汽车检测与维修毕业设计（论文）汽车四轮定位测试系统的研究.doc

江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕 业 设 计（论文）题 目：汽车四轮定位测试系统的研究系 ：机电工程系专 业：汽车检测与维修班 级：09汽车班学 生： 学 号：指导教师： 职称：江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕 业 设 计（论文）任 务 书机电工程系 汽车检测与维修专业 2009级（2012届） 汽车班 题 目:汽车四轮定位测试系统的研究专题题目：（若无专题则不填）：原始依据： (包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：通过学生在汽车实验室和实习单位的实习实践，并查阅相关书籍，学生应熟练掌握汽车四轮定位理论及汽车四轮定位测量原理、测试系统的认识及安装使用、测试系统在汽车检测中的运用等方面知识。课题在应用上要求可以应用于汽车维修企业中维修人员作为技术参考。在内容上要求做到全面的阐述测试系统的安装使用、以及在汽车检测中的运用从而达到解决新车和在用汽车的四轮定位的检测、调整方面的技术问题，帮助维修人员更好地了解四轮定位测试系统的操作工程。主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：本课题主要研究汽车四轮定位的测试系统，通过屏幕上的彩色图形和数字显示需要调整的部位、调整办法及在调整过程中的数值变化,把复杂的四轮检测调整简化成看图操作。提高了维修方法的技术含量,使维修水平上了一个新台阶。同时也为各类轿车的维修提供了便利,缩短了维修时间,减少了维修和使用费用,确保了现代轿车行驶的平稳、轻便和安全。本课题研究的方法和手段是主要从基本理论入手，研究汽车四轮定位测试系统的安装与使用，根据测量数据及综合原厂设计标准，对车辆的各种角度和零部件进行更换、修复、整形、调整。使车辆的技术指标达到原厂要求，从而保证汽车行驶的安全性、舒适性、稳定性和经济性。要求：1、论文要能够指引人们全方位深度了解汽车四轮定位的测试系统操作工程。2、论文写作规范必须符合江西理工大学（南昌校区）毕业论文统一格式的规定与毕业设计大纲的相关规定。3、论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，概念准确，语句通顺。4、论点鲜明，论据确凿，材料翔实可靠，说服力强，有一定的学术水平。5、论文有自己的见解，对所论的问题有深入的分析。6、不得抄袭和剽窃他人成果。日程安排：一 、2011年12月 确定论文的大致方向和相关资料的搜集二、 2011年01月 完成论文文献综述、开题报告和论文提纲三、 2011年02月 论文开题 四、 2012年03月 向指导老师提交论文初稿五、 2012年04月 完成论文主要参考文献和书目：1 李洪港主编.四轮定位检测与调整.北京：人民交通出版社.20032 罗进益主编.轿车四轮定位检测与调整.北京：人民交通出版社.20033 高延龄.汽车运用工程.北京：人民交通出版社.19904 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社.19905 吴际璋等编著.汽车构造(下).北京：人民交通出版社.19996 戴冠军.汽车保养与修理设备.北京：人民交通出版社.19887 陈焕江.汽车检测与诊断.北京人民交通出版社.2001年7月第1版.8 中华人民共和国交通行业标准.四轮定位仪.JT/T505-2004：P68799 慈勤蓬 梁杰.汽车四轮定位仪. 济南交通高等专科学校.1999.910 尤明福，刁哲军，邢世凯.汽车四轮定位分析及检测.汽车技术.2002(3)11 刘云疆.现代轿车四轮定位检测.江西铜业集团公司贵溪冶炼厂.2004(2)12 庄严.汽车四轮定位原理及检测技术研究.昆明理工大学硕士学位论文.2004.11.92006.9.9：P932指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕业设计（论文）开题报告机电工程系 汽车检测与维修专业 2009级（2012届） 汽车班 题 目：汽车四轮定位测试系统的研究本课题来源及研究现状：车辆在出厂时，定位角度都是根据设计要求预先设定好的。这些定位角度用来共同保证车辆驾驶的舒适性和安全性。但是，车辆在行驶一段时间后，这些定位角度会由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈颠簸、底盘零件磨损、更换底盘零件、更换轮胎等原因而产生变化。一旦定位角度产生变化，就可能导致诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨损加快、方向盘发沉等故障。因此，进行四轮定位参数检验，使其处于合理范围内，对提高汽车的安全性及经济性有重要意义。汽车四轮定位在现代汽车检测与维修行业中得到广泛的运用，通过屏幕上的彩色图形和数字显示需要调整的部位、调整办法及在调整过程中的数值变化,把复杂的四轮检测调整简化成看图操作。