论文部分内容阅读
【摘要】前独立悬架汽车在行驶中容易出现行驶跑偏。其产生的主要原因是：汽车在直线行驶时，转向系因受到各种因素的影响，造成左右轮所受外力回绕各自主销所产生的回转力矩得不到相互平衡，从而造成轮胎在回转力矩的作用下自动转过一个角度λ，形成行驶跑偏。在实际调整中，应使λ尽可能小。
【关键词】行驶跑偏 主销 回转力矩 摩擦力F 偏转角λ
前言
前独立悬架汽车在行驶中容易出现行驶跑偏。例如我公司生产的某款高档客车底盘，在总装车间调试和售后服务中，均有此现象出现。本文结合我公司生产实际，对造成前独立悬架汽车行驶跑偏的原因作具体分析。
事实上，汽车直线行驶时，左右轮所受外力回绕各自主销所产生的回转力矩不可能绝对相等。因此，在调整中应使偏转角λ尽可能小。
汽车行驶跑偏主要影响因素如下：前轮定位参数、轮胎气压左右不等、整车载荷不均、制动器间隙调整不当、左右轮胎花纹不一致、轮胎动平衡不好、前后轴不平行、动力转向机装配不对中。
现结合我公司L11车型，就以上八个方面对行驶跑偏的影响分析如下：
一、前轮定位参数
前轮定位参数包括前束、前轮外倾、主销内倾、主销后倾。
从汽车上方垂直于地面往下看，轮胎前后间距不等长。汽车直线行驶时左右轮与汽车纵轴的夹角φ左右相等。有前束的前轮在行驶中将产生垂直于轮胎的向内的轮胎侧抗力Fc。我公司L11车型前束为3.5±2（整车空载，以下同）。
轮胎中心平面与地面垂直线的夹角称为轮胎外倾角α。有外倾的轮胎在地面滚动时，作用着一个垂直于轮胎向外的使倾斜角变直的摩擦力──轮胎外倾推力Ft，其大小与轮胎负荷成比例。我公司L11车型α=0°±45′。
从汽车前方看，主销轴线与路面垂直线的夹角称为主销内倾角β。我公司L11车型主销内倾角β=13°。
从汽车侧面看，主销轴线与路面垂直线的夹角称为主销后倾角θ。我公司L11车型主销后倾角θ=4°30′±45′。
汽车直线行驶时，因为轮胎与地面的摩擦以及前束与外倾的存在，轮胎接地中心受三个力作用：沿轮胎方向向前的摩擦力F、垂直于轮胎向内的轮胎侧抗力Fc、垂直于轮胎向外的轮胎外倾推力Ft。这三个力将产生回绕主销的回转力矩。
在轮胎外倾、主销内倾、主销后倾正确并一致的前提下，不论前束如何变化，左右轮轮胎接地中心到各自主销轴线的垂直距离相等。此时，左右轮轮胎接地中心所受到的摩擦力F、轮胎侧抗力Fc、轮胎外倾推力Ft所产生的回绕各自主销的回转力矩方向相反、大小相等。也就是说，它们所产生的回转力矩相互平衡。汽车不发生行驶跑偏。
在前束、主销内倾、主销后倾正确并一致的前提下，如果轮胎外倾角左右不等，则左右轮轮胎接地中心到各自主销轴线的垂直距离将不相等。此时，左右轮轮胎接地中心受到的摩擦力F、轮胎侧抗力Fc、轮胎外倾推力Ft所产生的回绕各自主销的回转力矩方向相反，但大小不等。也就是说，它们所产生的回转力矩不可能得到相互平衡。汽车必然行驶跑偏。
对单个轮胎而言，轮胎接地中心在垂直于轮胎方向的合力为（Fc-Ft）（垂直于轮胎向内），该合力在Y轴线上的分力为（Fc-Ft）*sinφ。因为轮胎与汽车纵轴的夹角φ很小，（Fc-Ft）*sinφ可忽略不计（如我公司L11车型，在前束最大的情况下，φmax≯13′），故可认为由轮胎侧抗力与轮胎外倾推力产生的合力（Fc-Ft）在X轴线上相互抵消。以下分析不考虑轮胎侧抗力Fc与轮胎外倾推力Ft对汽车行驶跑偏的影响。
二、轮胎气压左右不等
轮胎气压左右不等将造成：
（一）前轮定位参数变化。
（二）行驶时左右轮所受摩擦力、侧抗力发生变化，导致左右不等。
（三）左右轮胎实际直径因承重后变形不同而导致不等。
以上三方面均将导致汽车行驶跑偏，具体分析本文不作赘述。遇到此类问题，只需按要求给轮胎充气即可解决。我公司L11车型要求轮胎气压为560kpa，气压允差0～20kpa。
