主机箱为一圆形结构，固 定在底板中央，其内装有接 口板、微机板、转角编码器、 打印机、力矩传感器和电池 等。定位杆从底板下伸出， 经磁力座吸附在驾驶室内的 仪表盘上。 • 定位杆的内端连接有光电 装置，光电装置装在主机箱 内的下部。
ZC-2型转向参数 测量仪 l-定位杆；2-固定螺栓；3-电 源开关；4-电压表；5-主机箱； 6-连接叉；7-操纵盘；8打印机；9-显示器
• 汽车稳定性： 汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶 方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力。 • 汽车操作性和稳定性统称为车辆的操纵稳定性 • 影响操纵稳定性的因素： 1）结构因素：①转向系性能参数（转向系传动比； 转向系效率；转向器的啮合特性，转向系刚度等） ②车辆的重心位置、轴距、轮距、质量分配、轮 胎型式和气压、悬挂导向装置等 2）使用因素：①道路状况 ②气候条件 ③左右车轮运动状态
（2）转向盘转向角和转向力检测
• 2．用转向参数测量仪检测 转向盘自由转动量和转向力 • 国产ZC-2型转向参数测量 仪，是以微机为核心的智能仪 器，可测得转向盘自由转动量 和转向力。 • 该仪器由操纵盘、主机箱、 连接叉和定位杆四部分组成， 如图所示。
ZC-2型转向参数 测量仪 l-定位杆；2-固定螺栓；3-电源开关； 4-电压表；5-主机箱； 6-连接叉；7-操纵盘；8-打印机； 9-显示器
• 按照国家标准《机动车运行安全技术条件》 （GB 7258—2004）的规定，方向盘自由 转动量和转向力应符合以下要求。 • 1）方向盘自由转动量 • 机动车方向盘的最大自由转动量不允许 大于： • （1）最高设计车速不小于100km/h的机 动车：20°； • （2）三轮汽车：45°； • （3）其他机动车：30°。
2.主销后倾角和主销内倾角的测量原理
车轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角这三个测量 参数的测量都是关于角度的测量，除了光学式四轮定位 仪测量车轮外倾角和车轮前束时，采用的不是测量角度 的传感器以外，其余各种类型的四轮定位仪均是采用测 量角度的传感器，包括车轮前束角都可以用角度传感器 直接或间接测量。
（1）四轮定位仪的测量原理
1.车轮前束和推力角的测量原理
在测量前束时，必须保证车体摆正且方向盘位于中 间位置，为了提高车轮前束值（或前束角）的测量精度， 无论是拉线式、光学式还是电脑式的四轮定位仪，在检 测车轮前束之前，常通过拉线或光线照射或反射的方式 形成一封闭的直角四边形。将待检车辆置于此四边形中， 通过安装在车轮上的光学镜面或传感器不仅可以检测前 轮前束、后轮前束，还可以检测出左右车轮的同轴度 （即同一车轴上的左右车轮的同轴度）及推力角等。
第四章
汽车转向系统性能检测与评价
多媒体课件
4.1汽车转向系统性能评价指标
• 1操纵性与稳定性
•汽车操纵性----驾驶员以最少的修正而能维
持汽车按给定的路线行驶以及按驾驶员愿望
转动转向盘以改变汽车行驶方向的能力。
• 操纵性能的评价： • (1)在规定车速下，汽车质心曲线轨迹与 转向盘转角的关系； • (2)以规定角速度迅速转动转向盘以后， 汽车转向横摆角速度随时间变化的关系； • (3)汽车在圆周行驶时其转向盘上的作用 力与汽车侧向加速度的关系。 • (4)为保证额定车速行驶的汽车轨迹曲率 半径能按要求变化，必须在转向盘上施 加的作用力。
4.2.2.最小转弯直径及技术状况标准
• 最小转弯直径和内轮差
• 转向轴和末轴的 内轮印迹中心在 车辆支承平面上 的轨迹圆之差， 被称为内轮差。 •汽车转弯直径示意图
• 《机动车运行安全技术条件》(GB72582004)规定 • 机动车辆的最小转弯直径，以前轮轨迹中 心为基线，测量其值不得大于24m。 • 当转弯直径为24m时，前转向轴和末轴的 内轮差（以两内轮轨迹中心计）不得大于 3.5m。
4.2转向系统技术状况检测标准及仪器
• 4.2.1.转向系统技术状况检测标准及仪器 • （1）转向盘自由行程及其检测 • 转向盘自由转动量，是指汽车转向轮保持 直线行驶位置静止时，轻轻左右晃动转向 盘所测得的游动角度。 • 转向盘的转向力，是指在一定行驶条件 下，作用在转向盘外缘的圆周力。
•
这两个诊断参数主要用来诊断汽车转向 轴和转向系中各零件的配合状况。 • 该配合状况直接影响汽车操纵稳定性和 行车安全性。因此，对于新车和在用车都 必须进行上述两项诊断参数的检测。 • 转向盘自由转动量和转向力的检测，应 采用专用检测仪进行。
（3）前轮外倾α
前轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车 轮平面的交线与地面垂线之间的夹角。 前轮外倾角的作用是：（1）防止车轮出现内倾； （2）减少轮毂外侧小轴承的受力，防止轮胎向外 滑脱；（3）便于与拱形路面接触；
如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时， 车桥将因承载变形，而可能出现车轮内倾，这样将加速 汽车轮胎的磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿 轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加重 了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低使用寿命。 因此为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安 装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内 倾。同时车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但 是，外倾角也不宜过大，否则也会使轮胎产生偏磨损。
