汽车四轮定位仪的实验总结,汽车四轮定位仪器的操作步骤

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汽车四轮定位知识图文解释

为什么有些汽车喜欢走偏？为什么有些汽车转弯很费力？为什么有些汽车的轮胎磨损得快？这些问题大多涉及到一个轮胎安装角度问题－一个非常重要的转向轮位置角度，叫做“前轮定位”。它的作用是保障汽车直线行驶的稳定性，转向轻便和减少轮胎的磨损。前轮是转向轮，它的安装位置由主销内倾、主销后倾、前轮外倾和前轮前束等4个项目决定，反映了转向轮、主销和前轴等三者在车架上的位置关系。

主销内倾是指主销装在前轴略向内倾斜的角度，它的作用是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强烈，但转向时也越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱，因此这个主销内倾角都有一个范围，约5°－8°之间。

主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。这与摩托车的前叉向后倾的道理一样，它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。但后倾角大也会令驾驶者转动方向盘费力，因此主销后倾角也有一个范围，一般不大于3°。有些轿车的轮胎气压低弹性大，行驶时轮胎与地面接触面中心向后移动，也会产生一种力矩，故后倾角可以减少，甚至变为负值，即主销前倾。

主销内倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销内倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时后倾的回正作用大，低速时内倾的回正作用大。

前轮外倾角对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。前轮外倾角俗称“外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。所以事先将车轮校偏一个外八字角度，这个角度约在1°左右。

前束是汽车修理工非常熟悉的工作，汽车修理都要校对车轮前束。所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力会自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。不同的汽车前束调校值是不一样的。前轮前束可通过转向横拉杆长度来调整，汽车说明书都会有详细的说明。

现代轿车普遍都是前后独立悬挂，为了保持良好的行驶状态，前、后车轮有些参数需要调整，也就是维修行业常指的“四轮定位”。四轮定位主要参数指前轮主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束、后轮外倾角、后轮前束等五个参数。后轮外倾角和后轮前束的作用与前轮外倾角和前轮前束是一样的，即如果后车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮偏磨和轴承等连接件损坏，所以事先将车轮校偏一个外八字角度。如果后轮前束不正确就会加速轮胎磨损，所以需要调整前束抵消轮胎滚动时的偏斜方向。

维修行业“四轮定位仪”的电脑存储了大量轿车车型四轮定位的资料，检测时四轮定位仪先测量出汽车现时的四轮定位参数，然后电脑自动与相应车型的存储值对比，对汽车四轮定位算出偏差值，维修人员按照定位仪的提示进行修正就可以恢复原状了。当然，四轮定位关键是前轮定位，它对保持汽车的驾驶稳定性、乘坐舒适性和减少轮胎磨损十分重要。

汽车的四轮定位知识

悬挂系统用久了会发生磨损，外力撞击也会使悬挂件变形，导致车轮前束、车轮倾角、主销后倾角等偏离设计角度，容易造成吃胎、方向摆动，操纵性不好等，甚至出现安全隐患。所以要做四轮定位

四轮定位的测量原理

目前常用的定位仪有拉线式、光学式、电脑拉线式和电脑激光式四种，它们的测量原理是一致的，只有采用的测量方法（或使用的传感器的类型）及数据记录与传输的方式不同，这里仅介绍四轮定位仪可测量的几个重要检测项目的测量原理。

6.1.1.1 车轮前束和推力角的测量原理

在下来前束时，必须保证车体摆正且方向盘位于中间位置，为了提供车轮前束值（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如图6－1所示。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。因为四轮定位仪系统采用的传感器不同，测量方法亦有所不同，这里仅就光敏三极管式传感器来说明一下车轮前束的测量原理。

图6-1 8束光线形成封闭的四边形

光敏三极管为近红外线接收管，是一种光电变换器件，它的结构与外形如图6-2所示。其工作状态为：不加电压，利用P－N接在受光射时产生正向电压的原理，把它作为微笑光电池。在光敏三极管后面接一些用于接收信号的元件，以便及时对光敏三极管上所获得的信号进行分析处理。

