1.转向轮定位仪的构成

常用的转向轮定位仪有便携式光束水准车轮定位仪、便携式水准车轮定位仪等。

光束水准车轮定位仪一般由一套水准仪、两套聚光器、两套支架、两套转盘、两套杆尺、两套标杆和一个制动踏板抵压器组成；水准车轮定位仪一般由水准仪和转盘组成，仅适用于小型汽车。水准仪有插销式和永久磁铁式两种，前者用于光束水准车轮定位仪，而后者用于水准车轮定位仪。图6-52和图6-53分别为插销式和永久磁铁式水准仪。

（1）支架

支架为水准仪与轮辋间的连接装置，其结构如图6-54所示。支架总成配有内张式和外收式两种固定脚。测量时，插销式水准仪的插销插入调整支座中心孔。磁铁式水准仪带有永久磁铁和定位针，可以对准转向节枢轴的中心孔，直接吸附在轮辋端面。

（2）转盘

图6-52 插销式水准仪

1—测θ、γ插销 2—测β插销 3—测θ刻度盘 4—测左轮β刻度盘 5—测θ、β表盘指针 6—测右轮β刻度盘 7—测γ刻度盘 8—测γ表盘指针

图6-53 永久磁铁式水准仪

1—永久磁铁 2—定位针 3—水平校正水泡管 4—后倾角测量水泡管 5—外倾角测量水泡管 6—内倾角测量水泡管

转盘又称转角仪（图6-55），当汽车转向轮在转盘上转向时，可使之灵活偏转，并指示出转角大小。

图6-54 支架

1—支架固定角 2—固定支架 3—导轨 4—定位螺栓、螺母 5—活动支架 6—调节螺栓 7—调整支架

图6-55 转盘的结构

1—底盘 2—转盘 3—滚珠 4—指针 5—刻度尺 6—横向导轨 7—纵向导轨

（3）其他

聚光器上的定位销插入支架总成的支座孔中，可把聚光器固定于支架上，在标杆配合下可测试转向车轮的前束值。在转向轮定位的测试过程中，有时需踩下制动踏板，使车轮处于制动状态。踏板抵压器可将制动踏板压下以节省人力。

2.转向轮定位的试验原理和方法

（1）外倾角测量

转向轮外倾角可直接测量。由于水准仪上的测外倾角气泡管通过支架垂直于转向轮旋转平面安装（图6-56），因此，气泡管与水平面的夹角与外倾角相等，气泡管中的水泡偏移向车轮一侧。把气泡管调回水平位置，气泡位移量或角度调节量即反映了外倾角γ的大小。其测试原理如图6-57所示。

（2）主销后倾角测试

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图6-56 试验车轮外倾角和主销后倾角

1—导轨 2—活动支架 3—调整支座 4—调节螺钉 5—固定脚 6—固定支架 7—水准仪 8—测θ、β调节盘 9—测γ调节盘 10—定位销 11—旋钮

主销后倾角θ不能直接测量，而是利用转向轮绕主销转动一定角度时的几何关系间接测量。测试时，其水准仪的安装位置如图6-56所示，通常先把转向轮向外转20°，回正后再向内转20°。由于主销后倾角的影响，转向节枢轴轴线与水平面的夹角发生变化，该变化值间接反映主销后倾角的大小。

图6-57 外倾角测试原理

如图6-58所示，在三维坐标系OXYZ中，OA为主销中心线，位于OYZ平面内，OA与OZ构成的夹角θ为主销后倾角；OC为转向节枢轴，转向轮处于直线行驶状态时，OC与OX轴重合。假定转向轮外倾角γ和主销内倾角β均为零，则OC与OA垂直。此时若转向轮偏离直线行驶位置，转过某一角度δ时，OC移至OC′，OC扫过的平面OCC′与水平面的夹角等于主销后倾角θ。由于水准仪垂直于转向轮旋转平面安装，其上的水泡管始终与转向节枢轴轴线重合或平行。当OC移至OC′时，水泡管由MN移至M′N′，OC与水平面间形成的夹角为ω，水泡管中的气泡偏离水平时的位置而向M′移动，位移量取决于ω角的大小。ω角取决于前轮转向角δ和主销后倾角θ，当δ取定值时（通常取20°），ω与θ一一对应，而水泡管中气泡位移量与角ω一一对应。因而，通过对气泡位移量的标定即可反映θ角的大小。

