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-1-昆明理工大学毕业论文汽车四轮定位检专业气车维修工程教育年级2010学号10429323022指导老师日期目录-2-摘要………………………………………………………………………………1第一章绪论…………………………………………………………………….21.1本文研究意义……………………………………………………………….21.2四轮定位技术的国内外发展概况………………………………………….21.3汽车四轮技术的应用现状及发展趋势…………………………………….41.4本文研究的主要内容……………………………………………………….51.5本章小结…………………………………………………………………….5第二章四轮定位的基本参数及其对汽车性能的影响…………………………62.1主销后倾角…………………………………………………………………..62.2主销内倾角…………………………………………………………………..112.3前轮外倾角……………………………………………………………………112.4前轮前束………………………………………………………………………112.5其他四轮定位相关角度………………………………………………………122.6四轮定位参数间的关系………………………………………………………122.7本章小结………………………………………………………………………13第三章四轮定位仪测量原理及测量精度研究…………………………………143.1CCD式四轮定位仪组成…………………………………………………….143.2CCD式四轮定位仪的测量原理及数学模型……………………………….153.33D图像式四轮定位仪结构及测量原理…………………………………..183.4本章小结…………………………………………………………………….21第四章四轮定位参数调整技术的研究…………………………………………………….224.1现代车轮定位参数调整概述……………………………………………….224.2后轮定位参数的调整……………………………………………………….264.3麦弗逊式前独立悬架定位角的调整研究………………………………….284.4本章小结…………………………………………………………………….33第五章麦弗逊前悬架结构与车轮定位参数关系分析及优化………………………….345.1麦弗逊悬架仿真模型的建立………………………………………………..345.2仿真试验及结果分析…………………………………………………………365.3悬架的优化及结果分析……………………………………………………..405.4本章小结……………………………………………………………………..43结论与展望……………………………………………………………………….参考文献…………………………………………………………………………..致谢…………………………………………………………………………………-3-摘要近年来我国汽车工业的飞速发展，现在已经成为世界第一的汽车生产与消费大国。随着汽车保有量的增加与汽车本身技术含量的提升，给汽车检测、诊断及维修行业带来严峻的挑战。为了使汽车的检测更为准确、高效，我们需要不断的去学习、探讨、研究各种高新的检测技术，并以理论联系实际的方法将这些技术得以应用。四轮定位就是各种新技术之一，其通过专用四轮定位仪对车辆进行精确测量后，技术人员根据测量数据及综合原厂设计标准，对车辆的各定位参数进行调整，使车辆的技术指标达到原厂设计要求。保证了汽车行驶的安全性、舒适性、稳定性和经济性。本文对当前四轮定位检测与调整技术进行研究。首先介绍汽车车轮定位参数的基本理论知识，分析了各定位角对汽车性能的影响及各参数之间关系。接着针对CCD式和3D图像式两大主流的四轮定位仪产品进行研究。通过分析它们的结构，深入研究了各自的检测原理。