就汽车自身而言,因外界扰动对前轮产生激振力矩而摆振的因素很多,除上述之外,主要还 有以下几点: 1.车轴弯曲变形、位移会使车轮偏离直线向前的行驶状态,也会引起前轮摆振。 2.车架变形或刚性差的影响。车架本身有很好的隔振作用。车架变形易使悬架位移、车轴不 平行或前轮定位失准等;车架刚性差会引起振动,对操纵稳定性不利,遇到颠簸,使承载重心交 变游动,易引起前轮摆振。 3.驾驶室与车架连接松动,驾驶室左右晃动导致前轴左右悬架和轮胎变形不一,造成前轮摆 振。 4.传动系是一个多质量的弹性扭转振动系统,其负荷随汽车使用工况而变化。传动系受到来 自发动机、传动系本身(如传动轴动不平衡)的扰动而对转向轮和转向系统形成扰动激励,也会 引起前轮摆振。前轮摆振的激励源是否由传动系引起可通过下述方法判断:架起驱动桥,起动发 动机挂档运行,使驱动轮达到行驶时摆振车速,若车身和转向盘都抖动,则为传动系引起,否则 为前轴、转向系或其他原因引发。 可对上述几点在设计、制造、装调和使用中,采取比较有效措施,如离合器从动盘上安装扭转减 振器, 传动轴动平衡应满足技术方面的要求并按等速排列要求安装等, 尽可能减轻和避免对前轮和转向 系统的扰动。
前轮摆振产生的原因和影响因素复杂, 既有结构设计和制造方面的原因, 也有使用方面的因 素。汽车的前轮转向系统是一种多自由度的、各组成环节互相耦合的复杂的振动系统。汽车的制 造工艺和复杂的使用条件, 决定了转向系统会不可避免地诱发外界对它的激振力矩 (如由前轮回 转件不平衡、路面不平整及装配调整等因素引起)。在一定条件下,这种来自外界的激振力矩就 可使前轮转向系统产生较大的反应———摆振。若要消除摆振现象,能采用以下两条措施:一 是将外界的激振力矩限制在工艺上合理又现实可行的范围内;二是增大前轮转向系统的动态阻 尼,使系统对激振力矩的影响减少到某一允许范围内。对汽车自身来说,影响前轮动态阻尼和激 振力矩的因素包括车轮与转向系统的刚度、前轮定位参数、前轮回转件平衡量、悬架结构参数及 悬架以上的结构参数。 转向系统的刚度对前轮摆振的影响及解决措施转向系除了操纵和传递来自转向盘的转向扭 矩之外, 还有阻尼转向轮自动偏转的作用。 实验表明, 车轮的摆角随转向系统刚度的增加而减小, 而相对阻尼系数却随刚度的增加而提高。 组成转向系统的所有的环节中, 若有一个环节的刚度特别 低,则系统的刚度主要由这一环节的刚度决定。由转向系统刚度诱发的前轮摆振,多数原因是某 些改装单位做汽车改装时,对原转向系统作了某些不恰当的结构变更。如将转向器前移、纵拉 杆加长或弯曲度增大、前轮负载与前悬比同级车增大等,进而影响了原设计的转向系统刚度。 提高转向系统刚度的主要措施: 1.提高转向器自身的刚度如采用改变转向器总成连接方式或将转向器外壳与其安装支架铸 造成一体的办法。 2.提高转向轴、转向摇臂、纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂、横拉杆等机件的刚度如减少纵 拉杆的弯曲度,在纵拉杆内径不变的情况下将杆管直径适度加大,加大转向球销尺寸。 3.提高转向节及主销等机件的刚度如改装后的前轴负荷比同级车有所增大, 转向节及主销等 机件的有关尺寸应相应加大,以增加这些机件的刚度。 4.提高转向系统零部件的加工、装配、调整质量如确保连接螺栓必需的紧固力及符合相关规定的 调整间隙, 以保证转向系统各连接和配合部位连接牢靠和配合间隙合理, 避免因松旷而使系统的 阻尼作用减弱而降低汽车的抗摆振能力。 前轮定位参数对前轮摆振的影响及改进措施前轮定位参数包括:车轮外倾角、主销内倾角、 主销后倾角和前轮前束。前轮定位的正确与否,将直接影响操纵稳定性。在车辆调试和使用中应 按技术规范的要求调校前轮定位,消除影响前轮定位的坏因。 1.车轮外倾角 车轮外倾角约为0.5-1度,一般为1度左右。它能够尽可能的防止汽车重载时车轮产生负外倾即内倾, 同时也与拱形路面相适应。由于车轮外倾使轮胎接地点向内缩,缩小了主销偏移距,从而使转向 轻便并改善了制动时的方向稳定性。 由于车轮外倾角约束机构如轮毂轴承松旷或损坏, 使车轮外 倾角变化后,都会使其与前束的对应关系破坏,从而很难保证汽车的直行稳定。 2.主销内倾角 主销内倾角一般为3-8度,主销内倾是为了能够更好的保证汽车直线行驶的稳定性并使转向轻便。主销 内倾使主销轴线与地面的交点至车轮中心平面的距离即主销偏移距减小, 从而可减小转向时需施 加在转向盘上的力,使转向轻便,同时也可减小转向轮传到转向盘上的冲击力。主销内倾使前轮 转向时不仅绕主销转动,而且伴随车轮轴及前横梁向上移动,当放开转向时,所储存的上升位能 使转向轮自动回正,来保证汽车直线.主销后倾角 主销后倾角通常在3度以内。主销后倾使主销轴线与路面的交点位于轮胎接地中心之前,该 距离称为后倾拖距。 当前轮偏离直进位置时, 作用于车轮上的行驶阻力使车轮绕主销轴线返回至
