基于转向回正性能的主销内倾角和主销后倾角解析研究
转向轮定位
转向轮定位2005-08-22 15:31:01 作者：计学明转向轮定位2005-08-22 15:31:01 作者：计学明为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便性和减少轮胎与机件的磨损，转向车轮、转向节和前轴三者与车架安装时保持一定的相对位置或要求，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位，也称前轮定位。
前轮定位的内容包括：主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束。
（1）主销后倾主销装在前轴上后，在汽车纵向平面内，其上端略向后倾斜，这种现象称为主销后倾。
在纵向垂直平面内，主销轴线与垂线之间夹角γ叫主销后倾角。
主销后倾角一般为0.5°～3°。
主销后倾作用是保持汽车直线行驶的稳定性，并力图使转弯后的前轮自动回正。
（2）主销内倾角主销安装在前轴上后，在汽车的横向平面内，其上端略向内倾斜，这种现象称为主销内倾。
在横向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角β叫做主销内倾角。
主销内倾角一般为6°～9°。
主销内倾的作用是使前轮自动回正，转向轻便，并减小汽车行驶时路面通过车轮传给转向机构的冲击力。
（3）前轮外倾角转向轮安装在车桥上，其旋转平面上方略向外倾斜，这种现象称为前轮外倾。
前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角α叫做前轮外倾角。
前轮外倾角一般为0.5°～2°。
前轮外倾的作用在于提高了前轮工作的安全性和转向操纵轻便性。
前轮设置外倾角后，地面对前轮的反作用力沿前轮旋转轴线的分力将前轮压向转向节内侧，可防止汽车行驶中前轮向外脱出，同时地面反力的作用线更接近于转向节轴的根部，可以减小转向力，使转向操纵轻便灵活。
（4）前轮前束汽车两个前轮安装后，左右两前轮的旋转平面不平行，前端略向内收束，这种现象称为前轮前束。
左右两前轮间后端距离A与前端距离B之差（A-B）称为前轮前束值。
前轮前束值一般为0～12 mm。
前轮前束的作用消除或减小汽车行驶过程中因前轮外倾而使两前轮前端向外张开的不利影响。
关于转向回正能力
整改后主销后倾角实际情况
• 2005年6月8日5辆CK-1车平均主销后倾角
– 左侧 2°52′ – 右侧 2°35′ – 范围：2°25′- 3°1′
• 2005年7月17日5辆CK-1车平均主销后倾角
– 左侧 2°40′ – 右侧 2°24′ – 范围： 2°0′- 2°43′
整改后主销后倾角的结果
• 整改后主销后倾角实际值大于理论值，使CK-1车转向 回正能力得到很大改善，已满足了CK-1转向回正能力 要求。
值1°5′ • 所以主销后倾角 α=3°28′－1°5′=2°23′ • 图纸中规定理论值： 主销后倾角2°23′ • 计算的结果，主销后倾角与理论值相同。
主销后倾角实际情况
• 2004年12月10日9辆CK-1车平均主销后倾角
– 左侧 1°55′ – 右侧 1°50′ – 范围： 1°30′- 2°10′
改进措施
• 下摆臂球销前移6mm，根据理论计算可增大主销后倾 角30′左右。理论上可满足2°23′要求。
• 2005-6-20，我们又将前后悬架弹簧刚度改变的同时， 改变了前悬架弹簧高度。
• 根据理论计算 ：改进后的前弹簧在空载时使前悬架高 度抬高 5mm。
• 改进后的后弹簧在空载时使后悬架高度下降21mm。 • 前后悬架高度改变，使车身的绝对坐标值变小，从而
研究院提供的参数
• 悬架各节点参数：
• 车轮中心