提高了维修方法的技术含量,使维修水平上了一个新台阶。同时也为各类汽车的维修提供了便利,缩短了维修时间,减少了维修和使用费用,确保了现代轿车行驶的平稳、轻便和安全。课题研究目标、内容、方法和手段：本课题研究目标是在认识理论的基础上总结了汽车四轮定位的测试原理与四轮定位各个参数的概念和作用，进而对汽车四轮定位测试系统进行全面的了解，以及对汽车四轮定位测试系统的安装与使用进行了概述。研究的主要内容是汽车四轮定位理论及汽车四轮定位测量原理、测试系统的认识及安装使用、测试系统在汽车检测中的运用等方面。研究的方法和手段是通过参考汽车四轮定位、汽车四轮定位测试系统相关书籍、相关报告以及网络信息等资料，和自己思想与实践经验对汽车四轮定位原理及测试系统研究。设计（论文）提纲及进度安排：<一> 论文提纲：一、汽车四轮定位的认识二、汽车四轮定位的测量原理三、汽车四轮定位测试系统的认识四、汽车四轮定位测试系统的安装与使用五、分析四轮定位测试系统在汽车检测中的运用<二> 进度安排：一 、2011年12月 确定论文的大致方向和相关资料的搜集二、 2011年01月 完成论文文献综述、开题报告和论文提纲三、 2011年02月 论文开题 四、 2012年03月 向指导老师提交论文初稿五、 2012年03月 完成论文主要参考文献和书目：1 李洪港主编.四轮定位检测与调整.北京：人民交通出版社.20032 罗进益主编.轿车四轮定位检测与调整.北京：人民交通出版社.20033 高延龄.汽车运用工程.北京：人民交通出版社.19904 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社.19905 吴际璋等编著.汽车构造(下).北京：人民交通出版社.19996 戴冠军.汽车保养与修理设备.北京：人民交通出版社.19887 陈焕江.汽车检测与诊断.北京人民交通出版社.2001年7月第1版.8 中华人民共和国交通行业标准.四轮定位仪.JT/T505-2004：P68799 慈勤蓬 梁杰.汽车四轮定位仪. 济南交通高等专科学校.1999.910 尤明福，刁哲军，邢世凯.汽车四轮定位分析及检测.汽车技术.2002(3)11 刘云疆.现代轿车四轮定位检测.江西铜业集团公司贵溪冶炼厂.2004(2)12 庄严.汽车四轮定位原理及检测技术研究.昆明理工大学硕士学位论文.2004.11.92006.9.9：P932指导教师审核意见：教研室主任签字： 年 月 日摘 要随着汽车工业的高速发展，我国汽车拥有量越来越多，而且每年都呈上升趋势，在这种新形势下，汽车四轮定位在汽车检测与维修行业逐渐凸显出其重要性。伴随着汽车四轮定位设备的不断改善，准确性不断的提高，汽车四轮定位使汽车使用的安全性得到足够的保障。汽车四轮定位将在现代汽车行业成为不可或缺的技术，随着技术的不断改进，使得检测简单易懂，具有较高的社会经济价值。本文在传统的汽车转向轮定位理论的基础上，进一步阐述汽车四轮定位原理；推导出汽车四轮定位参数的空间几何关系；通过对汽车四轮定位理论及汽车四轮定位仪对定位参数的检测原理、系统构成等方面进行理论研究，提出正确使用四轮定位仪的注意事项、基本步骤、方法。结合试验分析汽车四轮定位测试系统在汽车检测中的运用以及总结出定位参数之间的联系。 关键词：四轮定位；检测原理；测试系统；运用AbstractAlong with the rapid development of the vehicle industry, our country vehicle capacity is getting more and more, moreover every year assumes the trend of escalation, under this kind of new situation, the four-wheel alignment highlights its importance in the automobile testing and the service profession gradually. Following the uninterrupted improvement of the equipment of the four-wheel alignment, accurate unceasing enhancement, the four-wheel alignment make the security of the automobiles to obtain the enough safeguard. Four-wheel alignment would become the necessary technique in modern car profession, along with technique of continuously improvement, it make examination simple and easy understand, so it have higher of society economy value.This article is based on traditional automobile steering