图6－2 光敏二极管的结构和外形

安装在两前轮和两后轮上的光敏三极管式传感器均有光线的接收和发射（或反射）功能，通过它们间的发射和接收刚好能形成类似于图6－2所示的四边形。在传感器的受光面上等距离地将光敏三极管排成一排，在不同位置光敏三极管接收到光线照射时，该光敏管产生的电信号就代表了前束角或推力角的大小。下面进行具体说：

当前束为零时，在同一轴左右轮上的传感器发射（或反射）出的光束应重合。当检测出上述两条光束相平行但不重合，说明此时左右两车轮不同轴（即车发生了错位），可以依据此时光敏管输出偏离量的信息，测量出左右轮的轴距差。

当左右轮存在前束时，在左轮传感器上接收到的光束位置会相对于原来的零点位置有一偏差值（注意正负号），这一偏差值即表示右侧车轮的前束值（或前束角）；同理，在右传感器上接收到的光束位置相对于原来零点位置的偏差值则表示左侧车轮前束值（或前束角）。其测量原理的简单示意图如图6－3所示。

1- 刻度盘2-投射器支臂 3-光敏三极管 4-激光盘 5-投射激光束 6-接收激光束

1～4-光线接收器 5-前轮 6-后轮

7-汽车纵向轴线 －推力角

图6-3 车轮前束角的测量原理

图6-4推力角的测量原理

依据上述检测原理，同时可以检测出位于该四边形内的待检车辆前后轴的平行度（即推力角的大小和方向）,其检测原理的简单示意图如图6－4所示。同理，通过安装在后轮上的传感器，我们可以检测出后轮前束值（后轮前束角）的大小和方向。

6.1.1.2 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，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。

主销后倾角和注销内倾角不能直接测出，只能用建立在几何关系上的间接测量。为了容易理解测量原理，我们不妨先从感性上来认识。

以套筒扳手为例，先将扳手杆垂直立于桌面上，扳手接杆与视线垂直并使扳手接杆保持水平，此杆即为转向节轴（面向车头看为左前轮轴）。将扳手杆下端向自己面前偏转一个角度 ，即形成主销后倾角，然后由此位置绕扳手手柄轴线分别向里、向外各转动 角，这时就会发现扳手接杆绕水平面分别向上、向下偏转了 角（如图6-5所示）。

图6-5 主销后倾角的测量原理

注销内倾角的测量原理如图6-6所示，在扳手接杆头部系上一长接杆，长接杆与扳手接杆垂直。将扳手直立于桌面，使长接杆保持水平位置并与视线垂直，再将扳手柄下端向里偏转一个角度 ，即形成注销内倾角（相当于从左前轮外侧看），然后由此位置绕扳手手柄轴线分别向左、向右各转角 ，这时又会发现接杆分别沿逆时针、顺时针方向转动了 角（如图6-6所示）。

图6-6 主销内倾角的测量原理

、 、 间的几何关系又多种推动分析关系式，下面介绍其中之一。

（一）主销后倾角的测量原理

以左前轮为例，当车轮向左右各转动 ＝20°（如图-7所示），ZO为主销轴线，OB为转向节车轮轴线，四边形DEFG表示水平面，四边形HIJK相对于平面的夹角为主销后倾角。LMNP平面是与主销垂直相交的平面，该平面是HIJK平面以ST为轴转动 角（主销内倾角）形成的，OD为车轮向左转动20°时转向节轴平面的方向。线段LD、A’B’、AB、A”B”、MI、FN和KP均是水平面DEFG上的铅垂线。

图6-7 主销后倾角的测量原理计算图

由图6-7主销后倾角的测量原理计算图得（推导工程略）：

上式表明 为一特定角度时，主销后倾角测量角 存在唯一确定关系。通常规定 转角为20°，2sin＝0.68404，故有：

（1）

即主销后倾角 为实际测量角度 的1.461倍。这样，用1.461倍的关系标定仪器，就可直接读主销后倾角 。

（二）主销内倾角的测量原理

仍以左前轮为例，当车轮向左右转动 时（如图6-8所示），ZO为主销轴线，OC为转向节轴线方向，OE为与车轮平面平行且水平的线段。同（1）所述，四边形DEFG表示水平面，四边形HIJK相对于水平面的夹角 为主销后倾角。四边形LMNP为与主销垂直相交的平面，该平面是HIJK平面以ST为轴转动 角（主销内倾角）形成的，OE是车轮向右转动 20°，垂直于转向节轴线且在水平面内的线段，OF是车轮向左转动 20°时，垂直于转向节轴线且在水平面的线段。由图-8主销内倾角的测量计算图得（推导工程略）：