提供了一套对四轮定位仪测量精度的评定办法，并通过实验检测了CCD式四轮定位仪的测量精度。然后，对车定位参数的调整技术进行研究。介绍了常用的四轮定位调整零件。通过对麦弗逊式前悬架结构的分析，对该种悬架中一些难以调整的定位角度提出了调整办法。最后采用ADAMS/Car建立了麦弗逊式前悬架的仿真模型，经仿真试验进一步分析了麦弗逊悬架结构与车轮定位参数的关系。通过处理分析结果，对该麦弗逊悬架进行了优化。汽车的四轮定位在我国起步较晚，通过近十几年的快速发展，越来越多的人认识到汽车四轮定位的重要性。在汽车维修行业认为:学好了四轮定位就等于学好了对底盘的维修。可见对于四轮定位检测技术的研究，不仅意义重大，并且具有很大的市场应用价值。关键词:四轮定位、车轮定位参数、定位仪、麦弗逊悬架-4-第一章绪论1.1本文研究的意义2011年中国汽车产业的快速发展，实现汽车产销超过1850万辆，继续成为了世界第一汽车生产和消费大国。目前我国民用汽车保有量达到10578万辆，其中三轮汽车和低速货车1228万辆，比上一年末增长16，4%，私人汽车保有量7872万辆，增长20,4%，私人轿车保有量4322万辆，增长25，5%。可见我国的汽车，尤其是私人轿车的保有量增加迅速。再随着我国高速公路不断建设，国道及城乡道路的不断改善，汽车的行驶速度也不断提高。相对于以前，人们开始更为关注汽车的行驶稳定性、安全性及乘坐的舒适性、操控性。特别是高速行驶时汽车的稳定性和安全性是人们购车所关注的焦点。汽车悬架机构的技术状况正是和这些人们关注的这些问题息息相关。车辆在出厂时，其悬挂系统的定位角度都是根据设计要求预先设定好的。这些定位角度共同用来保证车辆驾驶的舒适性和安全性。目前轿车前后悬架几乎都采用了独立悬架，来满足车辆行驶时操纵稳定性和平顺性的要求。然而独立悬架相对来说结构复杂，零件刚度低，抗变形能力差。在汽车行驶一定里程后，由于在不同的路况条件下长时间工作，汽车受到地面和零件间的摩擦，或受到外力的撞击，都很容易造成悬架机构零部件的磨损变形。会出现轮胎异常磨损、零件磨损加快、方向盘发沉、车辆跑偏、油耗增加等现象，这些现象都是车辆性能下降的表现。要消除这些现象，确保车辆性能的稳定，就要对汽车进行四轮定位检测，并调整车轮的定位参数使之达到标准的范围，恢复汽车的技术状况，确保汽车的正常行驶。根据资料统计表明，由车轮定位参数不准确引起的故障占整车故障的30%左右。因此检测和调整车轮定位参数是一个重要项目。做四轮定位检测和调整不仅仅是为了故障的排除，更为解除汽车的安全隐患，使悬架和车轮运行时达到最好的技术状况。正确的车轮定位有利于汽车操纵的稳定性;减少转向机械和悬架的磨损;使汽车行驶更加平稳;保证车轮在行驶时尽可能的垂直于路面，减小车轮滚动阻力，提高燃油经济性并最大限度减少车轮的滑移，减少轮胎的磨损延长轮胎寿命。有了这些保证，就大大提升了行车的安全性。目前国外许多发达国家己将车轮定位检测定为汽车年检三大参数(车轮定位、制动、排放)之一。汽车出厂前所做的质量检测也包括车轮定位检测这一项。一般轿车为了保证能正常行驶，一年需做2次四轮定位检测。若使用频繁，则每三个月就要进行一次检测。可见，四轮定位在保证汽车使用性能上不可缺少。做好四轮定位会给我们带来经济、效率、安全等多方面的丰收。随着中高级轿车的不断增多，人们对汽车的要求越来越高。车轮的定位也需要越来越精准。才能更好的满足人们对汽车安全性、动力性、经济性、操控稳定性、舒适性等多方面的需求。因此对现代汽车四轮定位技术及其应用分析有重要意义。-5-1.2四轮定位技术的国内外发展概况1.2.1四轮定位测量技术的发展历程20世纪70年代以前，世界上绝大部分汽车是后轮驱动的。整体式的桥壳和车架是当时多数后轮驱动汽车的设计特点。这样的设计使人们无需过多的考虑使用中车辆的后轮定位问题。所以早期的车轮定位检测主要是指转向轮的定位(前轮定位)。然20世纪70年代后期，石油危机的爆发导致全球性的经济危机，美国提出并采用了联邦合作平均燃油经济性法案。