CN103868491B - 一种电液控制转向桥的零位标定装置和零位标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电液控制转向桥的零位标定装置及定位标定方法。零位标定装置包括角位移传感器及设于转向节和车桥之间、用于车轮对中的机械微调机构,机械微调机构包括第一球头和第二球头、第一球头连杆和第二球头连杆、第一拉杆和第二拉杆、以及调节旋杆,第一球头连杆的两端分别与第一球头和第一拉杆相连,第二球头连杆的两端分别与第二球头和第二拉杆相连,调节旋杆的两端分别与的第一拉杆和第二拉杆相连,球头连杆与拉杆之间或调节旋杆与拉杆之间设有至少一对调节螺纹,机械微调机构通过调节调节螺纹的配合长度而调整车轮转角。本发明采用机械微调的方法具有较高的调整精度,且本发明通过旋拧调节旋杆即可实现微调,操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域,特别是关于一种电液控制转向桥的零位标定装置和零位标定方法。
背景技术
电液控制转向桥的转角是通过调节转向液压系统中助力油缸的有杆腔或无杆腔供油量的大小,而改变活塞的行程来实现的。角位移传感器检测到车轮转角数值后反馈至PLC系统与目标转角进行比较,然后由系统输出控制信号,电液比例控制阀根据控制信号,实现不同开度的供油,使车轮的实际转角与目标理论转角一致。
为使测量的车轮转角尽量准确地接近实际转角,需对角位移传感器进行零位标定。假如零位标定不准确,则意味着传感器检测到的转角与理论转角的基准不一致,从而导致车轮定位的误差较大,使各桥的实际转角不符合要求,严重时会出现轮胎异常磨损、油耗高等问题。
现有技术中的角位移传感器的零位标定装置,包括对中装置、外部触发装置和标定装置。具体标定过程如下:
1、采用对中装置对车轮进行对中操作;
2、通过外部触发装置,检测车轮的实际转角,发出外部标定信号;
3、标定装置接收到外部标定信号后,通过系统内部的标定程序,实现对转角传感器的标定。
零位标定过程中的关键在于车轮的对中(上述步骤1),其准确度直接影响标定结果的精度。
现有的零位标定技术中车轮对中的方法是:
1、基于外部开关或按钮,外接转向盒来控制液压系统,以实现不同开度供油。2、基于驾驶室的显示屏,通过人机交互的方式,手动控制电液转向系统实现转向桥的对中。
上述两种方法的原理均是手动控制电液转向系统:外接转向盒法--手动转向盒内的每个开关对应控制着与各桥转向助力油缸相连接的换向阀,通过改变助力油缸的有杆腔或无杆腔的进油量,实现车轮转角调整;转向界面操控法--驾驶室的转向界面控制按钮是按步长给对应伺服阀发送信号来改变液压系统的流量,原理与手动转向控制盒类似,但因调整步长可以在调整的同时有可反馈的信号形成闭环系统,对中精度比手动转向盒略高。
然而,零位标定的关键是车轮的对中,现有技术中的两种标定方法均存在着一定的缺陷。
1、微动性差
液压系统本身是通过液体介质传递能量的,其微动性不高。在转角接近车轮中位时,无法精确的微调液压系统的流量,需反复多次调节转向助力油缸的行程,才能大致找准车轮的中位。采用手动转向盒时,传感器没有起到反馈作用,全凭调试人员的经验和手感来调节流量,调节精度低。并且,角位移传感器的测量精度为0.2°,因此无法精确实现小于0.2°的车轮转角的调节。因此,上述两种方法均不能实现车轮转角的微调。
2、误差和干扰大
通过调节液压系统来对中车轮,是一种间接的调节方式。该过程存在如下误差:(1)液压系统的误差。液压系统若存在溢流、泄漏,将会导致助力油缸的行程不稳定、不精确。(2)电气系统的误差。电气系统可能因电压不稳或电磁干扰等因素使车轮的转角不准确。(3)角位移传感器的测量误差,受角位移传感器自身的测量精度的影响。(4)系统振动误差。上述两种测量方法中发动机均已启动,车辆的振动会影响传感器、液压阀等零件的性能,使得车轮的转角值为随变数值。并且,外部测量装置挂在车辆上,也随着车身一起振动,导致外部测量结果不稳定。
3、存在延时,操作不便
车轮对中过程中,操作人员输入控制指令到电液系统执行该指令需要一定的反应时间,使得操作人员需凭手感和经验反复进行对中操作,重复工作较多,精度无法保证。