上式表明当 为一特定角度时，主销内倾角 与测量角 存在唯一确定关系。通常规定 转角为20°，2sin ＝0.68404，故有：

（2）

即主销内倾角 为实际测量角度 的1.461倍，这样，用1.461倍的关系标定仪器，就可以直接读主销内倾角 。

图6-8 主销内倾角的测量原理计算图

经过上述两部分的分析推导，了解了主销后倾角、注销内倾角的测量原理。但必须指出，在上述两部分推导工程中提及的 、 为车轮向右转动20°时，传感器所测得的实际角度值； 、 为车轮左转动20°时传感器所测得的角度值。在实际测量中，只要按照公式（1）、（2）换算即可。现常见的四轮定位仪在出厂前就已用上述两式对仪表进行了标定，因此，可直接读主销倾角实际测量值。

虽然四轮定位仪的类型有所不同，但它们测量主销倾角的原理是相同的，所不同的仅仅是它们各自采用的测量角度的传感器不同而已，为了便于理解四轮定位仪的测试过程检测方法，下面简单介绍几种常见的测量角度的传感器：

（1）光电编码器，基本上可以分为两大类：圆光栅编码器和绝对式编码器。它们的特点是：结构紧凑、信号质量好、稳定可*和抗干扰能力强。

（2）光电电位器式角度传感器，没有金属丝电刷造成的摩擦力矩，其优点是：分辨率高、寿命长、扫描速度快。缺点是：输出电阻大、输出信号要经过阻抗匹配变换器。

另外用于测量角度的传感器还有电感式倾斜传感器、小型双轴斜度传感器和电位式传感器。

6.1.1.3 转向20°时前张角的测量原理

汽车使用时，由于前轮的碰撞冲击、长期在不平的路面上行驶和经常采用紧急刹车，对车辆的冲击作用都可能引起转向梯形的变形。因此会造成汽车在转向行驶工程中前轮异常磨损，操纵性变差并间接影响汽车的动力性和燃油经济性。

为了检测汽车的转向梯形臂与各连杆是否发生变形，在四轮定位仪中均设置了转向20°时，前张角的检测项目。其测量方法为：让被检车辆前轮停在转盘中心出，右轮沿直线行驶方向向右转20°时进行测量；左轮沿直线行驶方向左转动20°时进行测量（该转向角可直接从转盘上的刻度读出）。具体作法如下：

右前轮向右转20°，读取左前轮下的转盘上的刻度X，则20°-X即为所要检测的转向20°时的前张角。

一般汽车在出厂时都已给出20°-X的合格范围，将测量值与出厂值进行比较即可检测出车辆的转向梯形臂与各连杆是否发生了变形，如果超出标准值或左右转向前张角部一致，则说明该车的转向梯形臂和各连杆已发生了变形，需要进行校正、调整或更换梯形臂和各连杆

浅谈汽车四轮定位

当车辆使用很长时间后，用户发现方向转向沉重、发抖、跑偏、不正、不归位或者轮胎单边磨损，波状磨损，块状磨损，偏磨等不正常磨损，以及用户驾驶时，车感漂浮、颠簸、摇摆等现象出现时，就应该考虑检查一下车轮定位值，看看是否偏差太多，及时进行修理。

前轮定位包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束四个内容。后轮定位包括车轮外倾角和逐个后轮前束。这样前轮定位和后轮定位总起来说叫车轮定位，也就是常

