學習情境六車輪定位平衡及底盤測功工位檢測

學習情境六車輪定位平衡及底盤測功工位檢測第一頁，共四十八頁，2022年，8月28日任務一：車輪平衡

一、車輪動平衡檢測的意義汽車行駛速度越來越高，車輪不平衡對汽車性能的影響也越來越大。由于車輪不平衡質量產生的不平衡力的大小和方向在不斷變化，使整車有上下跳動的趨勢，引起垂直方向的振動，影響汽車行駛平順性；引起轉向輪橫向擺動，影響汽車操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。車輪不平衡還會加劇輪胎、轉向機構、行駛系及傳動系統零部件的沖擊和磨損，縮短其使用壽命。汽車正常使用一定時間后，尤其是在對輪胎、輪輞進行了修補、修復或更換新輪胎后，一定要對輪胎進行動平衡檢測，測定不平衡質量的大小和相位，并進行校正。第二頁，共四十八頁，2022年，8月28日二、車輪不平衡的原因及其危害

1.引起車輪不平衡的主要原因如下：(1)車輪定位不當，尤其是前束和主銷傾角，不僅影響汽車的操縱性和行駛穩(wěn)定性，而且會造成輪胎偏磨，這種胎冠的不均勻磨損與輪胎不平衡形成惡性循環(huán)，因而使用中出現車輪不平衡，也可能是車輪定位角失準的信號。(2)輪胎和輪輞以及擋圈等因幾何形狀失準或密度不均勻而先天形成的重心偏離。(3)因輪轂和輪輞定位誤差使安裝中心與旋轉中心不重合。(4)維修過程的拆裝改變了整體綜合重心，破壞了原有的良好平衡狀態(tài)。(5)輪輞直徑過小，運行中輪胎相對于輪輞在圓周方面滑移，從而發(fā)生波狀不均勻磨損。(6)車輪碰撞造成的變形引起的質心位移。(7)輪胎翻新中因定位精度不高而造成薪胎冠厚度不均勻而使重心改變。(8)高速行駛中制動抱死而引起的縱向和橫向滑移，會造成局部的不均勻磨損。第三頁，共四十八頁，2022年，8月28日2.車輪不平衡的危害車輪不平衡質量m在高速旋轉時產生的不平衡力(離心力)F

F=m2rm—不平衡質量。ω—車輪轉動角速度。

r—不平衡質量質心到輪心的距離。不平衡力的水平分力和垂直分力分別為：Fh=Fsin=m2rsinFV=Fcos=m2rcos第四頁，共四十八頁，2022年，8月28日由上式可知，不平衡力的水平分力和垂直分力的大小和方向在不斷變化。垂直分力使車輛產生振動和噪聲，影響乘坐舒適性，使駕駛員容易疲勞，產生困倦而出現交通事故。對于轉向輪，水平分力的大小和方向變化，使其對主銷中心產生的力矩大小和方向也隨之變化，引起轉向輪擺振，影響汽車的操縱穩(wěn)定性、直線行駛性和行駛安全性，加劇輪胎和轉向系統機件的磨損，縮短其使用壽命。第五頁，共四十八頁，2022年，8月28日三、車輪不平衡檢測原理1.車輪靜平衡檢驗靜平衡是指車輪質心與其旋轉中心重合。靜平衡的車輪在高速旋轉時可能產生不平衡力矩，出現動不平衡，使車輪產生擺振。如圖有作用半徑相同質量相等但相位相反的兩質點ml、m2，該車輪是靜平衡的。但是在車輪旋轉時，兩質點產生的離心力形成力偶，使車輪處于動不平衡。如果該車輪是轉向輪，在力偶作用下轉向輪就會繞主銷左右擺動。如果在m1、m2同一作用半徑的相反方向上配置相同質量的ml’=ml、m2’=m2，則車輪處于動平衡。靜平衡的車輪不一定是動平衡的，但動平衡的車輪一定是靜平衡的。第六頁，共四十八頁，2022年，8月28日2.車輪動平衡檢驗離車式硬支承車輪動平衡機的工作原理圖。所謂硬支承是指支剛度很大，車輪支承系統振幅很小，車輪的慣性力可以略去不計。假設有不平衡質量m1、m2，集中在兩側輪輞的邊緣處，且在同一(角度)方向。車輪旋轉時產生離心力，F1、F2為這兩個離心力在傳感器平面的投影，N1、N2為平衡機主軸左、右支承測得的動反力。第七頁，共四十八頁，2022年，8月28日a------被測車輪在平衡機上的安裝尺寸，由平衡機上提供的專用工具測得。b------被測車輪輪輞寬度，可用專用卡規(guī)測量。c-------平衡機主軸兩支承點之間的距離，為平衡機的結構參數(已知)。N1、N2------為支承處動反力，由相應傳感器轉換成電信號后測出。根據力和力矩的平衡條件有：第八頁，共四十八頁，2022年，8月28日計算出F1、F2后，再根據離心力計算公式F=mω2r,

