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详解汽车前轮定位--主销后倾和主销内倾工作原理
来源:汽车维修  作者:佚名  2014-02-25 08:57:18

    众多教科书中对主销后倾和主销内倾能够保持汽车转向时自动回正和直线行驶的工作原理讲的不够深入,学生不好理解和掌握。下面详细讲解主销后倾和主销内倾的工作原理。
    1.主销后倾的工作原理
    主销安装在前轴上,其上端向后倾斜,这种现象叫主销后倾。在纵向垂直平面内,垂线与主销轴线之间的夹角Y叫主销后倾角(如图1所示)。主销后倾的作用主要是为了保持汽车直线行驶的稳定性,并使汽车转向后前轮有自动回正的作用。主销具有后倾角时,主销轴线的延长线与路面的交点a位于轮胎与地面接触点b的前面。汽车转弯时做圆周运动,受向心力作用,此向心力正是图1中的F,垂直于车轮,作用于b点,由地面的摩擦力提供。向心力F对车轮形成绕主销轴线作用的回正力矩M=FL,其方向与车轮偏转方向相反。当驾驶员放松方向盘时,车轮仅受回正力矩M=FL的作用,所以车轮自动恢复到原来的中间位置。此时汽车做直线运动,向心力F自动消失,回正力矩也自动消失,所以汽车只要转弯就伴随产生回正力矩。当外力消失,车轮便自动回正,保持直线行驶。

    通过物体做圆周运动的规律可知,运动速度越快,需要的向心力越大,也就是说,汽车转弯速度越快,向心力F越大,回正力矩越大,回正效果越明显。然而,向心力F是由地面摩擦力产生的,所以当摩擦力大于F时,可以正常转弯。当摩擦力小于F时,汽车不能正常转弯,将发生漂移。
在有水和冰雪的路面上由于摩擦力下降,汽车转弯速度更不易过快。
      后倾角不宜过大,否则在转向时将使方向盘沉重或回正过猛而打手,现代汽车Y角一般不超3°。主销后倾角的获得一般是前轴、钢板弹簧和车架三者装配在一起时,由于钢板前高后低,使前.轴向后倾斜而形成。有的在钢板座后部加装楔形垫片而形成后倾。在轿车上通过悬架柱的安装位置决定,或有上下2个控制臂的安装位置决定。由此可知,车架变形、钢板弹簧疲劳、转向节松旷、车桥扭转变形等原因,都将使主销后倾角发生变化。
    2.主销内倾工作原理
    主销在前轴上安装时,其上端略向内倾斜,称为主销内倾(如图2所示)。在横向平面内,主销轴线与垂线之间的夹角β叫主销内倾角。主销内倾角的作用也是为了保持汽车直线行驶的稳定性。主销具有内倾角β后,当转向车轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度时(图2),车轮的最低点将陷入路面以下h处,但事实上车轮不可能陷入路面以下,而是将前轮连同汽车前部向上抬起相应高度。那么它是怎样使车轮自动回正的呢?许多教科书中都是讲汽车本身的重力有使前轮回复到直线行驶位置。经过深入的力学分析,应该是地面提供给车轮的向前摩擦力F形成回正力矩即M' =FC,使车轮自动回正。

    下面进行受力分析。当车辆转弯时由于主销内倾,车辆前部被抬起,那么整个车就像停在一个斜坡上,车应该向后滑移。而实际情况是车没有后移,就是因为地面给车轮一个向前的摩擦力F,形成回转力矩M' =FC(图2)。在车辆转弯时,由于内侧车轮转向角大于外侧车轮转向角(如图3所示),即β>a,故内侧被抬起的高度比外侧高,所以内侧的车轮受到地面的摩擦力F,大于外侧摩擦力F2,而从图上可看出,内侧的力矩M1=F1C,外侧的力矩M2=F2C,还可以看出,内侧的力矩使车轮回正的趋势,而外侧的力矩使车轮继续偏摆的趋势。因为F1>F2,所以M1>M2,前轮整体还是受到回正力矩M'=M1-M2的作用而自动回正。经过以上分析,能深刻理解主销内倾是如何使前轮自动回正的。

    综上所述,主销后倾和主销内倾都使汽车转向时自动回正,保持直线行驶的稳定性。所不同的是主销后倾的回正作用与车速有关,而主销内倾的回正作用与车速无关。图3为双轴汽车转向示意图。

关键词:四轮定位

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