X=2 Y=-708 Z=41
• 球销中心
X=-4 Y=-674 Z=-58
• 摆臂迥转中心 X=24 Y=-382 Z=-27
• 减振器迥转中心 X=34 Y=-539 Z=567
主销后倾角的计算：
• tgα=（34+4）/（567+58）=0.0608 • α=3°28′ • 根据研究院提供的数据，车身与地面绝对坐标
主销后倾和内倾
主销后倾角!从侧面看车轮! 车轮转向的旋转中心"""转向主销!向后倾倒!称为主销后倾角# 设定很大的主销后倾角可提高直线行驶性能! 同时主销纵倾移距也增大# 主销纵倾移距过大!会使转向盘沉重!而且由于路面干扰而加剧车轮的前后颠簸#主销内倾角!从车前后方向看轮胎时! 主销轴向车身内侧倾斜! 该角度称为主销内倾角# 主销内倾角也不宜过大! 否则转向时车轮绕主销偏转的过程中!轮胎与路面将产生较大的滑动! 因而增加轮胎与路面间的摩擦阻力!这不仅使转向变得沉重!而且会加速轮胎的磨损#前轮外倾!从前后方向看车轮时! 轮胎并非垂直安装! 而是稍微倾倒呈现$八%字形张开!称为负外倾!而朝反方向张开时称为正外倾# 使用斜线轮胎! 由于轮胎倾斜触地面便于方向盘的操作! 所以外倾角设计得比较大# 随着子午线轮胎的普及!设定大外倾角反而会使轮胎磨偏! 降低轮胎摩擦力# 另外!由于助力转向机构的不断使用! 也使外倾角不断缩小# 但设定少许的外倾角可对车轴上的车轮轴承施加适当的横推力#前轮前束!脚尖向内!所谓$内八字脚%的意思!指的是左右前轮分别向内# 目的是修正上述前轮外倾角引起的车轮向外侧转动# 车轮定位通常和悬挂系统组件的角度有关! 要充分利用胎面上的胎纹! 使车轮与地面保持垂直#总之! 车轮定位的作用是使汽车保持稳定直线行驶和转向轻便!并减少汽车在行驶中轮胎和转向机件的磨损# 由于各汽车厂家对四轮定位原设计的不同和制造的不同!使得各种车型各车轮的各种倾角和束值就各有不同# 而且这些因素并非单独发挥作用! 而是相互间有着密切联系! 需要对它们进行很好的协调才能提高车辆的行驶性能# 小贴士!新轮胎应先装后轮多数车辆是前轮驱动! 因此前轮比后轮磨损快# 驾驶员习惯认为车辆前胎的抓地性比后轮弱! 如果将新轮胎装在前轮! 驾驶者会由于感觉前轮的驱动性提高而对安全性产生错误判断! 尤其是在湿地行驶时! 失去抓地力的情况会首先发生在无法控制的后轴! 存在车辆跑偏的危险#危险#所以!建议您在更换轮胎时!将新轮胎或磨损少的轮胎安装在后轮!以保证车辆在不良路面!特别是湿地时!拥有较好的操控性#轮胎换位要在专业的维修站进行! 调换完轮胎之后最好再做一次四轮定位! 虽然这不是主要针对轮胎的保养! 但是对于整车的行驶还是很有好处的#。
模块六：任务1.04分析主销后倾和内倾定义作用及影响
主销后倾、主销内倾的定义、作
用、影响及调整
01
教学目标
描述的主销、主销后倾角、主销内倾角的定义
理解主销后倾角的作用、影响、调整（重点）
指出主销内倾角的作用、影响、调整（重点）
1. 主销后倾角的定义
主销：转向轮的回转轴线
主销
主销
3
1. 主销后倾角的定义
主销：转向轮的回转轴线
到的力矩满足如下关系： × = −
主
销
其中： 为向心力； 为向心力到主销轴线的距离； 为
驾驶员施加在方向盘上的力矩。
2. 在50°位置松开方向盘， =0，轮胎在水平面受到
的力矩只有
×
方向盘自动回正受力分析
7
2. 主销后倾角的作用
作用2
转向时，左右轮胎向转向侧倾斜，减轻离心力，增加抓
后倾过大：同时转向沉重，前轮轻微吃胎；高速转向越稳定
后倾过小：回正效果差，高速转向不稳定，转向发飘
两侧不一致：汽车跑偏，哪边数值小向哪边跑偏
4.主销后倾角的调整
依据悬架形式进行，麦弗式悬挂，则采用调节硬点（塔顶），双叉臂通过对上控制臂添加垫片进行调节
5. 主销内倾角的定义
在车的横向平面内，转向轴与垂线间的倾角
