汽车设计实验指导书2013

汽车设计实验指导书湖南大学机械与运载工程学院汽车实验室彭伟光袁苏洁谢小平编2010年3月实验简介汽车设计实验重点为是汽车设计课程内容的重要组成部分。在实验教师的指导下，学生必须完成汽车四轮定位的基本性能测试。其目的是按照企业生产厂家给定实验标准及汽车设计基本知识进行实验，测出汽车相关实验数据与企业生产厂家给定标准进行分析比较。。在实验进行之前首先讲述为实现具体实验目标怎样选择具体的道路和车辆，车辆各项性能指标是多少，实验仪器的功能和参数能否满足要求。在实验中，根据性能的评价指标与评价方法，按步骤进行试验，并进行实验记录。实验报告须按照规范撰写，分组完成相关实验项目，并整理、处理实验数据，写出实验报告。实验一汽车四轮定位试验一、实验目的和任务通过具体操纵汽车四轮定位仪汽车进行四轮定位检测,从而使学生加深四轮定位知识,掌握设备的操作方法，主要包括以下4点（1）掌握车轮定位角的定义。（2）理解车轮定位角在汽车中所起到的作用。（3）掌握相关实验仪器的操作方法。（4）通过试验能进行车轮定位角的校正。在进行实验之前必须对四轮定位的概念、作用、相关参数进行全面了解和认识。1、四轮定位的概念为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少汽车轮胎和其它机件的磨损，必需考虑许多因素来确定车轮与地面的角度，转向车轮、转向节和前轴三者与车架的安装应保持一定的相对位置，这种具有一定位置的安装称为转向轮定位，也称前轮定位。以前通常的车轮定位是指前轮定位，现在的车辆除前轮定位外还需要后轮定位，即四轮定位。四轮定位就是检测汽车车架、悬挂构件、车轮三者之间与四个车轮之间,在x.y.z轴方向的角度位置关系。通过专用的仪器对车辆进行精确的测量后，根据测量结果及原厂设计标准对照，对车辆进行综合诊断后、进行调整、维修等作业，意在使汽车恢复原厂标准,达到最佳的操纵和行驶状态，统称之为汽车完全四轮定位。2、汽车四轮定位的原理与作用四轮定位由前轮定位和后轮定位两部分组成的。后轮驱动的汽车因后桥为刚性车桥，又普遍使用车架，所以无论制造厂商是否提供后轮定位数据在做车轮定位时通常只需做前轮定位。前轮驱动的汽车，后轮间不使用刚性车桥，又普遍不使用车架，只使用承载式车身，所以后悬架和车体都较后轮驱动汽车要软一些，磨损、疲软和受撞击都会改变原来正确的定位角，所以必须进行四轮定位。内容包括：主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束、后轮外倾角、后轮前束。正确的四轮定位角可以保证汽车转向轻便，转向后能自动回正，汽车转向时、急剧改变车速时、高速行驶时，以及在坏路面行驶或紧急制动时能保证行驶方向的稳定性。操纵车辆时能稳定准确，路面振动小，坏路上车身没有明显摇摆，乘坐舒适，轮胎寿命长。随着汽车行驶里程的增加，磨损的加剧，或意外的撞击，汽车的悬架系统和转向系的传动系统会发生一定的变化。这时，进行正确的车轮定位就显得十分重要。1）延长轮胎使用寿命一组新的轮胎，有时表现为某一个轮胎使用不久就发生异常的磨损，有时发生在前轮，有时发生在后轮。在大多数情况下轮胎的异常磨损，或跑长途时爆胎的原因是车轮定位不准确所致。2）提高操纵稳定性不正确的车轮定位可以加剧转向轮，以至整个转向系的摆振；还可以造成行驶跑偏、高速时转向发飘、左右牵引、车轮不能自动回正、路面的振动无法被有效吸收。正确的车轮定位则可以避免或排除上述故障。3）减少转向机械和悬架的磨损由于不同的车轮定位角可以使汽车处于不同的平衡关系中，因此不正确的车轮定位角不仅会加剧车轮的磨损，而且会造成悬架和转向系传动部分的转动部件，如控制臂衬套、球头销、主销衬套等的非正常磨损。4）提高燃油经济性所有的车轮定位角，都是为了使车轮在行驶中尽可能地垂直于路面，最大限度地减少车轮的滑移，使车轮滚动阻力减少，燃油经济性提高。正确的车轮定位角，还可以保证四个车轮彼此平行，这样保证了最小的滚动阻力，再加上正确的轮胎充气，可确保提高燃油经济性。5）取得最佳行驶平顺性正确的车轮定位帮助前、后悬架恰如其分地工作，使行驶系、转向系所有部件处于正确关系中，路面的振动被有效地吸收，车辆行驶更平稳。6）确保安全驾驶正确的车轮定位最大的好处就是保证安全驾驶。它可以确保车辆的可操作性，操作的稳定性，在正常行驶中有正确、迅速的操纵响应。