求出不平衡質量m1、m2

：第九頁，共四十八頁，2022年，8月28日相位的確定：傳感器接收到的信號是隨車輪的旋轉而變化的，其輸出的電量為：

e(t)=E0+Esin（ωt+)+∑Eisin(iωt+i)第一項為直流分量，與動態(tài)變化的量無關第二項為待測不平衡信號的基波分量，E為幅值，它正比于不平衡力。為初相位。第三項為各次諧波分量，可忽略不計。Esin（ωt+)=Ecossinωt

+Esincosωt=Re

sinωt+Imcosωt

E=(Re2+Im2)1/2=tg-1(Im/Re)第十頁，共四十八頁，2022年，8月28日四、車輪平衡檢驗設備1.就車式車輪平衡機一般由驅動裝置、測量裝置、指示與控制裝置、制動裝置和小車等組成。驅動裝置由電動機，轉輪等組成，能帶動支離地面的車輪轉動。測量裝置由傳感磁頭、可調支桿、底座和傳感器等組成，自成總成井帶有車輪，能將車輪不平衡量產生的振動變成電信號，并送至指示與控制裝置。指示裝置由頻閃燈、不平衡度表或數字顯示屏等組成，頻閃燈（由傳感磁頭的信號驅動）用來指示車輪不平衡點位置。制動裝置用于車輪停轉。第十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日第十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日2）、離車式車輪平衡機離車式車輪平衡機目前應用最多的是硬式支承、兩面測定車輪動平衡機。主要由驅動機構、轉軸、支承裝置(包括動反力測量傳感器)、錐體壓盤及快速螺母、制動裝置和防護罩等組成。有些離車式平衡機的參數顯示和操作系統提示采用CRT顯示)，測量結果顯示清楚直觀，有屏幕提示便于操作，但造價較高。有些離車式平衡機采用發(fā)光二極管顯示，結構簡單，工作可靠，成本低廉。

第十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日任務二：車輪定位一、明確幾個概念何謂車輪定位？其內容及目的是什么？什么時候進行車輪定位檢測？車輪定位檢測前對車輛有哪些要求(即根據故障現象是否排除了其他因素的影響，例如：轉向系連接裝置的松曠、車輪不平衡、輪胎氣壓不足等)？第十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日二、車輪定位的檢測汽車車輪定位的檢測有靜態(tài)檢測法和動態(tài)檢測法兩種類型。靜態(tài)檢測法是在汽車停止的狀態(tài)下，使用測量儀器對車輪定位進行幾何角度的測量。動態(tài)檢測是在汽午以一定車速行駛的狀態(tài)下，用測量儀器檢測車輪定位產生的側向力或由此引起的車輪測滑。動態(tài)檢測的內容和方法將在“汽車側滑的檢測與調整”中講述。第十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日1.車輪定位的目的保證汽車的操縱穩(wěn)定性、方向穩(wěn)定性及最小的輪胎磨損，并在各種路況下保證這些要求的實現。磨損、變形、損壞會使定位參數發(fā)生變化，從而導致嚴重事故。更換球銷、擺臂、橫拉桿等零件后對車輪定位參數進行調整也是必須的。車輪定位就是對懸架及轉向系各部件進行調整，以達到原設計功能。且只有電腦四輪定位才是快捷、準確的定位方法。第十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日2.什么時候進行四輪定位？①直線行駛困難：（轉向沉重、發(fā)抖、跑偏、不自動復位）駕駛時車感飄浮、顛顫、搖擺等不正常的駕駛感覺。行駛中轉向盤不正或行車方向的跑偏現象出現。②輪胎出現不正常磨損：（單邊磨損、波狀磨損、塊狀磨損、偏磨等）。汽車更換懸架系統或轉向系統有關部件。前部經碰撞事故維修后。