并且,车轮对中之后进行零位标定时系统也需要几秒钟的延时来保存数据,在这段时间内车轮可能因上述误差和干扰而偏离了中位,从而使得标定后存在较大的转角偏差。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种操作简单、精度可靠的电液控制转向桥的零位标定装置及零位标定方法。
为达到上述效果,本发明提供的电液控制转向桥的零位标定装置,包括角位移传感器及设于转向节和车桥之间、用于车轮对中的机械微调机构,机械微调装置包括第一球头和第二球头以及设于第一球头和第二球头之间的螺纹微调机构,螺纹微调机构设有第一调节螺纹,机械微调机构通过调节第一调节螺纹的配合长度而调整车轮转角。
根据本发明的一个实施例,螺纹微调机构包括第一球头连杆、第二球头连杆、第一拉杆、第二拉杆以及调节旋杆,第一球头连杆与第一球头和第一拉杆相连,第二球头连杆与第二球头和第二拉杆相连,调节旋杆与第一拉杆和第二拉杆相连,第一球头连杆与第一球头之间以及第二球头连杆与第二球头之间均为不可转动连接。
根据本发明的一个实施例,第一拉杆与第一球头连杆和调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,第一拉杆与第一球头连杆和调节旋杆的其中另一间设有该第一调节螺纹,第二拉杆与第二球头连杆和调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,且第二拉杆与第二球头连杆和调节旋杆的其中另一间设有第二调节螺纹。
根据本发明的一个实施例,第一拉杆与第一球头连杆和调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,第一拉杆与第一球头连杆和调节旋杆的其中另一间为可转动但连接长度不变的连接,第二拉杆与第二球头连杆和调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,且第二拉杆与第二球头连杆和调节旋杆的其中另一间设有该第一调节螺纹。
根据本发明的一个实施例,机械微调机构以可移除的方式设于电液控制转向桥上用于设置中位油缸的位置或电液控制转向桥上用于设置助力油缸的位置。
根据本发明的一个实施例,调节旋杆的中部设有旋拧部,旋拧部的横截面为包含有相邻直边的多边形或旋拧部设有用于插设扳动手柄的插孔。
为达到上述效果,本发明提供的零位标定方法,包括如下步骤:利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作;通过外部测量装置测量车轮的实际转角,当外部测量装置测得车轮转角处于零位时停止操作机械微调机构;利用角位移传感器记录此时的车轮状态,完成对角位移传感器的零位标定。
根据本发明的一个实施例,在利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作时,车辆的发动机处于熄火状态,且整车的电力系统处于得电状态。
根据本发明的一个实施例,在利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作之前还包括:通过转动方向盘的方式对车轮进行初步对中。
根据本发明的一个实施例,在电液控制转向桥的零位标定过程中,车轮下垫有无摩擦滑盘。
本发明的零位标定装置采用螺纹微调装置,通过改变机械微调机构上螺纹配合部分的长短,调整机械微调机构的长度,达到调整车轮转角的目的。由于机械微调机构的长度可以通过螺纹进行微调,其车轮的转角可以由操作人员直接控制,实现对车轮转角的连续改变,而不受电液系统步长的影响。标定过程中只要保证系统处于得电状态即可,无需启动发动机和液压系统,车身无振动,能精确、快速地找准车轮的中位且不会受到干扰。本发明的方法使用的机械微调机构在一定范围内的长度和安装角度可以连续改变,适用于安装到不同的电液控制转向桥上,通用性好。同时,其结构简单制造成本低廉,车轮对中过程快捷方便。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明电液控制转向桥的零位标定装置的第一实施例的俯视示意图。
图2所示为图1中机械微调机构的第一实施例的主视示意图。
图3及图4所示为图2中拉杆的剖视示意图。
