停車時方向盤需回正的原因分析

雷興善

摘 要：現(xiàn)在網(wǎng)上有很多文章都說停車時需要把方向盤回正，否則的話對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一定的傷害，還有一些人對此觀點持反對意見，認為沒必要把方向盤回正，本文從停車后轉(zhuǎn)向輪有沒有受回正力矩的角度上，來分析這個問題。

關(guān)鍵詞：車輪定位；主銷后傾；主銷內(nèi)傾

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.206

開個車的朋友都知道，在轉(zhuǎn)向后需要回正的情況下，我們不需要對方向盤操縱很大的力矩，方向盤就能自己回正，這與我們在轉(zhuǎn)向時施加在方向盤上的力差很多，那么這個回正的力矩來自哪里？來自于我們車輪定位的主銷后傾和主銷內(nèi)傾，下面我們就來分析一下這兩個定位參數(shù)的回正力矩是怎么產(chǎn)生的。

1 什么是車輪定位

汽車在直線行駛中，由于外力作用而使轉(zhuǎn)向輪出現(xiàn)一個小的偏轉(zhuǎn)，如果轉(zhuǎn)向輪不能回正那么汽車將會跑偏，為了是轉(zhuǎn)向輪在出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)的情況下能自動回正，同時也為了在轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向輕便性和減小輪胎的磨損，在汽車上的轉(zhuǎn)向車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)與前軸三者之間在車架上的安裝有一個相對的位置關(guān)系，這種安裝位置關(guān)系我們稱之為稱為轉(zhuǎn)向輪定位，也叫前輪定位。正確的前輪定位可使汽車直線行駛穩(wěn)定而不擺動，轉(zhuǎn)向時在轉(zhuǎn)向盤上施加的作用力不大，轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤具有自動回正能力，輪胎與地面間不打滑，延長輪胎使用壽命。轉(zhuǎn)向輪定位包括： 主銷后傾、主銷內(nèi)傾、前輪外傾及前輪前束。

2 主銷后傾

主銷是轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的軸線，他裝在前軸上，從汽車的側(cè)面看，它裝在車上后，其上端略微向后傾斜（一般角度不超過3°，不容易發(fā)現(xiàn)），這種現(xiàn)象我們稱為主銷后傾。在輪胎平面內(nèi)，主銷軸線與支承輪胎的鉛垂線之間的所形成的角γ叫主銷后傾角，如圖1所示。主銷后傾的主要作用就是保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性，這時因為主銷后傾后，它的軸線延長線與路面的交點a在車輪與路面作用點b之前， b到主銷軸線之間距離為l。若汽車轉(zhuǎn)彎時（圖1中所示向右轉(zhuǎn)彎），則汽車相當(dāng)于向右轉(zhuǎn)彎，汽車相當(dāng)于做圓周運動，圓心在右邊，這時汽車上會產(chǎn)生一種慣性力，我們也稱為離心力，于此同時路面也會提供給車輪一個與離心力大小相等，方向相反的向心力F，汽車車輪在這兩個力的作用下沿著車輪的滾動方向移動，一旦這兩個力不相等，汽車將產(chǎn)生滑移。向心力F作用點在主銷后方的車輪上，作用力的方向指向圓心（右邊），這時主銷前面的車輪會向左運動，這樣車輪就恢復(fù)到原來的直線行駛位置。由此可見，主銷后傾產(chǎn)生的回正力矩與車速有關(guān)，車速越大，產(chǎn)生的慣性力也就越大，回正力矩也越大；當(dāng)車速為零時，回正力矩也為零。

3 主銷內(nèi)傾

主銷安裝到前軸上后，在車輛的前面或后面看，其上端略向內(nèi)傾斜（一般不超過8°），這種現(xiàn)象稱為主銷內(nèi)傾。在橫向平面內(nèi)，主銷軸線與垂線之間的夾角β叫主銷內(nèi)傾角。主銷內(nèi)傾有有兩個作用，其中一個作用是使轉(zhuǎn)向輕便（在這里不在詳細講解），另一個作用就是使轉(zhuǎn)向輪自動回正，也即保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在外力作用下由中間位置偏轉(zhuǎn)一個角度時（為解釋方便，圖中畫成偏轉(zhuǎn)了180°，見圖2-b，實際車輪偏轉(zhuǎn)角度一般不超過50°，但我們可以從這個180°的極限位置發(fā)現(xiàn)車輪在偏轉(zhuǎn)時的運動趨勢。），車輪會陷入地平面以下，但實際上車輪是不可能陷入地面的，相反，在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的時候是把轉(zhuǎn)向輪連同汽車前部稍微向上抬起一個相應(yīng)的高度（抬起的高度與偏轉(zhuǎn)的角度有關(guān)系），使汽車前部的勢能增加。一且外力消失，轉(zhuǎn)向輪就在汽車前部重力的作用下，力圖使車輪連同汽車前部恢復(fù)到勢能最低點的位置，勢能最低點的位置就是車輪處于直線行駛的位置，這就是主銷后傾使前輪自動回正的原因。由此可見，主銷后傾的回正作用是因為車輪偏轉(zhuǎn)使車輪和汽車前部勢能增加所形成的，所以只要車輪有偏轉(zhuǎn)，就能形成回正的力矩。

4 主銷后傾與主銷內(nèi)傾回正作用的區(qū)別

主銷后傾與主銷內(nèi)傾都有使汽車轉(zhuǎn)向后自動回正，保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性的作用。由回正力矩的產(chǎn)生機理可知，主銷后傾回正作用力矩的大小與車速有關(guān)，車速越高回正力矩越大，車速是零，回正力矩也就是零，但主銷內(nèi)傾的回正作用是與車速無關(guān)的，對于一輛車來說，他的回正力矩的大小與車輪的偏轉(zhuǎn)角度有關(guān)，只要車輪有偏轉(zhuǎn)角，就會產(chǎn)生一個回正的力矩。所以在低車速時回正作用力矩主要來自主銷內(nèi)傾，高車速時回正作用力矩主要來自主銷后傾。

5 結(jié)束語

由以上分析可知，當(dāng)我們停車時，如果車輪沒有回正，由于車輪的偏轉(zhuǎn)確實有一個回正力矩作用在轉(zhuǎn)向輪上，這個力矩會通過轉(zhuǎn)向輪的輪胎逆向傳遞給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)，使這些系統(tǒng)的相關(guān)部件一直處于受力狀態(tài)，這樣時間一長容易使這些受力的部件產(chǎn)生變形，影響懸架性能和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常工作，嚴重時還有可能會導(dǎo)致車輛跑偏，所以停車時一定要把車輪回正。

參考文獻：

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