汽车-车轮定位基础知识系列一

车轮定位基础知识

给车轮进行正确的定位，可以使汽车操纵起来更安全、乘坐更舒适，并能够最大限度地延长汽车轮胎的使用寿命。

现代汽车转向和悬挂系统是立体几何学在工程实践中成功应用的范例之一。车轮定位整合了转向和悬挂系统的所有几何参数，以便获得安全的操纵性、乘坐的舒适性以及最长的轮胎使用寿命。

前轮定位的含义是指由转向和悬挂系统部件之间形成的角度。一般来说，汽车维修工需要检查前轮的5个定位参数：主销后倾角、车轮外倾角、车轮前束、转向轴内倾角和转弯外倾角（转弯时前轮后束）。如果除了前轮定位外，还要进行四轮定位时，我们还必需将延迟（滞转）角和汽车的推力角考虑进去。因此，在进行四轮定位时，必须同时检查汽车后轮外倾角和后轮前束。

轮胎磨损与方向的可控性

车轮外倾角、车轮前束角和转弯外倾角本身都会导致轮胎的磨损。如果这些定位参数设置的不正确，轮胎的磨损就不均衡，而且要比正常情况磨损快的多。因为外倾角和转向轴内倾角相关，因此，转向轴内倾角当然也与轮胎磨损有关。主销后倾角和延迟（滞转）角一般不会加剧轮胎的磨损，除非它们严重地偏离技术规范值。所有的定位角都是方向控制角，也就是说，它们都能够影响汽车的转向特性和方向可控性。

在解决汽车操纵性、乘坐舒适性和振动方面的问题之前，首先应了解每一个车轮定位角的意义，以及所有车轮定位角是如何协同工作的。在进行系统诊断工作之前，我们都应了解一下系统的工作原理。

主销后倾

主销后倾是指从汽车的侧面看时每个前轮转向轴的倾斜，倾斜程度是用后倾角来度量的（如图1所示）。如果转向轴向后倾斜，即上端的球形接头或支杆安装点在下端的球形接头后面，则后倾角就是正的；如果转向轴向前倾斜，则后倾角就是负的。后轮不必检测后倾角。

主销后倾角影响汽车直线行驶的稳定性和转向轮的回正功能。正后倾角比较大，则前轮有沿直线行驶的趋势。一方面，如

果正后倾角大小适当，则可以确保汽车的行驶稳定性，而且使转向轮在转向后能够回正；另一方面，正后倾角增加了转向阻力。因此，如果汽车配置了动力转向系统，则所允许采用的正后倾角要比单纯的手动转向系统大许多。

主销后倾角太小会使转向不稳定，并使车轮晃动。在极端的情况下，负后倾角与随之引起的车轮晃动会加剧前轮的杯状化磨损。如果主销后倾角左右不等，则汽车将会被拉向正后倾角较小（或更大的负后倾角）的一侧。在解决汽车跑偏方面的问题时，要特别注意这一点。

外倾

外倾是指从汽车的前面看车轮偏离铅垂线，同后倾一样，外倾用外倾角度进行度量（如图2所示）。如果轮胎顶部向外倾斜，那么外倾角是正的；如果轮胎顶部向内倾斜，外倾角就是负的。

零外倾角指的是车轮和轮胎完全垂直于地面，此时轮胎的磨损最小。正外倾角使轮胎外胎面比里胎面磨损得要快；负外倾角的情况则正好相反。较小的外倾角有助于操纵和转向，符合技术规范的外倾角对轮胎的磨损几乎没什么影响，但是过大的外倾角则会造成轮胎的磨损明显增加，从而缩短轮胎的寿命。

正外倾角就像正的后倾角一样影响汽车的直线行驶稳定性和转向轮的回正功能。当汽车转向时，由于正的外倾角作用，外侧悬挂有向上抬离车轮的趋势，当车轮回到直线方向时，汽车的重量压在转向轴上，帮助车轮回正。负外倾角在转弯时防止轮胎侧滑，同时也增加了转向阻力。大多数乘用车和轻型卡车都设计成正的外倾角，但很多赛车和一些高性能的市内汽车则采用负外倾角。

后轮一般采用零外倾角，但某些独立后悬架则设计有一定的外倾角（通常是负的）。如果前轮外倾角左右不等，汽车被拉向具有正外倾角较大的一侧；后轮外倾角不相等也会影响汽车的操纵性。

车轮前束

车轮前束是指从上往下看两个车轮指向的方向（如图3所示）。在前端指向内的一对前轮（或后轮）是车轮前束，指向外的则称为车轮后束。车轮的前束或后束可用英寸、毫米或角度来表示。

零前束即车轮指向正前方，这时轮胎的磨损最小。太大的前束或后束将导致轮胎胎面花纹边缘羽状化的磨损。前束过大则磨损轮胎面外部花纹边缘，每排轮胎花纹内部边缘被羽状化；后束过大则会出现相反的轮胎花纹磨损效果。

