谈谈汽车前轮的定位

袁守居

(中国石油大庆炼化公司车辆管理部)

谈谈汽车前轮的定位

袁守居

(中国石油大庆炼化公司车辆管理部)

汽车转向轮的稳定性是指车轮在偶然受到外力作用而偏离直线行驶时，具有迅速自动摆正恢复直线行驶的能力。转向轮的稳定性是依靠转向轮的正确定位来保证的。转向轮的定位正确与否，还直接影响到汽车行驶时滚动阻力、轮胎的磨耗以及燃料消耗等问题，同时对汽车行驶的安全可靠性也有密切的关系。通常将主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束称为前轮(转向轮)定位的四个要素。

汽车;前轮;定位

转向轮的稳定性是依靠转向轮的正确定位来保证的。此外，转向轮的定位正确与否，还直接影响到汽车行驶时滚动阻力、轮胎的磨耗以及燃料消耗等问题，同时对汽车行驶的安全可靠性也有密切的关系。通常将主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束称为前轮(转向轮)定位的四个要素。

1 主销内倾

主销的安装不是垂直于路面而是上端稍微向内倾斜的。因而在纵向平面内主销的轴线与地面的垂直线形成一定的角度b。该角即称为主销内倾角，如图1A)所示。

图1 主销内倾角

主销内倾角具有使前轮自动回正的作用。当转向车轮在外力的作用下由工作位置偏转一角度(为了处理方便，图中画成偏转180°，即转到如虚线所示位置)时，车轮的最低点将陷入路面以下。但实际上车轮的下边缘不可能陷入路面之下，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。这样汽车本身的重量就有迫使转向车轮回复到原来工作位置的效应。这就是说，汽车在直线行驶之际，如果路面传来的冲击力要迫使前轮偏离工作位置的话，就必须克服汽车重力的作用。一旦冲击消失，前轮就会在汽车重力的作用下自动回到工作位置。当汽车转向以后，驾驶员放松方向盘或只需在方向盘上施加很小的力，转向轮也会在汽车重力的作用下自动迅速地回复到工作行驶的位置。

主销内倾角还有使转向操纵轻便的作用。图1 C)，如果没有主销内倾角，则压在前轴上的负荷W，将使车轮对转向节主销的轴线产生一个扭转力矩，以致转向节的上耳向内侧靠紧主销，下耳向外侧靠紧主销，造成很大的转向操纵阻力。有了主销内倾角，就可使主销轴线与地面的交点到车轮中心平面的距离s减小，从而得以减小上述扭转力矩和转向节偏转时的摩擦阻力，达到转向操纵轻便的目的。

另外，路面对转向车轮的冲击也将产生使车轮偏转的扭转力矩，造成方向盘的振荡。有了主销内倾角，这个扭转力矩也得以减小，方向盘的稳定性就能得到改善。

主销内倾角愈大，汽车自动正向能力愈强，但在操纵转向时就需要多加一些力量才能使前桥向上抬高，因而会使转向操纵显得沉重。汽车的主销内倾角一般不超过8°。

2 前轮外倾

转向桥的前轮安装就位时，它不是垂直于地面的，而是向外倾斜一个角度a，称为前轮外倾角，如图1A)所示。

为了保证汽车正常行驶，要求前轮应在接近垂直于路面的平面内滚动。为了保证机件间的相对运动，主销与衬套之间和轮毂轴承等处，都会存在装配间隙。如果在空车时前轮正好垂直于路面，则在满载时，上述间隙将消除，同时车桥也会因载重而产生弹性变形。这样，前轮势必产生内倾。当前轮内倾时，路面对前轮的垂直作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向外端，加重了外端轮毂轴承及紧固螺母的负荷，降低它们的使用寿命。随着零件的磨损，上述间隙增加，前轮内倾所带来的不利影响更为严重。为防止前轮内倾，改善汽车行驶的安全可靠性，前轮在安装时就具有一定的外倾角。当前轮外倾时，施加于转向节的轴向分力向内，迫使车轮压向内侧较大的轮毂轴承，有利于防止车轮松脱。并且，由于前轮外倾，使汽车在满载时接近于垂直路面。

3 主销后倾

安装好了前桥，转向节主销的上端略向后倾，使主销轴线与路面的交点落在轮胎与路面的接触点之前。因而在纵向平面内主销的轴线与对地面的垂直线形成一定的角度C，该角即称为主销后倾角，又称为前指角。主销后倾角一般是由设计前钢板弹簧的安装位置确定的。将前钢板弹簧安装就位时，使前轴形成如图2所示的倾斜，便构成了主销后倾角。

主销具有后倾角C时，主销的轴线与路面的交点A将落于车轮与路面的接触点B的前面。当汽车直线行驶之际，若转向车轮偶然受到外力的作用而稍有偏转，将使汽车的行驶方向也产生偏离，如图2B)所示。这时，由于汽车受到离心力的作用，汽车轮与路面接触点B处，路面对车轮作用着一个侧向反作用力F。这个反作用力F对车轮形成绕主销轴线回转的扭转力矩，其方向正好与车轮偏转的方向相反。在这个扭转力矩的作用下，将使车轮回复到原来的工作位置，从而保证了汽车稳定的直线行驶。这个稳定力矩如果过大，则在转向时为了克服此力矩，驾驶员须在方向盘上施加较大的操纵力量，从而产生了方向盘沉重的现象。稳定力矩的大小取决于图中A点到B点的距离，故主销的后倾角不宜过大，通常不超过3°。

图2 主销后倾角

4 前轮前束

前轮有了外倾后，在滚动时就会类似滚动的锥体而使车轮向外拉开。由于转向横拉杆和车桥的约束，使车轮不能向外滚开，于是车轮将在路面上发生边滚动边向内拖滑的现象，从而增加了轮胎的磨损。为了消除前轮外倾带来的不良副作用，在安装时，两前轮的前端略向内束，即两前轮后端的距离A大于前端的距离B。A-B的差值即称为前轮前束，它是用调整横拉杆的长度获得的。

有了前轮前束，就可使车轮在每一瞬间的滚动方向接近于朝着正前方，从而在很大程度上抵消了由于前轮外倾而产生的不良后果。

如前所述，前轮定位中的前三个要素是在设计制造时就已固定了的。若因机件变形(如前轴弯曲等情况)以致使前轮定位失准，应进行检查和修理。只有前轮前束是可以调整的，实际上应结合汽车保养工作根据汽车制造商的规定进行检查和调整。一般地，汽车四个参数大概数值如表1所示。

图3 前轮前束

表1 汽车四个参数大概数值

汽车正在走入我们百姓人的生活中，希望人人都能做一个“知情达理”的驾驶员。

［1］江西省交通局.汽车驾驶员常识：上册［M］.人民交通出版社，1979.

U467

C

1008-3383(2011)09-0260-01

2011-06-11