第三章第二节气泡式前轮定位仪.doc

第二节 气泡式前轮定位仪
一、实验目的
为什么要对汽车车轮进行定位？在第一节已经有了较为详细的讲解，在此不再重复描述。目前汽车车轮定位使用的检测设备有气泡水准式车轮定位仪、光学式车轮定位仪、激光式车轮定位仪、电子式车轮定位仪和微机型车轮定位仪。气泡水准仪由于结构简单、价格低廉、便于携带等优点，因而在国内获得了广泛的应用，但是也有安装、测试费时费力等缺点。
前轮定位参数的变化会导致轮胎与路面接触区的作用力或侧滑发生变化，它不但影响汽车乘车的舒适性，有时甚至危及行车安全。因此，常采用前轮定位参数作为深入诊断参数，对前轮定位进行检测，并根据检测的数据进行维修。现以气泡水准仪为例，介绍一下汽车的前轮定位。
二、实验内容
前轮定位的检测，包括前轮前束、前轮外倾、主销后倾和主销内倾。通过运用气泡式四轮定位仪对这些参数进行检测并对比汽车的标准值，对症下药地对汽车进行维修，以使汽车性能达到最佳。
三、实验前准备工作
1、汽车技术状况的预测
被检车的载荷应符合原厂规定；轮胎尺寸一致、轮胎气压应符合原厂规定值；前轮轮胎应为新胎或磨耗均匀的半新胎；检查前轮轮毂轴承间隙是否正常；检查转向节衬套与主销是否松旷；检查制动器是否可靠；加满油液。
2、检测场地的要求
要求检测场地水平且平整。检测时，应保证前后车轮接地面处于同一水平面上。
3、汽车的正确放置
在汽车两前轮分别放在各自的转盘上之前，汽车应前后稍许推动，以便前轮自动处于直线行驶状态。然后使两前轮分别放在各自的转角盘上，并使主销中心线的延长线基本上通过转角盘中心。在有工厂标记的条件下，依工厂标记来确定转向器的中间位置，进而确定前轮的直线行驶位置，这样比较方便而且准确。确定前轮直驶位置后，将转盘扇形刻度尺调整到零位，对准游动指针，然后固定。当再转动转向盘时，前轮的转角可以从转角盘刻度尺上读取。
4、支架的安装
5、轮毂变形的检查及补偿
四、注意事项
1、被检测车辆的状况应符合测量需要的条件。
2、用举升机将车辆水平放在转角盘上时，应使前轮处于
直线行驶位置，主销中心线延长线通过转角盘中心 ，
且转角盘的刻度指向零刻度。
图3 – 2 – 1 气泡式车轮定位仪
3、使用前阅读气泡定位仪的使用说明书，熟悉正确使用
方法，以求测量值较为准确。
五、仪器结构功能
检测过程中使用的仪器主要是前束尺、气泡水准仪式车轮定位仪和举升机。
1、 前束尺
运用前束尺测量汽车前轮前边缘距离和后边缘距离，计算两距离的差值即为汽车前轮的前束值。
2、气泡水准式车轮定位仪
该仪器一般由水准仪，支架，转角盘（又称转角仪）等组成，如图3 – 2 – 1所示。水准仪分为插销式和磁铁式，它们均由壳体，水泡管，水泡调节装置和刻度盘等组成。可测前轮外倾值、主销后倾值和主销内倾值。支架是水准仪与轮辋之间的链接装置，有卡紧式和磁力式。转盘一般有固定盘，活动盘，扇形刻度尺，游标卡尺针，锁止销和若干滚珠等组成。
六、前轮定位的测量原理
1、车轮外倾角测量原理：
车轮外倾角可直接测量，当有外倾角的车轮处于直线行驶位置时，垂直于车轮旋转平面安装的水准仪上的测外倾角的气泡管，也垂直于车轮旋转平面，气泡管与水平面的夹角即为车轮外倾角。气泡管中的水泡偏移车轮一侧，将气泡管调于水平位置时，气泡的位移量或角度调节量即反映了外倾角的大小。车轮外倾角测量原理图如图3 – 2 – 2所示。