三、整车载荷不均
整车载荷不均时，左右前轮胎所受摩擦力F因所受载荷不同而不相等。由式②可知，λ≠0。汽车必然发生行驶跑偏。故汽车行驶时，应尽量避免载荷不均。
四、制动器间隙调整不当
如果制动器间隙调整不当，造成一边制动器有间隙，另一边无间隙，则汽车行驶时，有一边制动器实际处于工作状态。此时，式②中摩擦力F左右不等，λ≠0。汽车必然行驶跑偏。我公司L11车型前后制动器均为间隙自动调整结构，故不会出现该情况。
五、左右轮胎花纹不一致
轮胎花纹不同，则轮胎与地面的滚动摩擦系数将不同，轮胎所受的摩擦力也相应改变。如果出现该种情况，式②中摩擦力F左右不等，λ≠0。汽车必然行驶跑偏。我公司L11车型所用轮胎为7.00R16 10层级子午线轮胎。
六、轮胎动平衡不好
如果轮胎平衡不好，则在汽车行驶时，轮胎始终处于摆动状态。此时，轮胎接地中心到主销的距离为一变化值。左右主销所受的回转力矩不可能得到平衡。汽车必然行驶跑偏。我公司L11车型轮胎不平衡惯量应不大于600克*厘米。
七、前后轴不平行
对前独立悬架汽车，前后轴不平行有以下三种基本情况：
（一）前轴整体歪斜
该种情况下，左右轮所受外力回绕各自主销所产生的回转力矩平衡时，汽车行进方向已与直线行驶方向偏离，偏离角度λ=δ。汽车必然行驶跑偏。
（二）后轴整体歪斜
该种情况下，汽车必将行驶跑偏。原因分析略。
（三）前轴左右轮错位
因为前独立悬架汽车左右前轮相对独立，故该种情况为前独立悬架结构所特有。该种情况下，左右轮所受的轮胎侧抗力和轮胎外倾推力的合力（Fc-Ft）在X轴向的分力不在同一直线上。在该对力偶的作用下，将产生回转力矩。因此，汽车必然行驶跑偏。 造成前后轴不平行的原因很多，主要由车架、上下摆臂等相关制件的加工偏差和累积误差造成。在车架、上下摆臂等相关制件的制造和汽车装配过程中应保证满足产品技术标准。
八、动力转向机装配不对中
动力转向系统工作原理如下：
1汽车直线行驶时，当方向盘不转动时，转向系统内用于分配各腔油量的分配滑阀在定中弹簧的作用下，处于初始位置。此时，动力转向机内各油腔油路相通，压力相等，动力转向机不工作。
2当左右转动方向盘时，转动方向盘的力被传输到分配滑阀上，使分配滑阀克服定中弹簧弹力，封闭一部份油腔进油口，使另一部份油腔获得高压，动力转向机此时开始工作，实现动力转向。
3放开方向盘，由于转动方向盘的力消失，分配滑阀在定中弹簧弹力作用下，逐渐回到初始位置，实现转向后的自动回位。
如果动力转向机装配未对中，则当汽车直线行驶时，动力转向机实际上处于工作状态，放开方向盘后，分配滑阀在定中弹簧的弹力作用下，回到初始位置，带动前轮转动一个角度，从而造成行驶跑偏。
该种情况造成的行驶跑偏可通过以下两种方法消除：
1在保证前束前提下，重新调整左右转向横拉杆。具体方法为将跑偏侧转向横拉杆调长，另一侧缩短。试验后继续以上步骤，直至无跑偏现象为止。
2重新调整转向纵拉杆，如汽车向左行驶跑偏，则调长转向纵拉杆，反之，则缩短。试验后继续以上步骤，直至无跑偏现象为止。
以上两种方法操作均较为烦琐，但通过这两种方法调整，也可消除或减轻因其他原因引起的行驶跑偏现象。其原理如下：通过调整转向横拉杆或转向纵拉杆，使动力转向机初始位置偏离，汽车在直线行驶时，动力转向机在定中弹簧作用下，通过摆臂给转向纵拉杆输出一个向前或向后的力（该力大小由定中弹簧的压缩量和定中弹簧的弹性系数决定），通过该力回绕主销的回转力矩，抵消全部或部分引起
行驶跑偏的回转力矩，从而消除或减轻汽车行驶跑偏现象。
除以上八个因素外，汽车行驶时，风力、风向、路面状况等其他因素也将影响汽车行驶跑偏。此处不赘述。
根据以上分析，我公司总装车间在调整L11车型中，采取了相应措施，行驶跑偏问题得到了很好的控制。