图5所示为图2中调节旋杆的主视示意图。
图6所示为调节旋杆的旋拧部的第一实施例的剖视示意图。
图7所示为调节旋杆的旋拧部的第二实施例的主视示意图。
图8所示为机械微调机构的第二实施例的示意图。
图9所示为机械微调机构的第三实施例的示意图。
图10所示为机械微调机构的第四实施例的部分剖视示意图。
图11所示为本发明电液控制转向桥的零位标定装置的第二实施例的俯视示意图。
图12所示为本发明电液控制转向桥的零位标定方法的流程示意图。
具体本实施例
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对本发明的具体实施例、结构、特征及其功效,详细说明如后。
图1所示为本发明电液控制转向桥的零位标定装置的第一实施例的俯视示意图。如图1所示,本发明提供的零位标定装置包括设于转向节10和车桥之间、用于车轮对中的机械微调机构20及角位移传感器30。
如图2所示,该机械微调机构20包括第一球头21和第二球头22、以及设于第一球头21和第二球头22之间的螺纹微调机构28。进一步地,螺纹微调机构28包括第一球头连杆23和第二球头连杆24、第一拉杆25和第二拉杆26以及调节旋杆27。
其中,第一球头21和第二球头22采用相同的型号,第一球头21和第一球头连杆23之间以及第二球头22与第二球头连杆24之间均通过螺纹连接后利用抱箍锁紧,以使第一球头21与第一球头连杆23以及第二球头22与第二球头连杆24之间在机械微调机构20的工作过程中不可转动。当然,第一球头23和第一球头连杆21以及第二球头22与第二球头连杆24之间也可以采用其它的方式固定,例如在连接第一球头23和第一球头连杆21以及第二球头22与第二球头连杆24之后利用焊接、粘接、铆接、销接等方式将其固定,只要使第一球头21与第一球头连杆23以及第二球头22与第二球头连杆24之间为不可转动的连接即可。在实际情况下,为了方便球头或球头连杆的更换,球头和球头连杆之间以不可转动但便于不损坏元件而拆卸的连接方式为佳。第一球头连杆23与第一拉杆25之间以及第二球头连杆24与第二拉杆26之间为不可转动连接,在本实施例中,第一球头连杆23和第二球头连杆24分别焊接在第二拉杆25和第二拉杆26上,可以理解的,不可转动连接也可以指采用过盈配合连接、铆接、销接等方式,也可以指球头连杆23、24与拉杆25、26直接做成一体。如图3及图4所示,第一拉杆25和第二拉杆26内设有内螺纹孔,且第一拉杆25内设置右旋螺纹,第二拉杆26内设置左旋螺纹,该右旋螺纹和左旋螺纹分别与调节旋杆27上的左旋螺纹和右旋螺纹配合,共同构成机械微调机构20的第一调节螺纹和第二调节螺纹。调节旋杆27可在第一拉杆25和第二拉杆26的螺纹孔内旋转,从而使得调节旋杆27的两端同时伸长或缩短,以满足机械微调机构在不同的桥上的安装要求,并实现车轮对中时的微调。
另外,如图5所示,调节旋杆27除在其两端分别设有左旋外螺纹和右旋外螺纹外,还在其中部设有一旋拧部271。如图6所示,该旋拧部271的横截面为四角带倒角的正方形,这种截面设计可以方便调节旋杆27与操作扳手的配合,便于操作扳手旋拧调节旋杆27,而调节调节旋杆27两端的伸长或缩短的距离。在本发明的其它实施例中,调节旋杆27的中部的旋拧部271并不限于图6所示的方式,例如图7所示,调节旋杆27的旋拧部271为焊接至调节旋杆27中部的六角螺母,该六角螺母除了是如图7中所示的焊接至调节旋杆27的中部外,也可以是直接加工形成于调节旋杆27的中部。另外,图6和图7所示的实施例仅示出旋拧部271的横截面的两种实施方式,在本发明的其他实施例中,旋拧部271的横截面也可以是其它的多边形,只要保证旋拧部271的至少两个相邻边为直边,便于操作扳手着力即可。
在上面所述的机械微调机构20的第一实施例中,第一调节螺纹和第二调节螺纹分别设于第一拉杆25与调节旋杆27之间以及第二拉杆26和调节旋杆27之间,因此,若螺纹在长时间的使用后产生损坏则可以比较方便的更换掉损坏的第一拉杆25、第二拉杆26、或调节旋杆27,更换成本较低。
