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1、汽车主销后倾角和内倾角的测量计算方法车辆工程VehicleEngineering汽车主销后倾角和内倾角的测量计算方法唐海涛.许书权(1.广州市志义科技开发有限公司,广东广州510000;2.交通运输部公路科学研究院,北京100088)摘要:精确计算,测量汽车主销后倾角,内倾角,对于车辆悬挂系统的设计,试验,检测具有重要的实际应用价值.通过分析悬挂及测量原理,从测量的角度建立了主销后倾角的几何模型,推导出主销角度的精确计算公式,并对近似公式进行了误差分析.结果表明:在主销角度较小且所设定转盘角度较小的情况下.经验值与精确值比较接近:-3主销角度较大或所设定转盘角度加大的时候,经验值误差加大,利用
2、经验近似公式计算的主销角度准确度明显降低.关键词:四轮定位;主销测量模型:主销计算公式中图分类号:U463.33文献标识码:A文章编号:10024786(2012)01009203MeasurementandCalculationMethodsofCarKingpinInclinationAngleTANGHaitao.XUShuquan(1.GuangzhouZhiyiScience&TechniqueCo.,Ltd.,Guangzhou510000,China;2.ResearchInstituteofHighway,MinistryofTranspo,Beijing100088,
3、China)Abstract:Accurateexpressionforcasterandsteeringaxisinclination(SAI)isimportantforsuspensiondesignanddiagnose.Throughtheanalysisofsuspensionsystemandwheelalignment,wederivedageometrymodelforsteeringaxismeasurement,anddevelopedanaccurateexpressionforeasterandSAI.Comparetheapproximateformulawitht
4、heaccurateexpression.Theresultindicatethat:whencasterorSAIissmallandtheangleofturntableissmall,thedatafromapproximateformulaapproachestotheaccuratedata;whencasterorSAIbecomesbigortheangleofturntableisbig,thedifferencebetweenthetwodatashouldnottobeneglected.Theaccuracyofthedatafromapproximateformulai
5、sobviouslyreduced.Keywords:wheelalignment;modelofsteeringaxismeasurement;expressionofsteeringaxisangle0引言有关测量汽车前轮主销后倾角及内倾角的数学推导及计算,目前基本采用近似公式_lI3_,其误差大小缺乏明确界定.以致汽车悬架主销角度的设计与实际测量结果之间存在模糊的区域,缺乏准确的依据.笔者在几何模型的基础上,以直观,简洁的方法推导出测量汽车前轮主销后倾角及内倾角的精确计算公式,并将其运用于四轮定位仪的主销角度测量计算.现对其加以介绍,与同行探讨.1主销角度测量方法设计转向桥主销角度的主要
6、目的是:保持汽车左右转向对称,力感适中;方向自动回正对中,维92l交通标准化持稳定直线行驶.通常,定位仪对外倾角和前束的测量数据是根据角度本身定义并利用相关原理直接测得.不过,关于前轮主销后倾角及主销内倾角的大/blJ是通过以下间接的方式计算得到:将轮胎置于转盘上,(不考虑先后顺序)先外转20.,得到外倾角数据0和水平方向传感器数据西,再内转20.,得到外倾角数据和水平方向传感器数据(b,最后,根据两组数据的差值及西,分别得到主销后倾角和主销内倾角.设想车轮处于转盘上可以左右自由转动,在主销后倾角分别为零和不为零的情况下,让车轮在转盘上做同样的转动,发现两种情况下(代表轮胎中VehicleEn
7、gineering车辆工程心平面倾斜程度的参数)外倾角的变化是不同的:前者外倾角没有变化;后者外倾角则发生变化,且变化的数量关系不受具体悬架结构设计参数的影响.而取决于转向轮回绕主销轴线转动这一几何关系.2主销角度测量模型原理传感器的两组外倾角差值与主销角度之间,由于结构的原因存在直接的几何关系.对于双摆臂悬架结构,轮胎通过转向节,球头摆臂与车身连接,主销轴线反映为上下球头之间的连线:对于麦弗逊悬架结构.轮胎通过转向节,下球头摆臂及滑柱与车身连接,主销轴线反映为下球头与上轴承板中心之间的连线.实际上转向节的上下连接处就代表了主销轴线,它处于一个不变的方位,可理解为刚性的车身.前轮的左右转动就是