wheel poisonings theory, to expatiate the principle of the four-wheel alignment further; and infers the four-wheel alignment the spatial geometry relations of the parameters; Through to research the fundamental of the four-wheel-positioning and positioning equipment , investigate testing principle of positioning parameter,system constitution and so on, bring forward matters needing attention,the basic step, the method correctly of make use of four-wheel alignment equipment.Integrate the experimentation to analyzing the testing system of the four-wheel alignments exertion in testing of vehicle and sum up the relation of location parametersKey words： four-wheel alignment；automobile structure； testing principle； exertion目 录第一章 汽车四轮定位的认识 81.1 汽车四轮定位基础常识81.1.1 基本常识8 1.1.2主要技术参数9 1.2汽车四轮定位的重要性和必要性9第二章汽车四轮定位测试系统的认识112.1 汽车四轮定位测试系统的组成112.2 汽车四轮定位仪的技术指标122.3 常见四轮定位仪的检测方式142.4 汽车四轮定位仪的主要功能15第三章汽车四轮定位的测量原理173.1车轮前束和推力角的测量原理173.2 主销后倾角和主销内倾角的测量原理183.2.1 主销后倾角的测量原理193.2.2 主销内倾角的测量原理203.3 转向20°时前张角的测量原理22第四章汽车四轮定位测试系统的安装与使用234.1 做汽车四轮定位时的注意事项234.2 汽车四轮定位的步骤244.3 汽车四轮定位仪的正确使用244.3.1 上车前准备工作244.3.2 进行车轮定位26第五章 分析四轮定位测试系统在汽车检测中的运用335.1 试验设计及步骤335.2 试验数据处理335.3 试验结果的分析35结 论37参考文献38致 谢39第一章 汽车四轮定位的认识本文主要是对汽车四轮定位原理及测试系统的研究，所以在本章对汽车四轮定位基础常识和基本理论做简单介绍以便于理解本文的后续内容。1.1汽车四轮定位基础常识 随着汽车技术的高度发展，汽车车速不断提高，急加速、急减速、急转向、急制动等动作的出现，汽车后轮在行驶过程中受到的冲击和汽车的载荷，这些都将影响到汽车后轮的运行轨迹。为了保证汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便、转向轮回正性能良好，以及减少轮胎和机件的磨损、增加汽车行驶的安全性，汽车四轮定位的技术参数逐步受到驾驶人员的重视，同时也为汽车自动驾驶技术的发展提供了有利的条件。1.1.1 基本常识（1）什么是汽车的车轮定位 现代汽车的车轮定位是指车轮、悬架系统元件以及转向系统元件，安装到车架（或车身）上的几何角度与尺寸须符合一定的要求，保证汽车行驶的稳定性和安全性，减少汽车的磨损和油耗。 （2）四轮定位维修的好处 1增加行驶安全 2.直行时方向盘正直 3.转向后方向盘自动回正 4.减少汽油消耗 5.减少轮胎磨损 6.维持直线行车 7.增加驾驶控制感8.降低悬挂配件磨损（3）什么情况下，需要进行四轮定位1.每行驶10000公里或六个月后2.直线行驶时车子往左或往右拉3.直行时需要紧握方向盘4.直行时方向盘不正5.感觉车身会漂浮或摇摆不定6.前轮或后轮单轮磨损7.安装新的轮胎后8.碰撞事故维修后9.换装新的悬挂或转向有关配件后10.新车每行驶3000公里后1.1.2主要技术参数在GB/3730.3-92汽车和挂车的术语及其定义中，它规定了关于车轮定位有关参数的定义，考虑了有些汽车车桥无主销的结构；注意了有关零件和几何要素（面、线、点）相对位置的空间性；淡化了前束、外倾、后倾等参数的单一方向性；(1) 主要定位参数：前束(Toe-in)，外倾（Camber），主销后倾角（caster angle），主销内倾角（steering axis inclination angle）。(2) 其它定位参数：推进线(Thrust line)，推进角（Thrust angle），右横向偏置角（Right Lateral offset），轮距差：（Track Width Difference），轴偏置（Axle Offset），前退缩角（Front Set Back），前退缩角（Front Set Back），包容角（Included angle）。