图3 – 2 – 3主销后倾角的测量原理
图3 – 2 – 2车轮外倾角测量原理图

2、主销后倾角测量原理：
主销后倾角不能由水准仪直接测量，而只能利用转向轮绕主销转动时的几何关系进行间接测量。由于主销后倾，因而当转向轮绕主销转动时，其转向节枢轴与水平面之间的夹角就会改变，若在转向轮规定的转角内测出转向节枢轴与水平面夹角的变化量，则可间接测出主销后倾角。主销后倾角的测量原理图如图3 – 2 – 3所示。
3、主销内倾角测量原理：
图3 – 2 – 4 主销内倾的测量原理

主销内倾角不能直接测出，而只能利用转向轮绕主销转动时的几何关系进行间接测量。由于主销内倾，因而当转向轮绕主销转动一定角度时，其转向节连同转向轮将会绕转向节枢轴轴线转过一个角度，测出该角度，即可间接测出主销内倾角。为消除主销后倾角对测量值的影响以及提高测量的灵敏度和精度，测量时将转向轮先向内转一定角度φ（通常为20°），再把其水泡调至水平位置，然后向相反方向回转2φ的角度。主销内倾角的测量原理如图3 – 2 – 4所示。
4、前轮前束
转向轮的前束T可用前束尺来测量。前束尺由一根带套管的尺杆与指针等组成，它可以伸缩以适应不同轮距的车辆测试。用前束尺分别测量车轮前、后胎冠中心线距地面与车轮半径相等高度的距离，再计算前后距离之差即为车轮的前束值。
七、检测步骤
气泡水准式车轮定位仪分为插销式和磁铁式，现分别以插销式车轮定位仪和磁铁式车轮定位仪为例介绍一下气泡水准式车轮定位仪的检测过程。
1、插销式车轮定位仪检测步骤
1）车轮外倾角
（1）摆正前轮，将车轮处于直线行驶位置。
（2）将水准仪的支架正确地安装在前轮的轮辋上。
（3）将水准仪上测、的插销插入支架的中心孔内，并使水准仪在左右方向上大致处于水平状态。然后，轻轻拧紧锁紧螺钉以固定水准仪，如图3 – 2 – 5所示。
（4）转动水准仪上的调节盘，直到对应的气泡管内的气泡处于中间位置为止，此时其调节盘红线所指的角度值即为车轮外倾角。