第十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日3.四輪定位的檢測項目主銷后傾角轉向輪前束值／角及前張角主銷內傾角轉向20°時的前張角后輪外傾角轉向輪外傾角輪距、軸距后輪前束值／角推力角軌跡寬度偏差橫向偏位軸距偏差輪軸偏移等軸偏位第十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日4.車輪定位的靜態(tài)檢測車輪定位值的靜態(tài)檢測法，是根據車輪旋轉平面與各定位角間存在的直接或間接的幾何關系，用專用的檢測設備測量其是否符合規(guī)定。使用的檢測設備有氣泡水準式、光學式、激光式、電子式和計算機式等車輪定位儀。第十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日第二十頁，共四十八頁，2022年，8月28日三、電腦四輪定位檢測1.幾何中心線和推力線重合為基準，使四輪定位參數在該基準上的合理匹配稱為四輪定位。2.定位不準的危害（什么時候做調整）直線行駛困難前輪搖擺不定輪胎不正常磨損3.檢測參數：主銷內傾角、主銷后傾角、車輪外傾角、前束、輪距、軸距、推力角和前展。第二十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日４.檢測原理及方法激光器：投射激光束，光敏三極管接收光束。八傳感器測量系統：形成直角四邊形，檢測出推力角是否合格。前束為零，左右發(fā)射光重合。有前束，可測出距離相等。若不等，左右單獨前束不等。推力角，軸距輪距差：八個傳感器測量，四邊形。外傾、內傾、后傾：角度測量儀（可變電位計）車輪輪輞變形補償：車輪的徑向、端面跳動量即補償值計入前束、外傾的前值中。第二十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日八束測量系統第二十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日5.輪軸偏移輪軸偏移是指兩個前輪(或后輪)與地接觸點的連線與垂直于推力線的直線間的夾角。當右輪在左輪前方時此角度值為正，在左輪后方時此角度值為負。

如圖第二十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日第二十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日6.橫向偏位

橫向偏位是指左(右)前輪和相應后輪與地接觸點連線與推力線的夾角（即輪距向一側變長或變短）。如果后輪超出前輪，此角度為正。

如圖第二十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日第二十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日7.軸偏位

實際的前后軸的平分中心線連線與理論車輛幾何中心線的夾角，兩前輪或兩后輪同時橫移，其它參數（如前、后輪總前束）不改變，也存在推力角。

如圖第二十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日第二十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日8.軸距偏差軸距偏差是指兩前輪之間的連線與兩后輪間連線不平行所形成的夾角。當右側輪距大于左側輪距時，此角度為正，反之為負。軸距變化，可以引起推力線歪斜，從而產生推力角。

如圖第三十頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日9.軌跡寬度偏差

軌跡寬度偏差是指左前輪和左后輪與地面接觸點之間的連線，同右前輪和右后輪與地面接觸點之間的連線的夾角。當后部寬度超過前部寬度時，此角度為正。

如圖第三十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日注意事項：車輪定位小結；車輪平衡小結。故障情景：有一轎車的輪胎磨損嚴重，且伴有方向發(fā)抖想象，試分析其原因并制定故障診斷維修流程圖（故障樹形式）。第三十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日任務三：底盤測功1.汽車動力性臺架試驗的意義及試驗設備動力性臺架試驗----主要是測量在用車驅動輪的輸出功率和驅動力。通過測量驅動輪的輸出功率和驅動力，可以評價汽車的動力性能、判斷發(fā)動機功率的變化程度、判斷傳動系統的效率。汽車動力性臺架試驗是在底盤測功機（滾筒式的試驗臺）上進行的。在底盤測功機上，不僅可以測試不同正況下的驅動輪的輸出功率和驅動力，還可以進行滑行性能測試、加速性能測試、車速表校驗和里程表校驗等試驗。

