汽车转向轮机构构件及定位

汽车的转向桥结构基本相同，主要由前轴、主销、转向节和轮毂等四部分组成，如图3-130所示。通常，轿车中不设独立的主销，而以转向节上、下球头中心的连线为主销的轴线。

1.车轮转向主要构件

（1）前轴 前轴是汽车的主要构造之一。前轴利用转向节的摆转，实现汽车转向，因此又称转向桥。前轴位于汽车前部，于是又称为“前桥”。为保证车辆的安全行驶，前轴设有适当的前轮定位角。

（2）转向节 转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，是车轮转向的铰接，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节是一个叉形结构件，由上、下两叉和支承轮毂的轴组成，其功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求它具有很高的强度。

（3）主销 主销主要是用来铰接前轴与转向节，使转向节绕着主销摆动以实现车轮转向。

（4）轮毂 轮毂是汽车上重要的安全零件之一，它承载着汽车和载物质量的压力，受到车辆在起动、制动时动态转矩的作用，还承受汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、障碍物冲击等来自不同方向动态产生的不规则交变受力。

2.转向轮的定位

要想保证汽车在行驶中的安全与舒适，汽车的四个车轮并不是垂直于地面的，必须考虑许多因素来确定车轮与地面的角度，即车轮定位。主销多向倾角定位示意图如图3-132所示。

所谓转向轮定位，就是汽车的每个转向轮、转向节和车桥与车架的安装应保持一定的相对位置。通常车轮定位主要指前轮定位，但现代大多数轿车，由于速度快，对行驶稳定性有更高的要求，除前轮定位外，还需要后轮定位，即四轮定位。

图3-132 主销多向倾角定位示意图

前轮定位参数有四个：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α 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。主销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汽车保持直线行驶，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线行驶一般，如图3-132a所示。

设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离（称为主销纵倾移距，与自行车的前轮叉梁向后倾斜的原理相同），使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，车轮就靠行驶中的滚动阻力被向后拉，使车轮的方向自然朝向行驶方向。设定很大的主销后倾角可提高直线行驶性能，同时主销纵倾移距也增大。主销纵倾移距过大，会使转向沉重，而且由于路面干扰而加剧车轮的前后颠簸。因此只需保持主销后倾角指标在原生产厂家产品出厂时的规定值范围内，就能保证汽车正常行驶。

（2）前轮外倾角 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损消耗状况。

从前后方向看车轮时，轮胎并非垂直安装，而是稍微倾倒呈现“八”字形张开，称为负外倾，而朝反方向张开时称正外倾，如图3-132b所示。(www.xing528.com)

（3）主销内倾角 由车辆前方观察，转向轴线与铅垂线所成的夹角。主销内倾角对绝大多数的车辆来说都是不可调整的。如图3-132c所示。当车轮以主销为中心回转时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向车轮回复到原来中间位置的效应，因而转向盘复位容易。此外，主销内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离减小，从而减小转向时驾驶人加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到转向盘上的冲击力。但主销内倾角也不宜过大，否则加速了轮胎的磨损。所以主销内倾角应保持在生产厂家产品出厂时的规定值范围内。

（4）前轮前束角 前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力会自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。

前轮前束可通过转向横拉杆长度来调整，如图3-133b所示。前束角之和（总前束）等于一根轴上左右两个车轮前束角度之和。脚尖向内，所谓“内八字脚”的意思，指的是左右前轮分别向内。采用这种结构目的是修正由于前轮外倾角引起的车轮向外侧转动。由于有外倾，转向盘操作变得容易。另一方面，由于车轮倾斜，左右前轮分别向外侧转动。为了修正这个问题，如果左右两轮带有向内的角度，则正负为零，左右两轮可保持直线行驶，如图3-133a所示，减少轮胎磨损。

图3-133 车轮前束及前束调整机构

3.四轮定位简介

（1）四轮定位的作用 为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少汽车轮胎和其他机件的磨损，必须考虑许多因素来确定车轮与地面的角度，转向车轮、转向节和前轴三者与车身的安装应保持一定的相对位置，这种具有一定位置的安装称为转向轮定位，四轮定位就是检测汽车车身、悬架构件、车轮三者之间及四个车轮之间在x、y、z轴方向的角度位置关系。当汽车行驶一定的里程后，各部位零件都有磨损变形。特别是悬架机构，由于长时间受来自地面的冲击和零件之间的摩擦，加上在各种不同路况下行驶，甚至受到来自外力的撞击，很容易对部件造成磨损变形。从而改变了原厂的设计角度，降低汽车性能。为了将其恢复到标准角度，必须对其进行四轮定位。

通过专用的仪器（四轮定位工作仪器与机械装置如图3-134所示）对车辆进行精确的测量后，根据测量结果及原厂设计标准对照，对车辆进行综合诊断后，进行更换、修复、整形、调整。使车辆的技术指标达到原厂要求，从而保证汽车行驶的安全性、舒适性、稳定性和经济性。

四轮定位包括前轮定位、后轮定位；前轮定位主要包括主销后倾（角）、主销内倾（角）、前轮外倾（角）和前轮前束角四个内容。后轮定位主要包括后轮前束、后轮外倾角。

（2）四轮定位参数及调整 四轮定位的检测和调整参考技术参数依据见表3-11。

表3-11 四轮定位参数

现代四轮定位仪多采用推进线定位方法来决定前轮前束，若改变了后轮前束角造成推进线改变，此时虽然前轮前束没有变化，由于其基准线（推进线）变动了，单轮前束也会跟着变化，前轮的总前束不会变化。

图3-134 四轮定位工作仪器与机械装置