麦弗逊悬架
双叉臂悬架
10
5.主销内倾角的定义
﹢
垂线
主销内倾：在车的横向平面内，转向轴与垂线间的倾角
转向轴
减震器
轮胎
√
√
地面
11
6.主销内倾角的作用及定位不当影响
作用：方向盘回正
主销内倾不当的影响
内倾过大：转向沉重，加速轮胎磨损
汽车四轮定位参数分析-2023年学习资料
conclusion-对转向系提出的要求有-车轮定位检测参-1汽车转弯行驶时，全部-数是保证汽车行驶的-车 应绕瞬时转向中心旋转-参数。四轮定位角度-任何车轮不应有侧滑。不满足-互相通过底盘的机械-这项要求会加速轮 磨损，并-结构相连结，改变一-降低汽车的行驶稳定性。-个角度，另一角度也-2汽车转向行驶后，在驾-随之变化 为了保证-驶员松开转向盘的条件下，转-汽车安全行驶，减轻-向轮能自动返回到直线行驶位-轮胎及机件的磨损-置 并稳定行驶。-汽车车轮要保持合理-的定位参数.
回正-跑偏-主销后倾-主倾角太小容易造成不稳-左右轮后倾角不对称就会-定，转向后缺乏方向盘自-造成跑偏。跑 方向主销-动回正能力。-后倾角较小的一侧。-车轮外倾-正的外倾角作用下，外侧-如果前轮外倾角左右不相-悬挂 向上抬离车轮的趋-等，汽车被拉向具有正外-势，当车轮回到直线方向-倾角较大的一侧。-时，汽车的重量压在转向 轴上，帮助车轮回正。-主销内倾-主销内倾角大，回正作用-左右不相等，则车辆容易-强，但转时费力。-倾斜，将 出现以紧急制-动时制动力不等而产生制-动跑偏危险现象-前束-前束过大或为零前束和负-调整可调式拉杆，在调整 前束都会使车轮在地面上-前先将左右两边球头锁止-出现边滚边滑的现象，从-螺栓松开，夹紧转向盘正-而增加汽车 行驶阻力及-中位置。-轮胎的磨损，造成汽车操-纵稳定性变差。
正前束太大，使轮胎外-前束过大或为零前束和-侧磨损，胎纹磨损形式-负前束都会使车轮在地-为羽毛状。负前束太 -面上出现边滚边滑的现-使轮胎内侧磨损，胎纹-象，从而增加汽车的行-磨损形状也为羽毛状。-驶阻力及轮胎的磨 ，-造成汽车操纵稳定性变-差。-调整前轮前束时，-应先将后轮前束调整好-前轮前束的调整方法：凋整可调式拉杆 在-调整前先将左有两边球头锁上螺栓松开，夹-紧转向盘正中位置。
基于转向几何试验的主销轴线角度和位置的解算_管欣
接从图 7的 K＆C报告中读取 。角度 θ计算公式 :
1 郑凌云 .汽车转向 轮定位 参数的 静态检 测 .公路 与汽运 , 2005; (1):8— 10
2 郭孔辉 .汽车操纵动力学 .吉林 :吉林科学技术出版社 , 1991 3 ReimpellJ.TheaAutomotivechassis:engineeringprinciples.Oxford:
(吉林大学汽车动态模拟国家重点试验室 , 长春 130022)
摘 要 悬架几何布置未知的 情况下 , 结合悬架 K＆ C试验台的转向几何试验数据 , 对主销 轴线位置和角 度进行了分 析和推 导 。 根据四轮定位的原理 , 计算出主销内倾角和主销后 倾角的初 值 ;通过分 析车轮 转动时轮 心相对 于主销 轴线的 运动 , 推导 出主销横向偏移距及主销纵向 偏移距的算法 ;通过主销 横向 、纵向偏 移距以 及主销 内倾角和 主销后 倾角 , 计算 出内倾 拖距和 后倾拖距 。 关键词 四轮定位 主销轴线 主销横向偏移距
利用悬架 K＆C试验台的试验数据 , 对主销定位 进行了推导并计算 。 悬架 K＆C试验台可以进行轮 跳加载 , 侧向力纵向力加载 , 以及回正力矩加载 , 由 于该试验台能够精确测量车轮的定位参数 , 一般将 转向几何等试验也放在该台架上进行 , 利用 ABD悬 架试验台 (SPMM)上的转向几何试验数据进行分析 计算的 。