1.2汽车四轮定位的重要性和必要性为了提高汽车行驶的安全性、平顺性和乘坐的舒适性，汽车研发部门必须恰当地设计车轮定位角。正确的车轮叫可以保证汽车转向轻便，转向后能自动回正，汽车转向时、急剧改变车速时和高速行驶时，以及在坏路行驶，或紧急制动时能保证行驶方向的稳定性。操作车辆时能稳定准确，路面振动小，坏路上车身没有明显摇摆，乘车舒适，轮胎寿命长。正确的车轮定位可以帮助系统中所有不见都处于正常关系中，可以获得以下好处：（1）延长轮胎的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会发生异常磨损，有时发生在前轮，有时发生在后轮。在大多树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。（2）操纵的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的吸收。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稳关系中，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统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）提高燃油的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地面，最大限度减少车轮滑移，使车轮滚动阻力减少，燃油经济性提高。正确的车轮定位，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）得到最佳的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、转向西所有部件处在正确关系中，路面的振动被有效的吸收，车辆行驶更平稳。（6）确保安全驾驶正确的车论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。正确的车轮定位校正是非常重要的。校正不适当，可能会造成转向困难，转向后车轮不能自动回正，行驶跑偏，产生不正常的噪声，轮胎异常磨损。第二章 汽车四轮定位测试系统的认识由对四轮定位仪测量模型的研究可知，四轮定位仪对车轮前束和车轮外倾采用直接测量，其精度可以通过对传感器进行严格标定得到保证，而主销内倾和主销后倾采用间接测量，使用了基于不同测量模型推导的计算公式，在主销倾角测量角相同的情况下会得到不同的主销倾角，因此对于主销倾角的测量来说，测量模型的理论误差大于传感器的标定精度，需要对不同模型测量的结果进行评价。同时，主销轴线处于空间一般位置，主销倾角为主销在汽车纵横平面内的投影与垂直与水平面的轴线间的夹角，难以对四轮定位仪主销倾角的测量结果进行检定。2.1 汽车四轮定位测试系统的组成四轮定位系统的基本组成方式有2种：地沟式和举升器式。以下将简单介绍2种四轮定位系统的特点和组成方式。一、地沟式四轮定位系统特点：结构简单，造价底，特别适用于高度较低、不能使用举升器的车间；但需掘地沟，准备时间长；由于经济上的原因，用户可能需选用不同品牌的转盘、滑板和二次举升器；工作频率低；工作空间较。组成方式如表2-1所示。表2-1地沟式四轮定位系统所需设备数量功能四轮定位机1台四轮定位机是四轮定位系统最重要的组成部分。只需简单的操作，四轮定位机就可以测量并显示出汽车四个车轮定位角度，帮助操作人员进行调整。前轮转盘1套前轮转盘要求既可以自由转动，也可以左右滑动。这样就保证了车轮后倾角转侧和定位角度调整过程中无地面阻力。后轮滑板1套后轮滑板只要求可以左右滑动。如果长度太短，则要求其可以前后移动。后轮滑板的作用是保证后轮可以自由左右移动，无地面阻力。二次举升器1个二次举升器是四轮定位系统不可缺少的工具。不管是进行钢圈补偿，还是更换底盘部件、轮胎或添加垫片，都要使用二次举升器。二、举升器式四轮定位系统特点：造价较高，要求车间高度比较高；但准备时间短，操作人员使用方便，工作频率高。组成方式如表2-2所示。表2-2举升器式四轮定位系统所需设备数量功能四轮定位仪1台四轮定位机是四轮定位系统最重要的组成部分。只需简单的操作，四轮定位机就可以测t并显示出汽车四个车轮定位角度，帮助操作人员进行调整。四四轮定位专用举升器1套四轮定位专用举升器要求配有转盘、滑板和1至2个二次举升器。2.2汽车四轮定位仪的技术指标交通行业标准四轮定位仪中对四轮定位仪的测量参数、范围、精度及示值要求的规定如下：总前束角测量范围：±6°；精度：在±2°范围内精度为±4，其余范围精度为±10。单一车轮前束角测量范围：±3°；精度：在±2°范围内精度为±2，其余范围精度为±5。车轮外倾角测量范围：±10°；精度：在±4°范围内精度为±2，其余范围精度为±10。主销后倾角测量范围：±15°；精度：在±12°范围内精度为±6，其余范围精度为±10。主销内倾角测量范围：±20°；精度：在0°+18°范围内精度为±6，其余范围精度为±10。推力角测量范围：±6°；精度：在±2°范围内精度为±2，其余范围精度为±10。精度：在±2°范围内精度为±2，其余范围精度为±10。