多年來，前輪發(fā)擺的問題一直困擾著汽車人，與之相關(guān)的Doc年年都在發(fā)表，其觀點也各不相同，有認為與前輪定位參數(shù)有關(guān)的，有認為與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)磨損有關(guān)的，也有認為是和懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動干涉有關(guān)的等，總之多數(shù)人都認為發(fā)擺的影響因素眾多問題相當復(fù)雜。下面試圖用基本的力學(xué)原理對前輪發(fā)擺現(xiàn)象進行簡要分析，希望與同行交流、討論。
! b1 [4 q* D8 R1 Y! g2 }在使用北京牌BJ130型（舊型號，該底盤為鋼管焊接的整體前軸）底盤的過程中，遇到過兩種完全不同的發(fā)擺現(xiàn)象，一種發(fā)生在車速20至30千米/小時時，但不是每到這種車速必須擺，它的擺幅大，至使整個汽車前部都隨之左右晃動，頻率低，更換車輪不能解決（當年對這種車的車輪沒有進行動平衡），將前軸總成拆下后用自制的簡易不解體檢測工具檢查，發(fā)現(xiàn)左右主肖后傾角不相等，相差了0.7度（是以兩鋼板托的公共平面為基準面檢查的），這種車遇到過兩輛，檢查結(jié)果相同，對這種發(fā)擺現(xiàn)象的解釋本人至今沒有想清楚，有興趣的同行可邦忙分析一下；" L" E2 `7 ^6 v* f
另一種發(fā)擺現(xiàn)象遇到相當多，大多發(fā)生在車速55至65千米/小時范圍，方向盤上有明顯振感，它每到這種車速必擺，擺幅小，頻率高，一般更換車輪可以解決，檢查了大約30根前軸總成，主肖后傾角全部都沒有問題，也就是說，兩主肖中心線在同一平面內(nèi)，且這個平面與兩鋼板托的公共平面垂直。目前，大家所討論的前輪發(fā)擺多數(shù)是指的是后一種，以下的分析也是針對后一種發(fā)擺進行的。
' N+ S" W7 |0 J/ X5 ?" p, Q前輪發(fā)擺是一種共振現(xiàn)象，對此大家是有共識的。從簡單的力學(xué)常識可知，產(chǎn)生共振的條件是：有一個周期性的作用力，這個力的大小應(yīng)能克服振動過程中的阻力，這個周期性作用力的頻率應(yīng)和系統(tǒng)的自然頻率相同或相近。在前輪發(fā)擺的過程中，周期性的作用力來自車輪的不平衡，它的大小決定于車輪的不平衡程度，振動的阻力主要來自轉(zhuǎn)向傳動系各運動付之間的摩擦和系統(tǒng)的變形，還有一個力比較特殊，它是一個周期性的作用力，這個力與振動過程中系統(tǒng)變形與恢復(fù)的過程基本一致，這個力是因拖距的存在而產(chǎn)生的，它是車輪偏轉(zhuǎn)時路面摩擦給予車輪的回位力，它在振動中的作用是減小了發(fā)擺過程中系統(tǒng)的變形；9 _' X1 G/ T; {: M, O1 H$ T$ @& k
以上是發(fā)擺過程的受力情況，下面再對系統(tǒng)的自然頻率進行分析，首先對上述車型進行計算，發(fā)擺時車輪的轉(zhuǎn)速大致為7轉(zhuǎn)/秒左右，這個頻率是不算高的，于是再來找轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)中剛度最差的地方，稍加分析就可以看出，對于大多數(shù)車而言，剛度最差的地方是車架與轉(zhuǎn)向器的連接部位。上述分析表明：減小車輪的不平衡力是可以避免前輪發(fā)擺的，但個人認為最關(guān)鍵的問題是要提高車架與轉(zhuǎn)向器連接部位的剛度，從而使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自然頻率遠遠高于最高車速時的車輪轉(zhuǎn)速，對這一觀點有如下事實可以支持：) d2 U- H$ G- d$ I
多年前，當國產(chǎn)載貨汽車只有解放、躍進、北京、黃河、東風的時侯，曾接觸過數(shù)千輛躍進底盤車，無一輛前輪發(fā)擺，在報紙、雜志上也未見過這種車發(fā)擺的報導(dǎo)，當年發(fā)擺說得最多的是北京車，解放車、東風車也有發(fā)擺的報導(dǎo)，黃河車有無發(fā)擺現(xiàn)已記不太清楚了，這一情況表明，設(shè)計是發(fā)不發(fā)擺的主要因素，個人認為，躍進車之所以不發(fā)擺是因為它的轉(zhuǎn)向器總成與車架的連接部位剛好是在前橫梁與左縱梁的連接處，該車前橫梁上有發(fā)動機前支承和水箱架，而水箱架不僅要支承水箱，還是整個駕駛室的前支承，這一橫梁斷面尺寸相當大，剛性特別好，而轉(zhuǎn)向器與左縱梁的連接又是利用上平面和側(cè)平面兩個面同時連接的；8 R) v# p+ m+ y  `. c& U- ?
另一個可以說明問題的情況是，十年前，曾用兩個廠生產(chǎn)的同一東風底盤改裝客車，其中一個廠的前輪發(fā)擺，發(fā)擺這個廠的轉(zhuǎn)向器只與縱梁的側(cè)平面相連，將未裝車身的底盤擺放在平地上，在轉(zhuǎn)動方向盤時，能看到縱梁側(cè)面有輕微的變形，而另一個廠的轉(zhuǎn)向器是與縱梁的上平面和側(cè)平面同時相連的，將未裝車身的底盤擺放在平地上,在轉(zhuǎn)動方向盤時，看不到縱梁有變形的情況，用該底盤裝出的新車前輪不發(fā)擺。
& d/ ^$ |; S& B- L3 l9 t綜上所述，因為前輪發(fā)擺是一種共振現(xiàn)象，所以它必須滿足前面提到的共振的兩個基本條件，因此解決前輪發(fā)擺問題也只能從這兩個方面進行，一是從力的方面去解決，即平衡車輪和減少轉(zhuǎn)向傳動系的松動等，另一種方法是提高轉(zhuǎn)向傳動系的自然頻率，即增加車架與轉(zhuǎn)向器連接部位的剛度，使其自然頻率遠高于最高車速時車輪轉(zhuǎn)速。很顯然后一種方法可靠、簡單、經(jīng)濟，有條件的同行不妨試一下。
+ u  L; ^  Q  R6 T, c還有一個問題在此提一下，如果前輪在徑向方面的不平衡量特大或前輪尺寸的徑向跳動特大，由此造成了簧下質(zhì)量相對車架發(fā)生共振，如果該車懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動干涉量也持大，理論上講它有可能使前輪被動發(fā)擺，但實際情況卻不太可能，一是車輪不平衡引起的前軸總成上下振動的量不可能有多大，把它換算成懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運動干涉量就更小了，曾經(jīng)遇到過干涉量較大的車，就是前面提到的不發(fā)擺的那一個廠的東風底盤裝的客車，緊急制動時，在車即將停穩(wěn)的時候，車輪突然偏轉(zhuǎn)，造成方向盤猛轉(zhuǎn)，但它前輪卻不發(fā)擺。
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