Δ θ=-φ+arcsin l (1 -cosα1 )2 +sin2 α1 (4) 式 (4)中 φ=arctan1 -sincoαs1α1 ;可以计算主销纵向偏 移距 x=lsinθ。因此后倾拖距 X=x+rtanβ =lsinθ+ rtanβ, β为主销后倾角 。 对国产五款 A级车 及一款 B级车进 行计算得 到 :主销横向偏移距 l在 (59.5 ～ 64.6)mm, 内倾拖 距 y在 (-10.2 ～ -1.7)mm, 负值为主销穿地点在 轮胎接 地 点外 侧 ;主销 纵向 偏移 距 x在 (0.12 ～ 1.25)mm, 后倾拖距 X在 (17.6 ～ 41.5)mm。
基于转向回正性能的主销定位参数解析研究
10.16638/ki.1671-7988.2020.08.047基于转向回正性能的主销定位参数解析研究王俊豪，陈炜，白鹏（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）摘要：文章在分析前轮转向力学性能的基础上，建立并优化了关于力矩平衡的解析数学模型。
以某重型卡车为例，求解获得主销定位参数的最优解，并结合实例验证模型的准确性。
分析得出轮胎接地面垂向力是影响前轮回正力矩及方向盘转向力的主要因素。
编制求解程序分析前轮主销定位角度对轮胎受力及驾驶员操纵轻便性的作用关系。
结果为车辆跑偏问题的分析及主销参数的设计提供理论依据。
关键词：重型卡车；主销定位；回正力矩；解析中图分类号：U461.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)08-149-04Study and Analysis on the Kingpin Alignment Parameters Basedon Steering ReturnabilityWang Junhao, Chen Wei, Bai Peng( Shaanxi Heavy Duty Automobile co., LTD., Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: In this paper, the mathematical model of the moment balance principle was established and optimized based on steering returnability. For instance of the heavy truck, the optimal solutions of the kingpin alignment parameters were calculated, of which the accuracy was verified with experiments. The results show that the change of front wheel axle load mainly affects the self-aligning moment and steering force. The relationship of the kingpin alignment parameters and the force of the tire and the driver's handing performance was analyzed by programming calculation. The results proved that the theoretical basis for analyzing the vehicle deviation and designing the main sales parameters.Keywords: Heavy truck; kingpin alignment; Self-aligning moment; AnalysisCLC NO.: U461.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)08-149-041 前言对于重型卡车而言，后轮为非转向轮，不存在转向节及上下转向球头等零部件，故不涉及关联主销的技术参数。