本文以上分析可为所有前独立悬架汽车的生产、调整和使用提供依据和借鉴。
参考文献
[1]《汽车现代设计制造》 龚微寒主编
[2]人民教育出版社1995年8月第一版
【关键词】行驶跑偏 主销 回转力矩 摩擦力F 偏转角λ
前言
前独立悬架汽车在行驶中容易出现行驶跑偏。例如我公司生产的某款高档客车底盘，在总装车间调试和售后服务中，均有此现象出现。本文结合我公司生产实际，对造成前独立悬架汽车行驶跑偏的原因作具体分析。
事实上，汽车直线行驶时，左右轮所受外力回绕各自主销所产生的回转力矩不可能绝对相等。因此，在调整中应使偏转角λ尽可能小。
汽车行驶跑偏主要影响因素如下：前轮定位参数、轮胎气压左右不等、整车载荷不均、制动器间隙调整不当、左右轮胎花纹不一致、轮胎动平衡不好、前后轴不平行、动力转向机装配不对中。
现结合我公司L11车型，就以上八个方面对行驶跑偏的影响分析如下：
一、前轮定位参数
前轮定位参数包括前束、前轮外倾、主销内倾、主销后倾。
从汽车上方垂直于地面往下看，轮胎前后间距不等长。汽车直线行驶时左右轮与汽车纵轴的夹角φ左右相等。有前束的前轮在行驶中将产生垂直于轮胎的向内的轮胎侧抗力Fc。我公司L11车型前束为3.5±2（整车空载，以下同）。
轮胎中心平面与地面垂直线的夹角称为轮胎外倾角α。有外倾的轮胎在地面滚动时，作用着一个垂直于轮胎向外的使倾斜角变直的摩擦力──轮胎外倾推力Ft，其大小与轮胎负荷成比例。我公司L11车型α=0°±45′。
从汽车前方看，主销轴线与路面垂直线的夹角称为主销内倾角β。我公司L11车型主销内倾角β=13°。
从汽车侧面看，主销轴线与路面垂直线的夹角称为主销后倾角θ。我公司L11车型主销后倾角θ=4°30′±45′。
汽车直线行驶时，因为轮胎与地面的摩擦以及前束与外倾的存在，轮胎接地中心受三个力作用：沿轮胎方向向前的摩擦力F、垂直于轮胎向内的轮胎侧抗力Fc、垂直于轮胎向外的轮胎外倾推力Ft。这三个力将产生回绕主销的回转力矩。
在轮胎外倾、主销内倾、主销后倾正确并一致的前提下，不论前束如何变化，左右轮轮胎接地中心到各自主销轴线的垂直距离相等。此时，左右轮轮胎接地中心所受到的摩擦力F、轮胎侧抗力Fc、轮胎外倾推力Ft所产生的回绕各自主销的回转力矩方向相反、大小相等。也就是说，它们所产生的回转力矩相互平衡。汽车不发生行驶跑偏。
在前束、主销内倾、主销后倾正确并一致的前提下，如果轮胎外倾角左右不等，则左右轮轮胎接地中心到各自主销轴线的垂直距离将不相等。此时，左右轮轮胎接地中心受到的摩擦力F、轮胎侧抗力Fc、轮胎外倾推力Ft所产生的回绕各自主销的回转力矩方向相反，但大小不等。也就是说，它们所产生的回转力矩不可能得到相互平衡。汽车必然行驶跑偏。
对单个轮胎而言，轮胎接地中心在垂直于轮胎方向的合力为（Fc-Ft）（垂直于轮胎向内），该合力在Y轴线上的分力为（Fc-Ft）*sinφ。因为轮胎与汽车纵轴的夹角φ很小，（Fc-Ft）*sinφ可忽略不计（如我公司L11车型，在前束最大的情况下，φmax≯13′），故可认为由轮胎侧抗力与轮胎外倾推力产生的合力（Fc-Ft）在X轴线上相互抵消。以下分析不考虑轮胎侧抗力Fc与轮胎外倾推力Ft对汽车行驶跑偏的影响。
二、轮胎气压左右不等
轮胎气压左右不等将造成：
（一）前轮定位参数变化。
（二）行驶时左右轮所受摩擦力、侧抗力发生变化，导致左右不等。
（三）左右轮胎实际直径因承重后变形不同而导致不等。
以上三方面均将导致汽车行驶跑偏，具体分析本文不作赘述。遇到此类问题，只需按要求给轮胎充气即可解决。我公司L11车型要求轮胎气压为560kpa，气压允差0～20kpa。
三、整车载荷不均
整车载荷不均时，左右前轮胎所受摩擦力F因所受载荷不同而不相等。由式②可知，λ≠0。汽车必然发生行驶跑偏。故汽车行驶时，应尽量避免载荷不均。