当汽车直线行驶 时，若转向轮偶然受 到外力作用而稍有偏 转时，这时由于汽车 本身离心力的作用， 在车轮与路面接触点 b处，路面对车轮作 用一个侧向反力。反 力对车轮形成绕主销 轴线作用力矩YL，其 方向正好与车轮偏转 方向相反。
ab之间距离称为主销后倾拖距
力矩YL称为稳定力矩
在YL力矩作用下，将使车轮 回复到原来中间的位置，从而 保证了汽车稳定的直线行驶。 此力矩称为稳定力矩。
（4）前轮前束
从俯视图看，两侧前轮最前端的距离B小于后 端的距离A，（A-B）称为前轮前束。前轮前束的 作用是消除前轮外倾造成的前轮向外滚开趋势， 减轻轮胎磨损。
•
车轮有了外倾角后，在滚动时就类似 于滚锥，从而导致两侧车轮向外滚开。由 于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能 向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边滑 的现象，从而加速了轮胎的磨损。 • 前轮前束可通过改变横拉杆的长度来 调整。根据各厂家规定的测量位置，使两 轮前后距离差（A-B）符合规定前束值。一 般前轮前束值为0~12mm。
• 转向盘转至极限 位置时，图中两 圆之间的通道为 车辆转弯通道圆。
• 车辆所有点在车 辆支承平面上的 投影均位于最大 内圆和最小外圆 之间。
•车辆有左和右转 弯通道圆。 •转弯通道圆的最 大内圆直径越大， 最小外圆直径越 小，车辆所需的 通道宽度越窄， 通过性越好。
4.3汽车车轮定位及检测设备
4.转向车轮的稳定效应
• 当车轮在偶然受外力作用或转向盘稍微转 动而偏离直线行驶时，转向轮应有自动回 正恢复直线行驶的能力。 • 转向车轮具有的保持自动返回直线行驶的 能力，称为转向车轮的稳定效应。 • 转向车轮的稳定效应与车轮定位角和轮胎 的横向弹性有关。
5.汽车转向轮的震动
• 转向轮的震动——汽车在行驶时，出现转 向轮的左右摆动和上下跳动。震动降低了 汽车操纵稳定性，使轮胎磨损加剧，增加 了转向机构的动载荷，降低零件使用寿命， 影响行驶安全。 • 转向轮的摆动与车辆悬架技术状况、车辆 定位、车轮平衡有密切关系。
•
操纵盘由螺钉固定 在三爪底板上，底板 经力矩传感器与三个 连接叉相连，每个连 接叉上都有一只可伸 缩长度的活动卡爪， 以便与被测转向盘相 连接。
ZC-2型转向参数 测量仪 l-定位杆；2-固定螺栓；3-电源开关；4-电压表；5主机箱； 6-连接叉；7-操纵盘；8-打印机；9-显示器 图5-43
•
• （5）包容角
• （6）转向20°时张角 • （7）推进角 • （8）轴距差
4.3.2.汽车车轮定位仪的结构和工作原理
• 四轮定位仪可检测的项目：前轮前束、 前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、 后轮前束、后轮外倾角、车辆轮距、车辆 轴距、转向20°时前张角、推力角、左右 轴距差。 • 前轮前束、前轮外倾角、主销后倾角、 主销内倾角统称前轮定位，又称为前轮定 位四要素。 • 常用的四轮定位仪有拉线式、光学式、 电脑拉线式和电脑激光式4种
• 4.3.1.汽车车轮定位
在设计汽车时，为使转向轮具有转向轻便、 准确和行驶稳定的性能，在转向车轮上设计有 主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮 前束等四项参数，统称为前轮定位。它是评价 机动车的操纵性和直线行驶稳定性的重要参数， 前轮定位值正确能使汽车的操纵性保持稳定。
（1）主销后倾角γ
设计转向桥的时候，使主销 在汽车的纵向平面内向后的一 个倾角γ，即主销轴线和地面垂 直线在汽车纵向平面内的夹角。
图5-43
•
测量时，把转向参数测量仪对准被测汽 车转向盘中心，调整好三个连接叉上伸缩 卡爪的长度，与转向盘连接并固定好。 • 转动操纵盘，转向力通过底板、力矩传 感器、连接叉传递到被测转向盘上，使转 向盘转动以实现汽车转向。
•
此时，力矩传感器将转向力矩转变成电 信号，而定位杆内端连接的光电装置则将 转角的变化转变成电信号。 • 这两种电信号由微机自动完成数据采集、 转角编码、运算、分析、存储、显示和打 印。 • 因此，使用该测量仪既可测得转向盘的 转向力，又可测得转向盘的自由转动量。
• •
2）方向盘转向力 机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的水 泥或沥青道路上行驶，以10km/h的速度在 • 5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为 24m的圆周行驶，施加于方向盘外缘的最 大切向力不应大于245N。
•
（1）．用简易转向盘自由转动量检测仪 检测转向盘自由转动量 • 简易转向盘自由转动量检测仪，只能检 测转向盘的自由转动量。 • 该仪器主要由刻度盘和指针两部分组成。 刻度盘和指针分别固定在转向盘轴管和转 向盘边缘上。
图5-42 简易转向盘自由转动量检测仪 a）检测仪的安装；b）检测仪 l-指针；2-夹臂；3-刻度盘；4-弹簧； 5-连接板；6-固定螺钉