说的四轮定位。车轮定位的作用是使汽车保持稳定的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。

主销后倾角：

从侧面看车轮，转向主销(车轮转向时的旋转中心)向后倾倒，称为主销后倾角。设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离(称作主销纵倾移距，与自行车的前轮叉梁向后倾斜的原理相同)，使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，车轮就靠行驶中的滚动阻力被向后拉，使车轮的方向自然朝向行驶方向。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。当车轮以主销为中心回转时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向车轮回复到原来中间位置的效应，因而方向盘复位容易。

此外，主销内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离减小，从而减小转向时驾驶员加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。但主销内倾角也不宜过大，否则加速了轮胎的磨损。

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正外倾。使用斜线轮胎的鼎盛时期，由于使轮胎倾斜触地便于方向盘的操作，所以外倾角设得比较大。现在汽车一般将外倾角设定得很小，接近垂直。汽车装用扁平子午线轮胎不断普及，由于子午线轮胎的特性(轮胎花纹刚性大，外胎面宽)，若设定大外倾角会使轮胎磨偏，降低轮胎摩擦力。还由于助力转向机构的不断使用，也使外倾角不断缩小。尽管如此，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。采用这种结构目的是修正上述前轮外倾角引起的车轮向外侧转动。如前所述，由于有外倾，方向盘操作变得容易。另一方面，由于车轮倾斜，左右前轮分别向外侧转动，为了修正这个问题，如果左右两轮带有向内的角度，则正负为零，左右两轮可保持直线行进，减少轮胎磨损。

上述的四种定位值都是前轮定位的指标。后轮定位值与前轮定位值相似，但大多数轿车的后轮定位不可调。

做四轮定位的要求是什么?

答：如果你的车辆说明书里建议的数据与四轮定位仪电脑里的数据是相同的就是通用的。一般来说，在下列情况需要做四轮定位。

1、 更换新胎或发生碰撞事故维修后；

2、 前后轮胎单侧偏磨；

3、 驾驶时方向盘过重或飘浮发抖；

4、 直行时汽车向左或向右跑偏；

5、 虽无以上状况，但出于维护目的，建议新车在驾驶3个月后，以后半年或一万公里一次。

四轮定位是汽车维修保养必需的工作内容之一。除非在做四轮定位之前存在与它相关的明显问题，例如直行稳定性差等，在四轮定位后您能马上感觉的到，否则凭感觉您很难判断做的好不好。由于目前汽修行业的良莠不齐，维修质量相差很大，所以建议您尽量到较好的维修企业维修以保证四轮定位的质量，确保行车安全。

它的好处有：

1.增强驾驶舒适感；

2.减少汽油消耗；

3.增加轮胎使用寿命

4.保证车辆的直行稳定性；

5.降低底盘悬挂配件的磨损；

6.增强行驶安全

四轮定位的选购知识

目前，国内市场上，四轮定位设备品牌、种类繁多。由于其技术含量相对较高，许多用户对其技术性能、测量原理不甚了解，面对厂商五花八门、天花乱坠的产品介绍，在选购设备时往往无所适从。下面就主要的几个方面提供一些参考建议：

1、 性能价格比：目前不同品牌四轮定位的价格相差极其悬殊。由于国家对四轮定位产品的生产暂时无相应的法规出台，国内产品鱼龙混杂，例如有些品牌设备虽然配备电脑，但是电脑仅仅用着车型资料的管理作用，传感器未与电脑连接，传感器的数据不能在电脑上显示，用户购买后大呼上当。有些设备打作进口的旗号欺骗用户，有些设备偷工减料；有些厂商采用进口低档传感器进行简单拼装，自己缺乏对传感器的维修技术，使用户设备故障不能得到及时有效的排除：普及型定位设备最便宜的两三万多元就能买到，昂贵的设备（一般地说都是进口设备）则要十几万、甚至几十万。一般来说，一分价钱一分货。但是在进口设备由于存在关税、代理商层层加价等因素，价格回显得相对较高。不同品牌设备由于其采用技术的先进性、生产工艺、配置等不同，成本不同，因此市场销售价格也不同。从技术上，用户可从以下几个方面鉴别设备的技术性能：