外倾角、前束角、主销后倾角、主销内倾角的作用
外倾角、前束角、主销后倾角、主销内倾角的作用外倾（Camber）：从汽车正前方看，汽车车轮的顶端向内或向外倾斜一个角度，称为车轮的外倾。
通常情况下汽车的侧倾角为外倾。
用偏离垂直线所倾斜的角度来表示，如果顶端向外倾斜则称为正外倾角，如果向内倾斜则称为负外倾角。
外倾的作用是为了增加汽车直线行驶的安全性。
当具有外倾角时，可使车轮在转向时偏移量减小，所以能减少转向力；另外，由于车轮外倾，在垂直载荷作用下产生一施加于轴心上的分力，使车轮向内压在轴承上，以防止车轮甩脱。
前束(Ｔoe)：从汽车的正上方向下看，由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角。
轮胎中心线前端向内收束的角度为正前束角，反之为负前束角。
总前束值等于两个车轮的前束值之和，即两个车轮轴线之间的夹角。
前束的作用是消除车轮外倾造成的不良后果.车轮外倾使前轮有向两侧张开的趋势,由于受车桥约束，不能向外滚开，导致车轮边滚边滑，增加了磨损，有了前束后可使车轮在每瞬间的滚动方向都接近于正前方，减轻了轮毂外轴承的压力和轮胎的磨损。
主销后倾角（Kingpin caster angle）：从汽车的侧面看，主销轴线（或车轮转向轴线）从垂直方向向后或向前倾斜一个角度称为主销后倾或前倾。
在纵向垂直平面内，主销轴线与垂线之间的夹角，称为主销后倾角。
向垂线后面倾斜的角度称为正后倾角，向前倾斜的角度称为负后倾角。
通常汽车行驶过程中，主销后倾角应为正值。
主销后倾角的获得一般是在安装时，通过悬架元件相互位置来保证的。
主销后倾的作用是当汽车直线行驶偶然受外力作用而稍有偏转时，主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正，可保证汽车直线行驶的稳定性。
后倾角越大车速越高，稳定力矩越大，但后倾角不宜过大,否则在转向时会导致转向沉重,主销后倾角是在前桥连同悬架安装到车架时而形成的.主销内倾角（Kingpin inclination angle）：从汽车的正前方看，主销（或转向轴线）的上端略向内倾斜一个角度，称为主销内倾。
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基于转向回正性能的主销内倾角和主销后倾角解析研究
随着汽车制造技术的不断发展，车辆的转向性能得到了显著改善，而主销内倾角和主销后倾角是影响车辆转向性能的重要因素之一。
本文将从理论分析和实验研究两个方面，对主销内倾角和主销后倾角对车辆转向回正性能的影响进行解析。
首先，我们来了解一下主销内倾角和主销后倾角的概念。
主销是连接车轮和车身的转向机构之一，它通过对车轮的转向，控制车辆的行进方向和行进速度。
主销内倾角是指主销和水平面的夹角，它的大小决定了车辆转向时前轮的摩擦性能和悬架的运动稳定性。
主销后倾角是主销与车轮体侧向的夹角，它的大小直接影响车辆的悬架行程和减震效果。
理论上，主销内倾角的增加可以增加车辆的转向稳定性和悬架承载能力，但会降低车辆的转向灵活性。
主销后倾角的增加可以增加车辆的悬架行程和减震效果，但会对车辆的悬架稳定性和悬架承载能力造成负面影响。
因此，在实际制造中，需要根据不同车型的需求和使用环境，确定主销内倾角和主销后倾角的合理取值。
实验研究方面，许多研究表明，主销内倾角和主销后倾角对车辆转向回正性能有较大影响。