因此，轻便、节能的前轮驱动轿车在国外许多大型汽车制造厂开始大量投入生产。这些轿车多采用承载式车身，四个车轮都分别具有独立的悬架系统。随着这些轿车大量应用，由后轮定位故障所引起的车辆转向、轮胎磨损、跑偏等问题日益增多并引起关注。仅是做前轮定位已无法维持汽车良好的技术状况，车辆的后轮定位参数也必须予以调整。前后轮同时定位的四轮定位技术便因此而生。1.2.2车轮定位的技术发展经历的三个阶段:第一阶段为几何中心线定位阶段:即以几何中心线为参考对前轮作定位。这是一种沿用多年的前轮定位方式。对于现代采用独立悬架的轿车，其缺点是忽略了后轮定位参数的变化。当后轮定位不准确时，车辆几何中心线与其推力线形成一定的夹角(图1.1)，就会导致车辆跑偏、转向偏离、吃胎等多种问题。图1.1推力线与几何中心线的夹角图1.2后轴侧偏当发生车轮偏迹现象时。如图1.2为后轴侧偏的情形，前后轮之间虽然相互平行，但明显后轴总成发生了侧向偏移，汽车的几何中心线位置改变，不再处于车辆的几何中心。此时以几何中心线为参考来定位车轮，显然不合理。后轮侧偏使得行驶时前后轮不在沿着同一轨迹，从而导致转向拉力的产生，会给行车安全带来隐患。第二阶段为推力线定位阶段:即通过测量后轮，找到推力线，以推力线为参考定位前轮的两轮定位方式。这种定位方式可以使转向盘在车辆行驶时能保持在中性位置，设有考虑到力推线与车体中心偏离的问题。若两者不是平行关系(图1.1)仍以推力线为参考定位前轮,则车辆在直线行驶时,汽车的四个车轮滚动方向与汽车行驶方向不一致。不仅造成严重偏向,还会致使轮胎表面产生羽毛状磨损,加速前轮的外缘磨损。第三阶段就是完全四轮定位阶段:即首先作单独后轮定位，检测出两个后轮的单独前束，如图1.3调节后轮前束，使推力角为0o(实际操作中在士0.25。范围内)，这样调节后的推力线应与几何中心线重合。前轮的定位用重合的推力线和几何中心线作为参考。两个后轮也要独立调整，新型轿车都设计成独立悬架的目的正是在此，从而实现了完全四轮定位。通过四轮定位后的汽车，前后轮都与-6-汽车几何中心线平行并且行驶时后轮运动是沿着前轮轨迹的，转向盘也保持在中性位置。使得汽车各悬架和车轮能在良好技术状况下运行。1.3汽车四轮定位技术的应用现状及发展趋势随着电子技术、计算机技术的发展，汽车检测技术已从依靠尺量、眼看、耳听、手摸的方式，改进成利用各种先进设备在不解体汽车的前提下全面、准确、迅速地对车辆进行检测。四轮定位仪作为众多先进检测设备的代表之一，它涉及了机械、数学模型、光学、电子、计算机软件等多个领域的知识。图1.3推力线与几何中心线重合目前市场上的四轮定位仪种类繁多，根据其测量传感器所采用的技术，可分为拉线式、PSD式、CCD及3D图像式等。而PSD式和CCD式在国内应用较广，其测试光源又分为两种—激光式光源和红外线式光源。以下将分别进行介绍:l)拉线式:它采用角位移传感器测量车轮定位参数。角位移传感器实质上是一个带摆臂的滑线旋转电位计，摆臂旋转一定角度时，带动电位计的电刷转动，从而改变输出电阻，最终导致传感器的输出电压发生变化。拉线式四轮定位仪使车轮定位仪进入了电子时代的先驱。但其操作繁琐、测量精度不高、不便于进行全四轮测量。所以现在应用很少。2)激光:激光是上世纪发现的新型光源。它具有单色性、高亮度、高方向性和高抗干扰性的特点。但用于测量的激光传感器寿命较短。测量时由于受人为误差影响，其精度也很难达到理论所述的低于0.1°。更重要的是激光达到一定强度后，对人眼伤害作用明显。很难将其控制在安全标准。因此在发达国家此类产品早已淘汰。国内目前还有少部分使用。3)红外线:红外线作为测量光源，其使用寿命可高达10年，测量精度在理论上也可达到0.01°以下。但大家知道所有物体都会散发红外线，尤其是热源和光源处。所以红外线作测量光源的四轮定位仪的一项关键技术就是去防止外界红外线对测量光线的干扰。4)PSD:PSD即模拟光电位置传感器，是一种模拟器件。它会根据受光面所受光照位置的不同，而使其输出电流产生相应的变化，再根据电流大小分析出