A、 是否采用DSP技术？

DSP即数字信号处理器（Digital Signal Processor）是对数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10-50倍。早期的DSP主要用于军工产品，后来随着大规模集成电路的不断发展及成本的不断降低才逐渐应用到民用产品上。由于DSP具有强大的计算能力，在传感器中采用DSP后不仅提高了数据的测量速度、测量精度，测量的抗干扰能力大大提高。采用DSP的四轮定位产品具有以下特点：

1、前束测量抗光线干扰能力强：在采用光线测量的四轮定位仪中普遍采用红外线或激光收发传感器来测量车辆的前束数据。由于太阳光或普通灯源中存在有与测量光线波长相同的成分，因此采用光线测量的数据会受此影响，从而偏离正确的测量结果。为此，有些定位设备中采用滤光镜来减少外界光线的影响，但是却无法彻底消除外界光线的影响。这就是为什么在太阳光照射的环境下，许多四轮定位仪进行测量时需要拉上窗帘的原因。但是，如果在晚上或其它光线比较微弱的环境下，用窗帘来遮挡外界光线就难以奏效了。

如果采用DSP技术对测量光线线进行调制，经过调制后的红外线与太阳光、或其它光源中的光线具有不同的特征，在接收时把经过调制后的测量光线解调过滤出来，如此就可保证测量结果不受其它光线的干扰。

DSP用DSP技术设备成本较高，技术先进其售价相对较高

B、 是否采用电子水平？

为了达到设计的测量精度，普及型的四轮定位仪在测量过程中必须保证四个测头一直同时处于水平状态。任意测头的不水平状态都有可能造成错误的测量结果。对于采用水泡式指示的四轮定位仪，操作员必须十分小心注意每个测头是否处于水平状态，如此既分散了操作人员的精力，又难免防止误测量。如果在四个测头上都装上电子水平仪，传感器测头的水平状态数据及时传送到电脑上，由电脑来监控各个传感器测头的水平数据，在某个测头不水平时及时提示操作员，这样一来不仅减轻操作员的工作强度，还容易避免误测量操作。在进口设备中，美国的Hunter 和德国的Bossh的定位设备中均采用了电子水平，它们的价格也较为昂贵。

C、 是否采用电子转盘？

定位参数中，主销后倾角和主销内倾角是不能直接测量的，只能采用建立在几何关系上的间接测量：在前轮左右各转20度，分别测量其外倾角、后倾角，再根据一定的函数关系计算出主销后倾角和主销内倾角。因此主销后倾角和主销内倾角的测量和转向角测量密切相关。转向角当转向角为20度和20.5度时，所检测的主销角度结果相对误差为2.39%，远远超出了检测精度规定的要求。可见，转盘误差对检测结果有着巨大的影响。所以，即将出台的国家行业标准规定：在2005年四轮定位仪必须采用电子转角盘。另外电子转角盘的使用极大提高了测量过程的自动化程度，缩短了测量时间。国外的高档四轮定位仪均采用电子转盘。

D、 数据通信方式是红外线还是无线电？

E、 传输技术：无线电通信设备比红外线传输设备成本高；8前束系统比6前束测量系统高，电子水平比水泡式水平

F、 测量精度：

G、 测量重复性

H、 测量反应速度

另外，如设备的稳定性、重复性、故障率、维修价格等也是相当重要的因素，但这些信息很难从厂商得当正确客观的信息，需要用户从侧面的途径取得。

2、 售后服务：

在汽车检测维修产品中，四轮定位仪的售后服务具有更重要的意义，售后服务内容更为丰富复杂。由于其价格比较昂贵，在设备出现故障后，必须提供及时的维修服务。由于其技术含量较高，只有那些具有技术开发实力的厂商才能提供低价高质量的维修服务。对于无技术能力的厂商往往采用换传感器测头、换主控制板等更换大件的方式对客户设备进行维修，不仅维修成本高，使用户不堪忍受，在时间上也往往不能及时。

四轮定位设备使用操作较为复杂，要求厂商能提供优质操作培训服务。对于那些汽车底盘不甚熟悉的用户，厂商还必须具有汽车定位故障调的能力。

另外，由于新车型的不断出现，还要求厂商能对车型定位数据能及时升级。