可以理解的,本发明零位标定装置的调节螺纹并不限于第一实施例所述的位置,其还可以设于第一球头连杆23与第二球头22之间的其它位置,例如,设于球头连杆23、24和拉杆25、26之间,例如图8所示的第二实施例,在第二实施例中,第一调节螺纹为设于第一球头连杆23和第一拉杆25之间,第二调节螺纹设于第二球头连杆24和第二拉杆26之间,并且,在图8所示的第二实施例中,第一拉杆25和第二拉杆26与调节旋杆27之间均为不可转动连接,不可转动连接的具体实现方式可以是将第一拉杆25和第二拉杆26与调节旋杆27焊接在一起,或在其连接部位采用紧配合连接、铆接、销接等,或直接将第一拉杆25和第二拉杆26与调节旋杆27做成一体。
在第一实施例中,第一拉杆25、第二拉杆26上分别设有左旋外螺纹和右旋外螺纹,调节旋杆27的中部设有通过直接加工的方式形成于其中部的六角型旋拧部271。而在图9所示的第三实施例中,调节旋杆27的旋拧部271处还可以设有插孔272,通过插于插孔272内的扳动手柄40来转动调节旋杆27。该插孔272可以为一个,也可以为两个或多个,当该插孔272为两个时,该两个插孔272之间可以形成90°、60°、45°等夹角。
上面所述的机械微调机构20的第一实施例是通过改变调节旋杆27两端的螺纹配合长度来实现微调,可以理解的,在本发明的其它实施例中,也可以仅通过改变调节旋杆27一端的长度来实现微调,例如图10所示的第四实施例。图10所示的第四实施例的结构与图8所示的第二实施例的结构基本相同,其不同之处在于第四实施例的调节螺纹仅包括设于第二球头连杆24和第二拉杆26之间的一个调节螺纹,在图10所示的第四实施例中,第一拉杆25的端部没有设置螺纹,而设置了一个安装光孔251,该安装光孔251内通过紧配合等方式固定有一个套筒252,该套筒252的右端设有一个直径大于套筒内径的沉孔253,该沉孔253与第一球头连杆23头部的一个扁圆柱形的凸台231相配合,该凸台231可在该沉孔253内转动,而不会改变调节旋杆27和第一球头连杆23的配合长度。
可以理解的,第一拉杆25和第一球头连杆23之间也可以采用其它的方式实现可转动但连接长度不变的连接,例如是将上面实施例中的凸台231和沉孔253改为球缺状、拳头状、倒圆锥状等。当然,图10所示的实施例中调节螺纹也可以设于第一球头连杆23和第一拉杆25之间,当调节螺纹也可以设于第一球头连杆23和第一拉杆25之间时,第二拉杆26与第二球头连杆24之间需要设成可转动但连接长度不变的连接。
还需要说明的是,图10所示的第四实施例是在图8所示第二实施例上的改进,在本发明的其它实施例中,也可以在图2所示的第一实施例上进行类似的改进,即将图2所示的第一实施例中第一拉杆25或第二拉杆26与调节旋杆27之间的连接改为图10中所示的可转动但连接长度不变的连接方式,使机械微调机构仅包括位于第二拉杆26或第一拉杆25与调节旋杆27之间的一个调节螺纹,在本发明的另外一些的实施例中,也可以将调节旋杆27与第一拉杆25之间以及第二拉杆26与第二球头连杆24之间设为不可转动连接,将第一拉杆25与第一球头连杆23之间设为可转动但连接长度不变的连接,而在调节旋杆27与第二拉杆26之间设置第一调节螺纹;这样,同样可以达到通过改变调节旋杆27一端的长度来实现微调的目的。
在上述实施例中,调节旋杆27的旋拧部271的一侧仅设有一个调节螺纹,可以理解的,调节旋杆27的旋拧部271的同一侧也可以设置多个调节螺纹,例如,位于调节旋杆27旋拧部271左侧的第一球头连杆23与第一连杆25之间以及第一连杆25与调节旋杆27之间可以同时设置两对第一调节螺纹,位于调节旋杆27旋拧部271右侧的第二球头连杆24与第二连杆26之间以及第二连杆26与调节旋杆27之间可以同时设置两对第二调节螺纹。
通过上面的多个实施例的叙述可以知道,本发明采用螺纹微调装置,通过改变机械微调机构上调节螺纹的螺纹配合部分的长短,来调整机械微调机构的长度,从而达到精确调整车轮转角、快速对中的目的。
由于机械微调机构的长度可以通过螺纹进行微调,其车轮的转角可以由操作人员直接手动控制。采用手动直接调整转角的方式,可以减少利用液压系统调整转角的方式中因电气系统误差和液压系统误差等对车轮转角的影响,减小了系统误差,提高了调整精度;并且,螺纹微调的方式可以实现对车轮转角的连续改变,有助于快速找准对中位置,解决了反复调整油缸进油量所造成的调整效率低下的问题;再者,本发明使用的机械微调机构在一定范围内的长度和安装角度可以连续改变,而可以安装到不同的电液控制转向桥上,通用性好;同时,由于本发明的结构简单、制造成本低廉,与现有技术相比,可以大大的降低定位标定装置的成本。