当汽车为后轮驱动时，前轮通常具有前束，而当汽车为前轮驱动时，前轮则后束，这是为了在汽车行驶过程中补偿转向杆系和转向轮的变化。当汽车行驶时，前束或后束减小（或消失），这是因为车轮在加速度的作用下要回位，同时转向杆系有轻微的弯曲。

当一个转向机构的杆件长度不符合设计规范或安装角度不正确，就会使车轮前束发生变化，或者转向时出现抖动，随着悬挂系统的压缩和拉伸，杆件的外端会上下运动（如图4所示）。如果杆件的长度和角度不正确，它就会推拉转向臂，把车轮转向另一个方向，当汽车驶过一个突起或一个凹坑时，驾驶员会感觉到转向轮猛地转向另一边。

转弯外倾

转弯外倾也称为转向半径或阿克曼角。当汽车转弯时，前轮外侧车轮转向角小于内侧车轮，这使得两前轮在转弯时车轮有后束的倾向（如图5所示）。

一定的转向外倾是必要的，因为外侧车轮必须比内侧车轮转弯半径大。如果两侧车轮转向角度相等，则外侧轮胎以小半径转弯时，将会产生拖滑。

设计转向几何参数时应考虑转向外倾，而且左右外倾的参数必须相等。转向外倾不可调节，转向外倾角左右不等或者不符合规范都是由于车辆被损坏造成的。

转向轴内倾

转向轴内倾（SAI）是指从车前看过去，转向轴偏离铅垂线，它是由支撑杆座低位和高位球头万向节中心线形成的（如图6所示）。同主销后倾角一样，转向轴内倾会影响汽车的转向性和稳定性。对一个主销后倾较小的悬架来说，大的转向轴内倾能保证可*的转向性和稳定性。

转向轴内倾角加上前轮外倾角形成所谓的内外倾总角（如图7所示）。如果外倾角是正的，内外倾总角就比转向轴内倾角大；如果外倾角是负的，内外倾总角就比转向轴内倾角小。了解转向轴内倾角、前轮外倾角和内外倾总角有助于我们诊断转向节和悬架中出现的故障。

推力角

推力角是汽车的几何中心线与后轮的指向（即推力线，译者注）之间形成的角度（如图8所示）。如果后轮指向正前方，轴向推力线和汽车几何中心线一致，则推力角为零。当汽车直线行驶，后轮驱动汽车沿着推力线前进，因此零推力角是理想的。

调整后轮前束的同时应该调整推力角，但是后悬架设计可能不允许根据后轮前束的变化调整推力角。如果推力角不能调整，与其让前轮根据汽车几何中心线定位，不如根据推力线定位。如果前轮与汽车几何中心线对准，而后轮沿着一条不与几何中心线平行的推力线驱动，将会出现转向轮扭曲、行驶过程中前轮外倾和前束不正确、轮胎加速磨损或跑偏等。

延迟（滞转）

延迟是指相对于汽车底盘来说，在某个车轴上的一个车轮处在另一个车轮的前面或后面（如图9所示）。延迟确实在一些车型上曾应用过，如以双工字梁作前轴的老式福特卡车，但是碰撞极容易造成不正确的延迟，极不均衡的主销后倾同样会导致前轮的延迟。

行驶高度

严格地讲，行驶高度并不是一个定位参数，但它会影响其它的定位参数，特别是主销后倾角。许多制造商规定了行驶高度的测量位置，以便进行定位调整。行驶高度通常从前或后摇臂板的底部或车身轮拱的顶部测量（如图10所示）。因为汽车车身镶板并不是提供最准确数据的测量点（存在被撞坏的可能性），行驶高度从悬挂或车架上选取测量点应更准确些。

很多卡车可以使用不同尺寸的车轮和轮胎以及各种悬挂和起重工具，因此，卡车制造商通常在同一个基本卡车模型中为不同的行驶高度规定不同的主销后倾角。

故障诊断的关键：检查轮胎

客户很少会说“阿克曼角不正确”、“主销后倾角太大”或“控制臂衬套损坏”之类的话。他们通常只关心转向和悬挂的效果问题，而不知道出现这类问题的起因。与定位参数相关的故障，在客户看来，都属于汽车操纵困难、转向费力、振动和轮胎磨损等方面的问题。进行诊断的第一步是判断故障的类别。仔细进行路试，然后再彻底检查，这样做可以使我们在故障诊断的工序中有一个好的起步。

开始路试之前，先仔细看看轮胎，大多数乘用车和轻型卡车应该有4个尺寸和胎面花纹相同的轮胎。至少每个车轴上的一对轮胎尺寸是一样的，磨损程度也大致相同。然后，检查轮胎气压，有时候你会发现某个轮胎的气充得过足，而其他的几个轮胎气压可能不足，即便这样，该车还是在高速公路上跑了一整天。把4个轮胎都充到推荐的标准气压后，大多数车主这时会感到惊奇：一个简单的轮胎气压检查便可以解决诸如汽车跑偏、制动拖滑、转向困难和驾驶疲软之类的问题。

在你进行路试评估和定位参数测量的时候，请记住各个定位参数的基本功用以及它们是怎样协调地工作以确保汽车能够稳定地行驶。