3、四轮定位角度参数转向轮，转向节和前轴或者下摆臂三者之间装配要具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的装配关系称为前轮定位。后轮由于没有转向的作用，与转向相关的定位参数不具有，而其他的定位参数与前轮定位一致，本部分只介绍前轮定位内容，后轮定位参照前轮定位相关内容。四轮定位内容包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角、前轮前束、转向角、退缩角、推进角、包容角等。1）主销后倾角定义：上球头或支柱顶端与下球头的连线（转向时，车轮围绕其进行转向运动的转向轴）在几何中心线方向,向前或向后倾斜的角度。向前倾斜称为负主销后倾角，向后倾斜称为正主销后倾角。主销轴线在纵向平面内与通过前轮中心垂线的夹角叫主销后倾角。参加图1主销后倾角的作用：保证汽车直线行驶的稳定性；适当的加大主销后倾角有利于车轮的自动回正。2）主销内倾角主销在前轴或者悬架上安装时，上端略微向内倾斜一个角度，这个角度叫主销内倾角。如下图所示。主销内倾角的作用：帮助转向轮自动回正；使转向轻便3、前轮外倾角汽车转向轮上端略微向外倾斜，车轮所处的平面和纵向垂直平面的夹角称为前轮外倾角，如图3所示，前轮外倾角的作用主要是为了提高前轮工作的安全性和转向操纵的轻便性。4、前轮前束前轮前束分为正前束和负前束两种，正前束指车轮后部距离大于前部的距离如图4所示。前轮前束的作用：导致车轮有向两边滚开趋势，但是因为前轴和横拉杆与左右车轮相连，就造成了车轮的滑移，为了抵消车轮向两边滚开的趋势，并最大限度地消除车轮的滑移，设计了前轮前束，给车轮一个向内滚动的趋势，与车轮外倾造成外滚开的趋势相抵消，达到直线行驶的目的汽车在行驶中左右车轮由于车轮外倾角的存在5、包容角包容角：主销内倾角与外倾角之和称为包容角。6、转向角转向角定义：车辆在转弯时两前轮的相对位置,功能：避免侧滑；避免轮胎过度磨损；避免转弯时轮胎啸叫；可诊断出变形之零件如果转向前展角度超差1.5°，车辆在过弯时轮胎会发出尖锐噪音。其可能原因是转向前臂变形弯曲。一般来说，转向角是不可调整的。只能通过更换零件改正缺陷。7、退缩角定义：一边轮胎比另一边较为退后。功能：主要是抵消路拱的影响退缩角形成的原因：由于撞击而形成。退缩角事实上反映了车辆轴距的变化。退缩角达到某种程度，车辆将出现跑偏。跑偏方向朝向轴距较小一侧。8、推进角定义：推进线（后轮中前束的平分线）与车辆几何中心线之间的夹角。推进角生成的原因：（1）伴随退缩角的生成而生成；（2）后束角不对称。推进角造成的影响：（1）轮胎磨损（2）转向轮偏斜（3）跑偏（4）车身歪斜的直行（5）方向盘不正推进角的修正方式：（1）原车厂之调整器；（2）在轮轴与轮毂之间加装楔形垫片；（3）凸轮或其它后装调整器；（4）推进线板（公司出产）二、试验所用的主要仪器和设备（1）一成四轮定位仪（2）四轮定位仪专用举升台（3）主机显示屏（4）试验车三、试验步骤（1）装上轮辋夹和传感器（2）开启电源，启动四轮定位仪电脑（3）选择试验车型，获取对应车型的相应数据（4）实验设备检查（a）确保四轮定位仪接地良好（b）车轮转向时安装制动器锁，用专用推杆顶住制动踏板，使汽车处于行车制动状态（c）汽车驶上定位台，做四轮定位前，双手用力向下压几次，压到底后释放反弹，使悬架系统处于自由放松状态。（d）检查轮辋及轮胎是否偏摆，胎面是否磨损，胎压是否正常。（e）检查悬架高度，左右车轮轴心到挡泥板高度误差不超过0.5°（约10mm）。（f）摇动车轮检查减振器功能是否正常，是否有漏油损坏情况。（5）对变形轮辋的补偿：将车轮顺时针旋转90度，再逆时针旋转180度，再顺时针旋转90度，转动完毕后，车轮共旋转360度就补偿完毕。（6）调整传感器上的水平仪至水平位置（7）将转向盘回到中间位置，安装转向盘锁。（8）按照显示器上的显示，进入检测菜单进行选择测量（a）检测后轮外倾角（b）检测后轮前束（c）检测后轮推力角（d）检测前轮外倾角（e）检测前轮前束值（f）检测主销内倾角（g）检测主销后倾角（9）测量完毕后所有的检测数据和标准都将会显示在屏幕上，然后单击数据存盘按钮进行数据保存。四、试验报告的基本内容和要求（1）试验条件，实验设备，试验内容的记录（2）试验过程的详细记录（3）试验数据的记录（4）结合相关课程知识详细分析相关试验数据。