四、制动器间隙调整不当
如果制动器间隙调整不当，造成一边制动器有间隙，另一边无间隙，则汽车行驶时，有一边制动器实际处于工作状态。此时，式②中摩擦力F左右不等，λ≠0。汽车必然行驶跑偏。我公司L11车型前后制动器均为间隙自动调整结构，故不会出现该情况。
五、左右轮胎花纹不一致
轮胎花纹不同，则轮胎与地面的滚动摩擦系数将不同，轮胎所受的摩擦力也相应改变。如果出现该种情况，式②中摩擦力F左右不等，λ≠0。汽车必然行驶跑偏。我公司L11车型所用轮胎为7.00R16 10层级子午线轮胎。
六、轮胎动平衡不好
如果轮胎平衡不好，则在汽车行驶时，轮胎始终处于摆动状态。此时，轮胎接地中心到主销的距离为一变化值。左右主销所受的回转力矩不可能得到平衡。汽车必然行驶跑偏。我公司L11车型轮胎不平衡惯量应不大于600克*厘米。
七、前后轴不平行
对前独立悬架汽车，前后轴不平行有以下三种基本情况：
（一）前轴整体歪斜
该种情况下，左右轮所受外力回绕各自主销所产生的回转力矩平衡时，汽车行进方向已与直线行驶方向偏离，偏离角度λ=δ。汽车必然行驶跑偏。
（二）后轴整体歪斜
该种情况下，汽车必将行驶跑偏。原因分析略。
（三）前轴左右轮错位
因为前独立悬架汽车左右前轮相对独立，故该种情况为前独立悬架结构所特有。该种情况下，左右轮所受的轮胎侧抗力和轮胎外倾推力的合力（Fc-Ft）在X轴向的分力不在同一直线上。在该对力偶的作用下，将产生回转力矩。因此，汽车必然行驶跑偏。 造成前后轴不平行的原因很多，主要由车架、上下摆臂等相关制件的加工偏差和累积误差造成。在车架、上下摆臂等相关制件的制造和汽车装配过程中应保证满足产品技术标准。
八、动力转向机装配不对中
动力转向系统工作原理如下：
1汽车直线行驶时，当方向盘不转动时，转向系统内用于分配各腔油量的分配滑阀在定中弹簧的作用下，处于初始位置。此时，动力转向机内各油腔油路相通，压力相等，动力转向机不工作。
2当左右转动方向盘时，转动方向盘的力被传输到分配滑阀上，使分配滑阀克服定中弹簧弹力，封闭一部份油腔进油口，使另一部份油腔获得高压，动力转向机此时开始工作，实现动力转向。
3放开方向盘，由于转动方向盘的力消失，分配滑阀在定中弹簧弹力作用下，逐渐回到初始位置，实现转向后的自动回位。
如果动力转向机装配未对中，则当汽车直线行驶时，动力转向机实际上处于工作状态，放开方向盘后，分配滑阀在定中弹簧的弹力作用下，回到初始位置，带动前轮转动一个角度，从而造成行驶跑偏。
该种情况造成的行驶跑偏可通过以下两种方法消除：
1在保证前束前提下，重新调整左右转向横拉杆。具体方法为将跑偏侧转向横拉杆调长，另一侧缩短。试验后继续以上步骤，直至无跑偏现象为止。
2重新调整转向纵拉杆，如汽车向左行驶跑偏，则调长转向纵拉杆，反之，则缩短。试验后继续以上步骤，直至无跑偏现象为止。
以上两种方法操作均较为烦琐，但通过这两种方法调整，也可消除或减轻因其他原因引起的行驶跑偏现象。其原理如下：通过调整转向横拉杆或转向纵拉杆，使动力转向机初始位置偏离，汽车在直线行驶时，动力转向机在定中弹簧作用下，通过摆臂给转向纵拉杆输出一个向前或向后的力（该力大小由定中弹簧的压缩量和定中弹簧的弹性系数决定），通过该力回绕主销的回转力矩，抵消全部或部分引起
行驶跑偏的回转力矩，从而消除或减轻汽车行驶跑偏现象。
除以上八个因素外，汽车行驶时，风力、风向、路面状况等其他因素也将影响汽车行驶跑偏。此处不赘述。
根据以上分析，我公司总装车间在调整L11车型中，采取了相应措施，行驶跑偏问题得到了很好的控制。
本文以上分析可为所有前独立悬架汽车的生产、调整和使用提供依据和借鉴。
参考文献
[1]《汽车现代设计制造》 龚微寒主编
[2]人民教育出版社1995年8月第一版