实际转向轮具有主销内倾角β和转向轮外倾角γ。为消除β对主销后倾角θ测试结果的影响，测量时先将转向轮向外旋转δ角，把水泡管调至水平位置，然后向相反方向回转2δ的角度。因为当转向节枢轴OC从直线行驶时的位置分别向外和向内转动相同角度时，主销内倾角β对主销后倾角θ测量结果的影响相等，方向相反，因而互相抵消。同时，转动2δ角度时，气泡位移量也增大一倍，因而可使仪器的测试灵敏度和精度提高。转向轮外倾角对主销后倾角测试结果的影响不大，因而可忽略不计。

（3）主销内倾角测试

主销内倾角β是通过测量转向轮绕主销转动过程中转动平面的角位移而间接测试的。为此，应首先使车轮处于制动状态而不能绕转向节枢轴自由转动。此时，若使转向轮在转盘上偏转一定角度δ，转向节和转向轮旋转平面会绕转向节枢轴轴线偏转一定角度。该角度的大小除取决于转向轮偏转角度δ外，还与主销内倾角β的大小有关。因此，在限定δ角大小的前提下，测出转向轮旋转平面偏转角的大小，即可反映主销内倾角β的大小。试验时，水准仪的安装位置如图6-59所示。

如图6-60所示，在OXYZ坐标系中，主销OA在OYZ平面内，OA与OZ的夹角β为主销内倾角。直线行驶位置时，转向节枢轴OC与主销OA的夹角为90°±β。转向轮在制动状态向右（或向左）偏转δ角时，OC移至OC′（或OC″）。由于主销内倾角β的影响，C点的轨迹CC′（或CC″）为圆弧，OCC′（或OCC″）为圆锥面。因此，若在OC前端放置一平行于水平线且垂直于转向节枢轴OC的气泡管EF，则在转向轮偏转过程中，气泡管EF将绕转向节枢轴轴线转动。OC移至OC′后，EF移至E′F′，EF与E′F′间形成的夹角为φ，角φ取决于转向轮转角δ和主销内倾角β。若使δ角为一定值，则φ角和β角成一一对应关系。由于φ角的影响而导致了气泡管EF中气泡的位移，因此通过对气泡位移量的标定即可反映β角的大小。

测试主销内倾角β时，一般先把转向轮左转δ角（通常为20°），使转向节枢轴OC转至OC″，调节气泡管与水平平面平行；再把转向轮右转2δ角，转向节枢转转至OC′，气泡管EF则转过了2φ角，气泡位移量增大一倍。这不但可使测试灵敏度和读数精度提高，而且可消除主销后倾角θ对主销内倾角β的测试值的影响。

图6-59 试验主销内倾角

1—水泡管 2—定位销 3—旋钮 4—调整螺钉 5—导轨 6—活动支架 7、9—固定脚 8—调整支座 10—测θ、β调节盘 11—测γ调节盘 12—水准仪

图6-60 主销内倾角测试原理

（4）前束测试

聚光器配合标杆可试验转向轮前束的大小。使用时，聚光器定位销轴插入支架座孔中；平衡顶起转向桥，使两转向轮离开转盘而能自由转动；将两套标杆平行于转向轮轴线放置于两侧，每一标杆距转向轮轴中心的距离为转向轮上规定前束测量点处半径的7倍；将一侧聚光器光束投向前标杆，并移动标杆使之指向一个整数。转动转向轮使光束投向后标杆，亦使之指向同一个整数。然后使另一侧聚光器光束分别投向前、后标杆，并记录所指数字，后标杆数字与前标杆数字之差即为该车前束值，如图6-61所示。

图6-61 前束测试

a）确定直线行驶位置 b）、c）前束测试

1—聚光器 2—标杆 3—标尺

前后标杆以7mm间隔为一个尺寸刻度，每个刻度代表1mm。两标杆间距为转向轮前束测点处直径d的7倍，且与转向轮中心的距离相等，所以前束值被放大7倍显示在标杆上，从而提高了测试精度。