车轮转角主要通过车轮下方的转盘计量，因此转盘精度直接影响系统的测量精度。行业标准中对转盘的测量范围、精度及零点误差的规定如下：转盘的转角测量范围不小于-45°+45电子式转盘测量精度为0.1机械式转盘测量精度为0.5电子式转盘转角零点误差不大于0.1机械式转盘转角零点误差不大于0.5为了测得准，好一些的定位仪都有不同的消除误差的方法。 所有的卡具，不论是三点快速卡具还是多功能卡具，与钢圈卡紧后都不可能达到车轮的要求的0.05度的装卡精度，为此所有高精度的四轮定位仪都设有钢圈补偿程序。典型的钢圈补偿有二点式补偿、三点式补偿、推车式补偿方式，如图一所示为钢圈与卡具有装卡误差时，在外倾角方向上存在偏差a，轮胎旋转180度存在偏差b，两数相减除以2即可求出误差值。精度较高的四轮定位仪在一次装卡中的精度为0.1至0.3之间,故需要做钢圈补偿，可将误差减小到0.01度以内。（2）跑台校准功能； O/of|5M当举升机存在微小的误差时，有些四轮定位仪有专门的校正程序以消除微小的误差。（3）校准功能（4）温度补偿；（5）其他功能；经过补偿和校准，定位仪应达到上述的测量精度。为了保持四轮定位仪长期准确的可靠性，四轮定位仪需要定期（可分为3个月、6个月和一年不等）校准，根据产品的不同可分为定期回厂校准或自带校准工具校准。2.3常见四轮定位仪的检测方式随着四轮定位技术的不断发展，各种各样高科技的四轮定位仪接踵而出，许多厂家为赶上市场的潮流，将许多低端产品说成是高科技产品，以此来哄骗客户。目前市场上常见的四轮定位仪的检测方式主要有：激光、PSD、CCD及3D。现将激光、PSD 、CCD及3D产品各有何优势，剖析如下：（1）激光激光是一种新型光源，它是作为测量系统的光源应用于四轮定位仪，由于激光都是以垂直的直线输出的，因此决定了激光产品束度的测量范围较窄，无补偿且需人工计算推力线，其测量精度低，检测速度慢。因光点与刻度的关系，存在人为误差，而且激光很容易受外界干扰，因此用激光做光源应用于四轮定位仪并不理想。众所周知，激光对人眼视力有一定伤害，所以UL、CE等安全认证很难通过，欧美日本早已淘汰，只是在中国和部分东南亚国家还局部存在。 （2）PSD PSD又称光电位置传感器。我们知道，几乎所有的外国四轮定位都不使用，只有韩国的机器在大量使用，它的工作原理是：当PSD的受光面某一位置存在光照的情况下，其输出电流会有相应变化，从而可以得到光照位置，它是一种模拟（DC/AC转换，会有数据丢失）器件。虽然通过使用一些特殊的技术可以在一定程度上避免这些问题，但从原理上限制它只能测量单一光点却是改变不了的。PSD只能使用在工业环境里，就是说PSD的温度漂移严重并且受环境光线的影响。温度变化可以使其输出的零位变化几十毫伏，光线的影响使系统取值不稳定，这两项叠加在一起，便使PSD失去了测量精度和设备稳定性，这点是PSD的杀手（测不准，重复性差）。 （3）CCDCCD是一种半导体数字元器件（又称光电藕合器件），它分为线阵CCD和面阵CCD两种。它是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件，它是在一块硅面上集成了数千个各自独立的光敏元，当光照射到光敏面上时，受光光敏元将聚集光电子，通过移位的方式，将光量输出，产生光位置和光强的信息，因此CCD具有测量精度高（0.05度以内）、无温度系数、使用寿命长等特点。使用CCD有良好的环境适应能力。其他所有的技术都有各种各样的使用上的限制，比如不能在光线复杂的地方使用、不能有强电磁场、温度不能有太大的变化等等，而这些都是普通的修车车间的典型环境。那些不能开门，不能开窗，早晨凉快测量的数据和中午天热测量就不同，不能有大的电机在附近的要求，对于四轮定位来说，实在是有点过分。因此欧美国家生产的四轮定位仪均采用CCD技术，如战车、百事霸、战神等，这也足以说明CCD产品的优势。(4）3D3D测量方式是采用图像识别技术，用CCD数码相机采集装在车轮反光板上的图像信息，以测量出车轮的相对精度，人工推动车轮前后移动，由CCD摄像头采集信息，求出其坐标和角度。这是一种相当先进的测量方式，目前欧美常用。但他对举升机和转角盘等有严格的机械精度要求，目前国内举升机和转角盘无法与之匹配，影响检测效果，况且标定方式繁琐，价格昂贵，检测速度不快，售后维修较慢，并非国内主流2.4 汽车四轮定位仪的主要功能(1)测量的主要参数除传统的前轮前束、外倾角、主销后倾角和内倾角外还具有测量后轮前束、外倾角、后轴推力角、退缩角等功能，增加了转向转动角差、最大转角等测量项目。(2)轮辋补偿功能。该功能可以对因轮辋变形、卡具位置不正而引起的前束、外倾角测量误差进行补偿。(3)本仪器采用PC微机做上位主控机，测量模块为下位机。两者之间以串行方式通讯联结。上下位机均采用模块化结构编程。上位机具有弹出式菜单，显示和打印图表全部采用中文，上、下位机双向选择，操作十分方便。(4)仪器内存有2000多种车型的数据库，测量结果随时可以根据需要进行判断处理。数据库还可以增添和删除。(5)参数测量一次自动完成。为了方便汽车检测后进行维修作业，设置了对直接测量参数的实时显示。测量与调整同时进行。 第三章 汽车四轮定位的测量原理四轮定位仪是专门用来测量车轮定位参数的设备。