第三十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日2.底盤測功機的型式：第三十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日3.底盤測功機的構成：主要由滾筒、機械部件、功率吸收裝置(即測功裝置)、測量控制系統、附屬設備等幾部分組成。第三十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日1）滾筒及機械部件(1)滾筒一種大直徑、單滾筒的型式---其滾筒直徑多在1500mm~2500mm之間。滾筒直徑越大，模擬路面的效果就越好。但直徑過大則設備太笨重，占地面積大，安裝也不方便。雙滾筒結構的試驗臺。滾筒直徑比大滾筒要小得多，一般在185mm~400mm之間。滾筒不能做得太小，否則將會增大滑轉率、滾動阻力和滾動損失功率，還會提高輪胎的溫度。試驗車速160km/h----滾筒直徑>300mm;

試驗車速200km/h----滾筒直徑>350mm。滾筒表面的處理----光滑的滾筒、涂復層的滾筒。第三十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日(2)飛輪為了能夠在試驗臺上檢測汽車的加速性能和滑行性能，需要模擬汽車行駛時的慣性。為此可以在測功機上安裝一套飛輪組，按照不同汽車的質量配以相應重量的飛輪4。飛輪與滾筒的結合與斷開由電磁離合器12控制。(3)舉升器

第三十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日2)功率吸收裝置功率吸收裝置(測功器)--是給汽車的驅動輪加載的裝置。在做臺架試驗時----模擬汽車在路面行駛時阻力---人為地給汽車驅動輪施加大小可調節(jié)的負載。測功器---根據負載種類的不同，分為水力測功器、電力測功器、電渦流測功器三種。水力測功器---是以水的阻力作為負載的。電力測功器---是以發(fā)電機作負載，也就是將汽車的驅動功率轉變?yōu)榘l(fā)電機的電功率。電渦流測功器---是以轉子旋轉時產生的渦流阻力矩為負載的裝置。第四十頁，共四十八頁，2022年，8月28日3)測量控制系統組成：測力裝置、測速裝置、控制與顯示裝置。(1)測力裝置:根據作用力和反作用力的原理，當轉子轉動受到電渦流的阻力矩時，定子也會受到大小相等、方向相反的力矩。所以我們只要測得定子所受的反力矩，就可以知道轉子受的渦流力矩。常用的測力裝置有以下兩種。①測力桿式電渦流測功器的定子是浮動安裝----在定子表面固定一個測力桿2---將測力桿壓在一個壓力傳感器上面3-----當定子受到反作用力矩時----通過測力桿對傳感器施加一個壓力。測力桿的長度是一定的，從而可以通過傳感器受的力，計算出汽車在各種不同工況下驅動輪的驅動力。第四十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日②平衡錘式它的定子也不是固定安裝的，一個較重的金屬平衡錘與定子固定連接。當轉子轉動時，定子受到反作用力矩，但因平衡錘較重，定子及平衡錘不會象轉子那樣無限旋轉下去，而只是偏轉一個角度。偏轉方向與轉子轉動方向相反。定、轉子間作用力矩越大，這種偏轉的角度也越大（刻度盤讀數）。第四十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日(2)測速裝置(3)控制與顯示裝置控制系統與顯示裝置都集中在一個控制柜內?？刂葡到y的核心是一臺計算機。它承擔底盤測功機的數據采集、數據處理、顯示打印和操作控制等項任務。傳感器輸出的模擬量信號(如壓力傳感器和測速發(fā)電機的信號)，都需經過放大和A/D轉換，再送入計算機進行數據處理。傳感器輸出的數字信號(如光電編碼器或霍耳元件式速度傳感器輸出的脈沖信號)，則要經過光電隔離等環(huán)節(jié)后送入計算機處理。驅動輪輸出功率PK可由驅動力F和車速V按下式計算：第四十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日4)輔助設備(1)縱向約束裝置汽車在底盤測功機上試驗時，為了使驅動輪穩(wěn)定地運轉在滾筒上，防止汽車可能出現的前后左右移動或者萬一沖出試驗臺，必須加以一定的約束。對于單滾筒試驗臺，必須用鋼索拉緊，使汽車能夠在縱向和側向固定；對于雙滾筒試驗臺，可用鋼索或者用三角木塊(或檔鐵)頂住從動輪前后。(2)風冷裝置實驗時汽車與空氣沒有相對運動，發(fā)動機發(fā)熱、輪胎發(fā)熱的冷卻，需要用可移動的風機實施冷卻，以保證實驗的正常進行。第四十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日4.渦流測功器工作原理：

若在線圈中通入直流電---產生較強的磁場---磁力線將經過鐵心、轉子盤以及定子外殼的一部分形成閉合回路。

當轉子轉動時，