图3 – 2 – 5 车轮外倾角的检测

2）主销后倾角
（1）将被测汽车的两前轮分别置于两车轮转角仪上，使主销轴线的延长线基本上通过转盘中心，当车轮处于直线行驶状态时，转角仪的指针应与刻度盘上的“ 0 ”刻度对齐；并将后轮置于与转角仪同高的台架上，以保证各车轮都处于同一水平面。
（2）将水准仪支架安装在前轮上，并调整支架，使支架中心孔轴线与车轮轴线同轴。
（3）把水准仪测、的插销插入支架的中心孔内。
（4）转动方向盘，使被测前轮向内转20°转角，并将被测车轮保持在该位不动。
（5）调整水准仪，使水准仪在垂直于测、插销方向上处于水平状态，然后拧紧锁紧螺钉予以固定。
（6）转动水准仪上的、调节盘，使其上的指示红线与蓝、红、黄刻度盘零线重合。调整对应气泡管的旋钮，使汽泡管的气泡处于中间位置。
（7）转动方向盘，使被测前轮回转40°的转角，并固定在该位不动。
（8）重新转动水准仪上的、调节盘，直到气泡管的气泡又处于中间位置。此时，在蓝盘上读出、盘红线所指示之值，该值即为实测的主销后倾角。
3）主销内倾角
（1）将被测汽车的两前轮分别置于两车轮转角仪上，使主销轴线的延长线基本上通过转盘中心，当车轮处于直线行驶状态时，转角仪的指针应与刻度盘上的“ 0 ”刻度对齐；并将后轮置于与转角仪同高的台架上，以保证各车轮都处于同一水平面。
（2）将水准仪支架安装在前轮上，并调整支架，使支架中心孔轴线与车轮轴线同轴。
（3）将水准仪测的插销装在支架中心孔内并予以固定。
（4）用制动踏板抵压器压下制动踏板，使前轮处于制动状态，以减少测量误差。
（5）转动转向盘，使被测前轮向内转20°转角，并将被测车轮保持在该位不动。
（6）松开锁紧螺钉，使水准仪在垂直于插销的方向 处于水平状态，然后拧紧锁紧螺钉。
（7）转动水准仪上的、调节盘，使其上的指示红线与蓝、红、黄刻度盘零线重合。调整对应气泡管的旋钮，使气泡管的气泡处于中间位置。
（8）转动转向盘，使被测前轮回转40°转角，并固定在该位不动。
（9）重新转动水准仪上的、调节盘，直到气泡管的气泡重新处于中间位置。此时，、 调节盘红线在红刻度盘（测右转向轮）或黄刻度盘（测左转向轮）所指示之值，即为主销内倾角。
4）前轮前束
转向轮的前束T可用前束尺来测量。前束尺由一根带套管的尺杆与指针等组成，它可以伸缩以适应不同轮距的车辆测试。测量时，先将前桥用千斤顶支起，使车轮能自由转动；用粉笔在车轮胎冠中央部位沿胎面圆周涂以标记，转动车轮时由指针在胎冠上划出一条中心线；划线指针的尖端距地面的高度应等于被测车轮的半径；然后将千斤顶落下，使车轮着地；再用前束尺分别测量车轮前、后胎冠中心线距地面与车轮半径相等高度的距离，计算前后距离之差即为车轮的前束值。
2、磁铁式车轮定位仪检测步骤
现在以Banzai MB – 40E型气泡式车轮定位仪为例，如图3 – 2 – 6所示。介绍一下如何使用磁铁式车轮定位仪对汽车的前轮进行定位参数的测量。具体的检测步骤如下：
（1）将被测汽车的两前轮分别置于两车轮转角仪上，
使主销轴线的延长线基本上通过转盘中心，当车轮处于直线行驶状态时，转角仪的指针应与刻度盘上的“ 0 ”刻度对齐；并将后轮置于与转角仪同高的台架上，以保证各车轮都处于同一水平面。
（2）利用磁铁式车轮定位仪上永久磁铁的磁力将气泡式车轮定位仪安装在车轮上。
（3）摆正前轮并校正水平，此时测量前轮外倾角的水泡管所显示的读数即为前轮外倾角，做好参数值的记录。
（4）向右转动方向盘，直到转角仪转到20°为止，调整主销内倾角和主销后倾角的调整螺钉，使各自的气泡对准零点。
（5）向左转动方向盘，直到转角仪转到另一侧20°为止，此时测量主销内倾角的水泡管和测量主销后倾角的水泡管所显示的读数即为主销内倾角和主销后倾角，根据读数做好主销内倾角和主销后倾角参数值的记录。
图3 – 2 – 6 Banzai MB – 40E型气泡式定位仪
（6）转向轮的前束T可用前束尺来测量。前束尺由一根带套管的尺杆与指针等组成，它可以伸缩以适应不同轮距的车辆测试。测量时，将前桥用千斤顶支起，使车轮能自由转动；用粉笔在车轮胎冠中央部位沿胎面圆周涂以标记，转动车轮时由指针在胎冠上划出一条中心线；划线指针的尖端距地面的高度应等于被测车轮的半径；然后将千斤顶落下，使车轮着地；再用前束尺分别测量车轮前、后胎冠中心线距地面与车轮半径相等高度的距离，前后距离之差即为车轮的前束值。
八、数据标准与故障分析
检测过程中的检测车辆为东风大货车，其前轮定位的标准值为前轮外倾角为1°，内倾角为6°，后倾角为2°30’ ，前束值为1 ~ 5mm。检测测得的前轮定位值为前轮外倾角为1°，内倾角为5°30’ ，后倾角为2°30’ ，前束值为183.6 – 182.5=1.1mm。由此值，可基本上判定汽车的定位值与标准值相符，说明车辆的前轮定位良好，不需怎么样调整。
九、参考文献
1、胡光辉，李泉胜主编.汽车性能检测与故障诊断.北京：机械工业出版社，2008.4
2、凌凯汽车资料编写组编著.汽车维修检测与诊断技术.北京：北京邮电大学出版社，2007