8、轮胎绕转向节上下两点连接线的转动,也即轮胎通过转向节回绕主销轴线实现转动.设想将车轮置于可以左右自由转动的转盘上,在单纯考虑主销后倾角的情况下(设内倾角为零),轮胎将回绕后倾角确定的斜线左右转动.由此,从原理上建立了下面的几何模型:随着轮胎在转盘上左右转动,轮胎中心平面绕代表后倾角的斜线转动,由此轮胎外倾角产生了相应的变化.3主销角度精确计算公式推导如图1所示,设车轮处于转盘上,轮胎中心平面显示轮胎所处的转角位置;图2所示为:存在主销后倾角的情况下,轮胎分别处于内转20.和外转2O.的两种状态.本模型将轮胎绕主销轴线的转动简化为轮胎中心平面绕主销轴线转动.因此形成2个中心平面(设为平面I,平面
9、I1)沿主销轴线相交的情形,则在各自轮胎中心平面上主销轴线与垂线(中心点和中心平面与地面交点的连线)的夹角即为主销后倾角,而该垂线与过中心点的自然垂线之间的夹角即为轮胎的外倾角.图1图2下面就主销后倾角,外倾角及转盘转角三者之间的几何函数关系进行推导.图3中,设轮胎平面中心点为O,轮胎半径为,主销后倾线与水平面交点为,轮胎平面与水平面交点为B,C,连接AB,AC,OB,OC,贝00=,0上A,DCj_C;过OB,OC分别作中心平面I和的垂直面.在ABC平面上交于D点:连接OD,BD,AD,DC,由空间几何关系可以确定:直线OD上平面ABC.由图3可知,AOBD与OcD相对于平面0一C图3DA对
10、称;但若OD不垂直于BD或OD不垂直于CD.则导致上述两个三角形不对称:要么将0点分离为O及O两点,才可以实现两三角形对称,不过这是不成立的.因此,必须使得OD上BD,OD上CD.又因为BD与CD不共线,所以OD上平面AC.另外,/BOD为平面I的外倾角,/CODJ平面的外倾角,且/BOD:/COD,即当轮胎平面由位置I转到位置时,外倾角变4o=2/_BOD.再设后倾角为Ot,内倾角为,外倾角为,水平传感器为,转盘转角为6.当转盘转角为时.外倾角为,水平传感器为.;当转盘转角为时,外倾角为,水平传感器为.当轮胎由位置I转到位置时,外倾角变化为AO:水平传感器变化为;轮胎在转盘上2个位置的夹角为
11、(传统6=20.);轮胎中心点为D,轮胎半径为R,则由图3知:BAD-6.BOA=.BOD=AO/2.OB=R在直角三角形AOAB中:OB=RAB=R?tanc在直角三角形AABD中:BD-AB?tanS=R?tanc?tan6在直角三角形AOBD中:BD=OB?sin(A0/2)=R?sin(2)因此得到:tant?tan6=sin(AO/2)即2012年1月第1期l93yz车辆工程VehicleEngineeringtane:sin(A0/2)/tan8或a=arctansin(A0/2)/tan以上公式反映了主销后倾角Ot与轮胎外倾角变及转盘角度之间的关系.在上述描述中,主销后倾角Od在
12、l,DZ平面.轮胎转动的角度6在XOZ平面,得到的外倾角变化aO在XOY平面;换句话说:当轮胎在D砰面中转动6角时,由于YOZz面上主销后倾角OL的存在,使得在XOY平面上体现出外倾角变tLao.若将坐标系旋转90.,则由于在XOY平面上有内倾角JB的存在,势必将在l,OZ平面上出现角度变化.因此,根据对等原理,有:/3=arctansin(A/2)/tan8图4该公式反映了主销内倾角与轮胎滚动方向角变化及转盘角度6之间的关系.图4,图5所示为O/与A0.以及与的位置关系.图54精确公式与传统经验公式对比前文所推导的精确计算公式为:a=arctansin(0201)/2/tan8现行的经验公式
13、为:=(201)/(2sin8)式中.Ot为主销后倾角/内倾角;02为第二次外倾角;01为第一次外倾角;为转盘的转动角度;为求一致,下面对精确公式与传统公式加以比较94l交通标准化经验公式表明:主销角度与测量变化值的比值是一个常数(不同角度下的具体比值如表1所示):(020)=1/(2?sin8)表1不同角度下主销角度与测量变化值的比值转盘设定角度620.l5.10.8.5.比值:1/(2sin6)1.46l90221.93l8516532.87938524235926482675.736856622而精确公式表明:主销角度与测量变化值的比值不是一个常数.下面以主销后倾角为例(结论同样适用于主
14、销内倾角),设固定转盘角度6,选取不同的测量变化值(02-0),利用精确计算公式,求出d(o一0,)的精确比值,再与经验比值比较.得出两者的相对误差.表2,表3分别列出转盘角度8=20.及8=10.的情况下,经验比值与精确比值的相对误差,也即使用经验公式的误差表28=20.时,经验比值与精确比值的相对误差测量变化计算的主销经验比值:值/.角度.精确比值1.46l902arctansinf0/2)/020l(020)相对误差(%)tan20.11.373458l381.373458l386.4395163922.7452352631.3726176326.50469340534.11366239
15、51_3712207986.613l8744445.4770944081.3692736026.76479834856.8339214261.3667842856.95924850968.1825796011.3637632677.196l854l779.5215611081.360223O157.475184844810.849423191.356l778997.795754596912.164796171-351644O198.15733875710l3.466390251.3466390258.5593223581114.7530O121.34ll8l9279.001036361l216
