转向轮定位要求及参数

转向桥在保证汽车转向功能的同时，应使转向轮有自动回正作用，以保证汽车稳定直线行驶。为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便性，减小轮胎与机件间的磨损，转向轮、转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位。即当转向轮在偶遇外力作用发生偏转时，一旦作用的外力消失，转向轮能立即自动回到原来直线行驶的位置。

转向轮的定位参数有主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。

1.主销后倾角

主销装在前轴上，当汽车水平停放时，在汽车的纵向垂面内，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角（γ）叫主销后倾角，如图1-17所示。主销后倾的作用是形成回正力矩，保证汽车直线行驶的稳定性，并使汽车转向后回正操纵轻便，即在动态下车轮有自动回正作用，并且车速越高，回正作用越大。

图1-17 主销后倾角示意图

主销倾斜后，主销轴线的延长线与地面的交点a位于车轮与路面的接触点b前面，汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而偏转（图1-17中所示为向右偏转），汽车行驶方向将向右偏离。由于汽车本身离心力的作用，转向后地面作用在车轮上的侧向力F_Y对主销形成一个转矩M_FY，其方向正好与车轮偏转方向相反。在此力矩作用下，使车轮回复到原来的中间位置，从而保证汽车直线行驶的稳定性。但此力矩不能过大，否则在转向时为了克服此力矩，驾驶人需在转向盘上施加较大的力，使转向沉重。

主销后倾角越大、车速越高，回正力矩越大，转向轮偏转后自动回正的能力愈强。主销后倾角一般不超过2°～3°，主销后倾角一般是将前轴连同悬架安装在车架上，使前轴向后倾斜而形成。此外，有些汽车由于采用超低压轮胎，弹性增加，转向时因轮胎弹性变形而使轮胎与路面的接触点后移，使回正力矩增加，故主销后倾角可以减小，甚至为负值（即主销前倾）。

2.主销内倾角

主销内倾角指主销在汽车的横向平面内，其上部向内倾斜一个角β，即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角，如图1-18所示。主销内倾的作用是使前轮自动回正，转向轮转向操纵轻便并能减小转向盘上的冲击力。

如图1-18a）所示，主销内倾后，主销轴线的延长线与地面的交点至车轮中心平面与地面交点之间的距离c缩短，转向时，路面作用在转向轮上的阻力对主销轴线产生的力矩减小，从而可减少转向时驾驶人施加在转向盘上的力，使转向操纵轻便。

图1-18 主销内倾角

如图1-18b）所示。当转向轮在外力作用下绕主销旋转、偏离中间位置时，假设旋转180°，车轮的最低点将陷入路面以下h处，即车轮有向下陷入地平面的倾向，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面之下，而是车轮连同整个汽车前部被向上抬起相应高度。一旦外力消失，转向轮就会在汽车重力的作用下力图自动回正到旋转前的中间位置。主销内倾角越大或前轮转角越大，则汽车前部抬起越高，前轮的自动回正作用越明显，但转向时，车轮在滚动的同时将与路面产生较大的滑动，增加轮胎与路面的摩擦阻力，使转向轮的轮胎磨损增加且转向沉重，一般主销内倾角控制在5°～8°为宜。

主销后倾和主销内倾都有使汽车转向自动回正、保持直线行驶位置的作用。但主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。因此，高速时主销后倾的回正作用起主导地位，而低速时则主要靠主销内倾起回正作用。此外，直行时前轮偶尔遇到冲击而偏转时，也主要依靠主销内倾起回正作用。(www.xing528.com)

3.车轮外倾角

转向轮安装在转向节上时，其旋转平面上端向外倾斜，这种现象称为转向车轮外倾。前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角α称为车轮外倾角，如图1-19所示。前轮外倾的作用是提高前轮工作的安全性和操纵轻便性。

由于主销与衬套之间，轮毂与轴承之间等都存在间隙，若空车时车轮的安装垂直于地面，则满载时，车桥将因承载变形而可能出现车轮内倾，使汽车轮胎的磨损加速。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低了使用寿命，严重时使车轮脱出。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮出现内倾。前轮外倾角大虽然对安全和操纵有利，但是过大的外倾角将使轮胎横向偏磨增加，油耗增多，一般前轮外倾角在1°左右。

前轮外倾角是由转向节的结构确定的。当转向节安装到前轴上后，转向节轴颈相对水平面向下倾斜，从而使前轮安装后出现前轮外倾。

图1-19 车轮外倾角

4.前轮前束

安装车轮时，两前轮的中心平面不平行，其前端略向内侧收束，这种现象称为前轮前束。两前轮前端距离B小于后端距离A，A-B的差值称为前轮前束值，如图1-20所示。前轮前束的作用是使车轮在每一瞬间的滚动方向接近于正前方，消除汽车行驶过程中因前轮外倾而产生的不良后果，保证车轮不向外滚动，防止车轮侧滑和减轻轮胎的磨损。

图1-20 前轮前束

由于前轮外倾，汽车行驶时，两个车轮的滚动类似于两个锥体的滚动，其轨迹不再是直线而是逐渐向各自的外侧滚开，如图1-21所示。但因受车桥和转向横拉杆的约束，两侧车轮不可能向外滚开，这样，车轮在路面上滚动行驶的同时又被强制地拉向内侧，产生向内的侧滑，从而加剧轮胎的磨损。有了前束，车轮滚动的轨迹是向内侧偏斜，只要前束值与车轮外倾角配合适当，车轮向内、外侧滚动的偏斜量就会相互抵消，使车轮每一瞬间的滚动方向都朝着正前方，从而消除了侧滑，减轻了轮胎的磨损。

图1-21 前轮外倾产生的车轮运动示意图

前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。调整时，根据各厂家规定的测量位置，使两轮前后距离差（A-B）符合规定的前束值。测量位置除图1-20所示的位置外，还可取两车轮轮毂内侧面处的前后差值，也可以取两轮胎中心平面处的前后差值。一般前束值为0～12mm。