汽车前束原理和调整学案.doc

-  PAGE 12 -  PAGE 12 /  NUMPAGES 12/ 汽车前束的原理与调整分析 提要 本文介绍了汽车前束的由来，认为外倾角是影响前束的因素之一。滚动阻力和空气阻力也是影响因素之一。另外，还提出了一个新的看法—车轮也是影响前束的主要因素。 论述了前束的调整，认为只有采用动态调整法，方能真正解决前束调整，进而解决轮胎磨损问题。 介绍了“动态前束调整仪”的原理，结构及试验结论。 介绍了国内外前束调整的动态。 所谓前束，就是汽车静止时两转向轮的任意理论旋转平面在汽车前进方向有一夹角，即所谓前束角，为了测量和调整的方便，也有将此角转化为上述二平面最后两点间的距离和最前两点间的距离之差，俗称“前束”。 一辆汽车的前束调整得是否合适，对汽车前轮轮胎的磨耗起着决定的作用，对汽车的操纵性能也有很大影响。所以前束的问??是个十分重要的问题。然而在国内汽车制造厂中，其所生产的汽车，大约有相当一部分的汽车前束值不在设计规定的范围内。90%以上的汽车，前束值没有处于最佳值。还有相当一部分汽车前束值严重超差。这样的汽车出厂后，其前轮磨损情况是可想而知的。 究其原因，当然是多方面的，而且主要是工人的责任心的问题。然而，也不得不承认，我国当时的前束调整工艺及设备落后也是原因之一。 此问题一直十分尖锐地摆在我们面前，迫使我们不得不作一些理论上和实践上的探讨。目前由于动态前束调整仪投入使用，此问题方得以彻底解决。 前 束 的 由 来 汽车为什么要有前束，前束值的大小是由哪些因素决定的，历来说法不一。但我认为，前束的由来，主要有三。 （一）“前束”是为补偿“前轮外倾角”所造成的不利而设计的。 关于这一点，过去有许多权威人士都有详细论述，简而言之，认为由于前轮外倾而导至前轮在行进时有前张的趋势，也就是说两前轮的理论旋转平面与地面的交线不平行，因而，轮胎在滚动时受来自地面的侧向摩擦力，当此力足够大时，导至轮胎侧向滑移而造成不应有的磨损，俗称早期磨损。而为补偿这一不利因素，设计者将前轮设计一定前束y，使y正好等于因外倾而产生前轮前张的量。以图使之与外倾组成最佳匹配，让汽车在行进时侧向力为零，前轮处于纯滚动状态，前轮磨损最小。 现在的问题是，外倾角是不是影响前束的唯一因素，如果是唯一的，外倾角与前束角应按某一规律一一对应，或者说，能按某一公式计算出来。然而，并非如此。（见表一） 由表一可见，二者间毫无规律可循，甚至有同一外倾角，相同级别的汽车却有不同的前束角。反之，有同一前束角的车，其外倾角却不相同。至于所谓前束角为外倾角的15-25%的“统计规律”显然是不全面的。更不用说前轮驱动的汽车了。 实验证明，没有外倾角的非独立悬挂的后轮，在行驶时一般没有侧向力，不需要有前束。显然，外倾角是前束角的诱导因素，并不是必要因素，更不是唯一因素。 请看表一 摘自人民交通出版社“进口汽车技术性能手册”（82年版） 表一 （二）“前束”是为补偿滚动阻力和空气阻力对前轮的不利影响而设计的。 前桥，车轮及梯形拉杆的结构如图一。 设滚动阻力为PM，空气阻力为PN，C和C1为两前轮理论旋转轴心，A和A1为两主销。B和B1分别为梯形拉杆两端的球关节。 滚动阻力PM向前轮中心C简化，得一向后的作用力和一力矩，力的大小与PM相等，力矩驱动车轮转动。PM与本来就作用于C点的空气阻力PN的合力P（P=PM+PN）再向主销A点简化，结果又得一力和一力矩，力的大小与P相等，力矩： M=Pl=(PM+PN) l (l 是C点到A点的距离) 显然，两个主销上所受力矩大小相等，方向相反，如图示：A和A1所受力矩分别为-M和+M。 由于M的作用，使球销有向后转动的趋势，由于受梯形拉杆的约束，又不得转动。设梯形拉杆所受的力为PB，球关节中心到A点的距离AG=S，梯形拉杆的梯形底角为b，则有： PB·S·sinb - M = 0 即：PB·S·sinb - (PM+PN) l = 0 由于PB的作用，使球关节中球肖的球面紧贴肖座的球面外侧。设梯形拉杆两端球关节中球肖球面与球座球面间的间隙分别为a和b，很明显此时两球肖间的距离加大了（a+b）/2，为获得“动态前束”的最佳效果，静态前束势必在原来的基础上加大一个量e1 e1 = D (a+b) = R(a+b) (D是车轮直径，R是车轮半径) S 2 S 应该说明的是，e1也不是个定值，它将随球关节的结构和其所受力的大小而取一相应的值。其变化范围在0到 R(a+b)/S间。 我们知道，任何零件在加工时，都会有偏差，而且由于空间和重量的限制，任何零件的刚度也是有限的。在-M和PB的相互作用下，各相互关联的零件间可能发生相对位移、扭转和弹性变形，而且这所有的运动的总效果，同样是使前轮前张。为了补偿这一不