直进位置,起到回正力矩的作用,使汽车具有直线行驶稳定性。回正力矩是前轮振动系统的重要 参数。回正力矩过大,并与车轮摆角方向相同时,由于轮胎与路面的作用,可能把回正力矩产生 的能量输入到系统中,使车轮由偏离位置回正又继续摆到对方,引起前轮绕主销摆振,同时会使 转向时为克服此力矩而需在转向盘上施加更大的力,导致转向沉重;当回正力矩过小或变无时, 转向轮降低或失去回正特性,使行驶稳定性和转向操纵性变坏。 对非独立悬架的汽车来说, 主销后倾是由前钢板弹簧的安装的地方和挠度来确定的。 当改装或 实际使用中某一些原因而改变钢板弹簧的安装或某些参数,如安装结构、刚度、挠度、片数等,或 正常使用中钢板弹簧疲劳变形, 因主销后倾角变化造成行驶中前轮发生摆振时, 一般可通过在前 轴上的钢板弹簧支承面与钢板弹簧间加装斜钢板的方法来调整。 4.前轮前束 前束的作用是为了消除汽车在行驶中因车轮外倾导致的车轮前端向外张开 (外倾滚锥) 的不 利影响,以使车轮在每一瞬时的滚动方向向着正前方。前束值过大或过小均易诱发摆振,而且造 成轮胎异常磨损。 前轮回转件不平衡对前轮摆振的影响及改进措施在转向系统刚度和车速一定时, 前轮回转质 量的不平衡及其端面和径向摆差形成周期性扰动, 并使前轮摆角增大; 在转向系统刚度和不平衡 量一定时, 车速增大, 前轮摆角也随之增大。 如在某种越野车试验中, 将车轮不平衡量增加* 倍, 其摆角可增大1倍之多。 前轮回转件对摆振的影响 1.轮胎轮胎的制造质量不高, 几何和机械特性不均匀, 主要是制造时壁厚不均匀与尺寸偏差, 对汽车的摆振影响很大,行驶一定时期后,路面的拱形与凸凹不平,导致轮胎不均匀磨损使不平 衡量增加。 2.轮辋和轮幅由于制造误差产生不平衡量,使用的过程中车轮(轮辋和轮幅)变形,开裂后焊 补, 轮胎螺栓松动或缺失等均会增加不平衡量。 轮毂和制动鼓由于制造误差和不加工的外表面与 经车削的内加工面的不同心,产生不平衡量;此外,使用的过程中内壁的不均匀磨损,使制动鼓 的不平衡量增大。 3.装配方胎与轮辋、车轮与轮毂、轮毂与制动鼓的装配方向不一致,也会产生车轮总成 的不平衡。显然,若装配时各有关偶件失衡量在同一方向,车轮总成的不平衡量将大幅度提升;反 之,若将其不平衡量方向错开一定角度,则车轮总成不平衡量就会减小。 减小车轮总成不平衡量的主要措施 1.提高前轮回转件的制造质量,使不衡量减小到最低限度。 2.通过调整轮胎与车轮的装配方向,在某些特定的程度上可减小不衡量;保证轮胎气压符合标准要求并 左右一致;同时要注意正确使用和维修。 悬架结构参数对前轮摆振的影响及改进措施 悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统。从结构功能而言,悬架由弹性元件、减 振装置和导向机构组成。 导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和定位参数的变化, 从而在很大 程度上影响了操纵稳定性; 导向机构与转向杆系的运动干涉可能引发转向轮摆振。 前钢板弹簧刚 度小,变形大,使前轮定位失准;左右钢板弹簧刚度、挠度、厚度和片数等不一致,减振器失效 或左右阻尼特性不一致,不仅使前轮定位失常,而且使车架倾斜,使得左右轮荷不一致,也容易 引起前轮摆振。 减小悬架结构参数对前轮摆振影响的主要措施: 1.合理设计悬架结构和参数, 尤其是导向机构, 提高悬架的纵向刚度, 保持充足的阻尼储备。 2.装配符合技术方面的要求的钢板弹簧和减振器,且左右一致。 3.确保连接螺栓必需的紧固力及符合相关规定的调整间隙。 其他影响前轮摆振的因素及改进措施