四轮定位仪可检测的项目包括：前轮前束值/角(前轮前束角/前张角)、前轮外倾角、主销后倾角、主销内倾、后轮前束值/角(后轮前束角/前张角)、后轮外倾角、车辆轮距、车辆轴距、转向20度时的前张角、推力角和左右轴距差等。目前常见的国产或进口的四轮定位仪可以用来测量上述检测项目中几个中全部项目。在检测项目中，车轮前束值/角、车轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角统称为前轮定位，又称前轮定位四要素，各种前轮定位仪都能完成其检测任务。但汽车的操纵稳定性不仅仅由前轮定位来保证，后轮定位也起着至关重要的作用，所以，最好使用四轮定位仪检测和调整。目前常用的四轮定位仪有接线式、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，只是采用的测量方法(或使用的传感器的类型)及数据记录与传输的方式不同，下面介绍四轮定位仪可测量的几个重要检测项目的测量原理。3.1车轮前束和推力角的测量原理前束时，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31所示。图3-1 8束光线形成封闭的四边形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。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3-2所示。其工作状态为：不加电压，利用PN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32 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32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。其测量原理的简单示意图如图33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 14-光线接收器 5-前轮 6-后轮 7-汽车纵向轴线 推力角 图3-3 车轮前束角的测量原理 图3-4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34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。 3.2 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。 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3-5所示）。 a)直行时，扳手接杆水平 b)向里转向时， c) 向外转向时，扳手接杆向上偏转 扳手接杆向下偏转 图3-5 主销后倾角的测量原理 主销内倾角的测量原理如图3-6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，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。 a)直行时，长接杆水平 b)向左转时， c) 向外转向时，长接杆向逆时针偏转 长接杆向顺时针偏转图3-6 主销内倾角的测量原理3.2.1 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3-7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3-7 主销后倾角的测量原理计算图 由图3-7主销后倾角的测量原理计算图得（推导工程略）： =/2sin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°，2sin0.68404，故有： =/0.68404=1.461 （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。 3.2.2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3-8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3-8主销内倾角的测量计算图得（推导工程略）： =/2sin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： =/0.68404=1.461 （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3-8 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车轮向右转动20°时，传感器所测得的实际角度值；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、稳定可靠和抗干扰能力强。 （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。 3.3 转向20°时前张