一些坡度测试和路面扰动测试表明，内倾角过大或过小都会降低车辆在弯道中的转向回正性能；而后倾角过大或过小也会影响车辆的悬架承载能力和减震效果，从而进一步影响车辆的转向回正性能。
一些采用仿真模型的研究还显示，优化主销内倾角和主销后倾
角可以显著提高车辆的转向回正性能。
例如，适当增加主销内倾角可以增加前轮与路面之间的接触力，从而在弯道中提高车辆的操控稳定性和转向回正性能；而适当减小主销后倾角可以提高车辆悬架减震效果，从而在车辆行驶过程中减少路面震动，进一步提高转向回正性能。
综上所述，主销内倾角和主销后倾角是影响车辆转向回正性能的重要因素。
在汽车制造中，需要依据车辆类型和使用环境，确定合理的主销内倾角和主销后倾角取值，并通过理论分析和实验研究来优化车辆的转向回正性能，提高车辆的操控性能和行驶舒适性。
研究表明，主销内倾角和主销后倾角对车辆的安全性和稳定性影响很大。
内倾角过大会使车辆在转弯时的操控稳定性降低，容易出现侧翻等危险情况。
内倾角过小则会导致车辆转弯时的摩擦力不足，降低了操控稳定性和车辆的性能。
而后倾角过大会使车辆在通过颠簸路面时出现弹跳，降低悬架稳定性和悬架承载能力；后倾角过小则会导致车辆悬架过于僵硬，对路面上的震动反馈不够灵敏，进一步影响了车辆的行驶舒适性和稳定性。
因此，在车辆设计和制造中，必须对主销内倾角和主销后倾角进行合理的分配，以确保车辆在不同的道路和运行环境中能够具有稳定性和可靠性。
例如，多数前驱车需要在悬挂系统中加入主销内倾角以保证车辆转向时减少侧倾；而后驱车则需要添加主销后倾角以提高车辆的悬挂减震效果。
在实际的研究中，可以通过参数优化的方法来优化主销内倾角和主销后倾角，以帮助汽车制造商设计和开发车辆。
通过研究
不同的路况、行驶状态、速度等因素对车辆操控的影响，可以针对性地设计减振系统和悬挂系统，以优化车辆的性能和稳定性。
总的来说，主销内倾角和主销后倾角是车辆设计中非常重要的参数，会对车辆的运行性能和安全性产生巨大的影响。
通过研究和优化这两个参数，可以帮助汽车制造商开发出更加安全可靠的车辆，并提高操控性、行驶舒适性等指标，满足消费者不断提高的需求和期望。
除了主销内倾角和主销后倾角以外，车辆设计中还有很多其他的参数也会对车辆的性能和稳定性产生影响。
例如，车身高度、重心位置、轮距、轮胎尺寸、减震器硬度等等。
这些参数的优化也是车辆设计过程中需要考虑的重要因素。
对于车身高度和重心位置，低重心设计可以更好地提高车辆的操控稳定性，减少侧翻等危险情况的发生。
但是，过低的车身高度会增加车辆在通过凸起或者坑洞时的受损风险，而高重心则会加大车辆侧翻的风险。
轮距也是影响车辆稳定性的重要因素之一。
较宽的轮距可以提供更大的支撑面积和更好的侧向稳定性，但是会增加车辆制动距离和降低操控感。
较窄的轮距则可以提高车辆的操控感和灵敏度，但是会减少车辆的稳定性和操控舒适性。
轮胎尺寸也是影响车辆操控性能的重要因素之一。
轮胎的尺寸和类型可以影响车辆的牵引力、侧向力、制动性能等诸多因素。
因此，选择合适的轮胎可以更好地提高车辆的操控性能和安全
性。
减震器硬度也是重要的参数之一。
较硬的减震器可以提供更好的悬挂支持和更好的转向体验，但是会降低车辆的行驶舒适性。
较软的减震器则可以提高车辆行驶舒适性，但是会降低车辆的操控感和稳定性。
在设计车辆时，还应该考虑到车辆的使用环境和特定的驾驶需求，以便为顾客提供最好的用户体验。
例如，进行越野驾驶的车辆需要配备更加耐用和强力的悬挂系统，以支撑车辆在复杂的地形上行驶；而城市代步车则需要更加平滑和灵敏的悬挂系统，以保证行驶的舒适性和驾驶的便利性。
综上所述，车辆设计是一个复杂和系统化的过程，需要综合考虑多个影响车辆性能和稳定性的因素。
通过不断地研究和优化这些参数，可以开发出更加安全、舒适和灵敏的汽车产品，满足消费者不断提高的需求和期望。