16、.023514731.3352928949.4817628991317.276909671.328993052l0.0H00740661418.512259981.32230428410.557l70351519.72873555l-31524903711.150220l6表38=10.时.经验比值与精确比值的相对误差测量变化计算的主销经验比值:值/o角度d,.精确比值2.879385arctansin(AOI2)I050l(日)相对误差(%)tanl0.12.833293212.833293211.62680060625.6525832692.8262916341.87856081338.4
17、442757562.8147585852.295992866411.195564342.7988910852.875930289513.894755252.77895l053.614104369616.531518282.7552530464.505292015719.097054352.728l506225.543484969Bridge&TunnelEngineering桥梁与隧道工程隧道施工风险管理研究郭鹏.李志强,张凤爱,徐二星(1.交通运输部科学研究院交通环保与安全研究中心,北京100029;2.河北省高速公路承秦筹建处,河北秦皇岛066100)摘要:以承秦高速公路秦皇岛段隧
18、道工程为背景,结合国内外研究成果及风险评估指南,对隧道工程施工阶段安全风险评估体系进行了全面梳理.提出了公路隧道施工过程中风险管理的框架以及相应的评估方法,计算得到风险事件等级.并结合风险接受准则提出了相应的风险控制措施.为工程建设管理提供了可靠的参考依据.关键词:隧道施工;风险评估;风险辨识;风险控制;风险管理中图分类号:U415.1:U459.2文献标识码:B文章编号:10024786(2012)01009505RiskManagement0nChengde-QinhuangdaoExpresswayTunnelConstructionGU0Peng,LIZhi-qiang,ZHANGFe
19、ng-ai.,XUEr-xing(1.ResearchCenterforEnvironmentProtectionandTransportationSafety,ChinaAcademyofTransportationSciences,Beijing100029,China;2.PlanningConstructionOfficeofHebeiChengQinExpressway,Qinhuangdao066100,China)Abstract:RegardingthetunnelprojectatQinhuangdaosectionofChengQinhighwayasbackground,
20、wecarryoutacomprehensiveviewoftheriskassessmentsystemonthetunnelconstructionphasecombiningwiththedomesticandinternationalresearchaswellasthoseriskassessmentonguidelinesforthesafety.Atlength,thispaperproposedasetofriskmanagementframeworkanditscorrespondingassessmentmethodintheroadtunnelconstructionpr
21、ocess.Combinedtheriskacceptancecriteriawiththeriskeventslevelaftercalculating,weputforwardaseriesofriskcontrolmeasuresasreliablerefereneefortheconstructionmanagementwhichwouldbehelpfu1.Keywords:tunnelconstruction;riskassessment;riskidentification;riskcontrol;riskmanagement0引言山岭隧道工程因其隐蔽性,施工复杂性,地质条件和周
22、围环境的不确定性等因素,在施工过程中易出现各种各样的风险事故.开展公路隧道工程风险评估,有利于决策科学化;有利于减少工程事故的发生;有利于提高政府,施工建设各方的风险管理意识和风险管理能力,从而达到控制风险,减少损失的目的.当今世界上越来越多的政府机构,学术界,施工建设各方,银行及保险公司已意识到实行风险管理的好处.也都在加强风险管理的研究和由表2,表3可知,使用经验算法的误差:随着主销角度越大,误差增大;设定转盘转动的角度减小,误差减小,但由此要求倾角传感器具备更高的精度.综合起来,在/10较小,主销角度较小,且设定的转盘角度较小的情况下,经验比值跟实际比值比较接近;一旦设定的转盘角度加大,或主销角度较大的时候,经验比值与实际比值的误差加大,其主销角度的准确度明显降低.参考文献【1曹家酷.现代汽车检测诊断技术M.北京:清华大学出版社.2003.2】郑凌云.汽车转向轮定位参数的静态检测J.公路与汽运,2005,(1):81O.3庄严,郭在云.基于几何关系的汽车主销倾角的测量原理J1.公路与汽运,2006,(2):1315.收稿E/期:2011-09132012年1月第1期I95