抵压器等组成，如图3.23所示。该仪器可对前轮前束、前轮外倾、主销内倾和主销后倾进行测量。

测量前，应检査车轮轮相不应存在变形，并将两个支架安装在轮辋上，如图3.24所示，支承轴位置可根据车轮大小调整，并使车轮轴线与之重合。支承轴用来安装聚光器、水准仪等仪器，以进行其他测量。

图3.22　用顶尖式前束尺测量前束

1—前束尺；2—链条；3—顶尖：4—锁、紧螺钉；5—指针

图3.23　光学前轮定位仪的组成

1—标杆；2—标尺；3—车轮转角仪；4—聚光器；5—制动踏板抵压器；6—水准仪；7—支架

图3.24　前轮定位仪固定支架的安装

1—支承轴；2—固定手柄；3—调节手轮；4—高度调整手柄；5—立柱；6—偏心夹

1）前轮前束的测量

用光学仪器测量前束如图3.25所示。

① 仪器的使用与安装。

将聚光器安装在位于前轮固定支架上的支承轴上，并接通电源；将两标尺对称放置在两轮的两侧，标尺位于后轮中心线上；将聚光器的扇形光束投放到两标尺上，扇形光束的尖端指示的刻度值应相等。如果刻度值不相等，说明车轮不在直线行驶位置，通过转动转向盘调整，直到光束投影的刻度值相等。

图3.25　用光学仪器测量前束

1—前束标杆；2—聚光器；3—标尺

② 调整与放置标杆。

调节两标杆的长度，使同一标杆上两标牌之间的距离略大于汽车的轮距；将两杆分别平行等距离地放置在前桥的前后侧，标杆上的标尺应对称于汽车纵向面；两标杆间的距离应为被测汽车前束测量位置直径的7倍。

③前束值的测量。

将聚光器光束投到标杆上的两标牌，光束指示的刻度应相等。如果不等，可纵向移动标杆进行调整，并记下光束指示的读数。下一步，将聚光器向后旋转，使两光束投到后标杆。光束指示的刻度在两标牌上也应当相等，若不相等，可移动标杆进行调整，并记下光束指示的读数。

④计算前束值。

用后标杆上指示的读数减去前标杆上指示的读数，其差值就是前束值。

另一种计算方法是，测出前标杆上的读数后，再测出后标杆上的读数，将后杆向一侧平行移动，使一侧后标杆标牌上光束指示的读数与前标杆同侧标牌上的读数相同。最后，另一侧后标杆上的读数减去同侧前标杆上的读数的差值，即为前束值。

2）前轮外倾角的测量

前轮外倾角利用水准仪测量，如图3.26所示。

图3.26　水准仪

1—车轮外倾水泡观察孔；2—主销后倾水泡观察孔；3—测主销后倾和内倾的调节旋钮；4—测车轮外倾的调节旋钮

水准仪上有两个插销，分别测量前轮外倾和主销后倾以及测量主销内倾。在测量前轮外倾和主销后倾时，应将面板上AB箭头指向的插销固定在固定支架上；测量主销内倾时，将面板C箭头指向的插销固定在固定支架上。

测量车轮外倾时，应将仪器上的AB箭头指向的插销固定在支架上，如图3.27所示，并使仪器左右方向处在水平位置。由于车轮外倾的存在，仪器上的水泡A并不在中问位置，轻轻转动调节旋钮A，使水泡A回到中间位置，调节旋钮A每转27.69°代表外倾角1°。

3）主销后倾角的测量

主销后倾角和主销内倾角检测时，需要使用车轮转角仪，如图3.28所示。

图3.27　车轮外倾角的测量

图3.28　车轮转角仪

1—固定盘；2—活动盘；3—扇形刻度盘；4—游标尺

【步骤】

① 将汽车的两个前轮分别置于两个转角仪上，两后轮也墊上木板，以保持汽车车轮在同一平面上。

② 刻度盘应位于车轮外侧，当汽车在直线行驶状态的前轮在转角仪上时，转角仪的指针与刻度盘“0”刻度对齐。