另外,本发明还提供一种利用上述的零位标定装置进行零位标定的方法。
如图12所示,该零位标定方法主要包括以下步骤:
1、利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作;
2、通过外部测量(例如外接的动能定位仪)装置测得车轮的实际转角,当测得车轮转角处于零位时停止操作机械微调机构;
3、利用角位移传感器记录此时的车轮状态,完成对角位移传感器的零位标定。
具体而言,一种优选的零位标定方法的操作过程如下:
1、标定前的准备工作:
1)为使调试人员较为省力的控制机械微调机构的长短,从而更方便的调节车轮转角,可先在所有车轮下垫无摩擦滑盘;该步骤还可以避免在车轮悬空状态下做零位标定后,车轮落地导致橡胶变形而改变车轮的实际转角,从而影响标定精度。
2)将机械微调机构安装到图1所示的车桥上用于安装中位油缸的位置,可以理解地,机械微调机构的安装位置并不局限于图1所示的中位油缸的位置,也可以安装到用于安装助力油缸的位置(如图11所示)或车桥其他支架上。
3)安装外部检测装置,以方便实时检测到车轮的实际转角。
2、车轮的对中及转角的检测
1)为减少操作人员机械微调的时间和作业强度,先进行车轮的初步对中。在驾驶室通过转动方向盘,将各转向桥的车轮大致转到零角度位置后,使发动机处于熄火状态,并保持整车电力系统得电。
2)根据外部检测装置实时检测到的车轮实际转角,调整机械微调机构的长度,直到检测到车轮已符合对中精度要求。
3、标定传感器的零位;
1)根据调整好的车轮转角标定该桥的传感器零位,并按上述步骤完成其它各桥的零位标定。
2)所有转向桥完成零位标定后等待一段时间后再断电以保存标零参数。此时对应各桥的实时转角应在显示器屏幕中显示为0.0度。
综上所述,该零位标定方法至少具有如下优点:
1、该零位标定过程在无摩擦滑盘上进行,更接近于车轮的真实行驶状态,既减少了轮胎的橡胶变形和桥结构间隙对车轮定位参数的影响,又能减轻操作人员的劳动强度。
2、该方法在标定过程中无需启动发动机,避免了在车轮对中时启动发动机对外部检测装置和角位移传感器的影响,精度高;
3、采用液压系统调节的方法是一种间接的办法,通过改变液压流量来间接改变车轮的转角,误差积累较多;机械微调法可直接控制车轮的转角,精度高;
4、机械微调的方法可快速找准中位且找准后不会发生偏移,效率高;
5、机械微调机构通用性强,可安装到不同车桥上;其长度为连续变化,使得车桥的转角不受系统步长精度的影响。
6、该方案的机械微调机构结构简单、制作成本低、安装及拆卸方便,整个标定操作时间可大大较少。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种电液控制转向桥的零位标定装置,包括角位移传感器,其特征在于:所述零位标定装置还包括设于转向节和车桥之间、用于车轮对中的机械微调机构,所述机械微调机构包括第一球头和第二球头以及设于第一球头和第二球头之间的螺纹微调机构,所述螺纹微调机构设有第一调节螺纹,所述机械微调机构通过调节所述第一调节螺纹的配合长度而调整车轮的转角,所述螺纹微调机构包括第一球头连杆、第二球头连杆、第一拉杆、第二拉杆以及调节旋杆,所述第一球头连杆与所述第一球头和所述第一拉杆相连,所述第二球头连杆与所述第二球头和所述第二拉杆相连,所述调节旋杆与所述第一拉杆和所述第二拉杆相连,所述第一球头连杆与所述第一球头之间以及所述第二球头连杆与所述第二球头之间均为不可转动连接,所述第一拉杆与所述第一球头连杆和所述调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,所述第一拉杆与所述第一球头连杆和所述调节旋杆的其中另一间设有所述第一调节螺纹,所述第二拉杆与所述第二球头连杆和所述调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,且所述第二拉杆与所述第二球头连杆和所述调节旋杆的其中另一间设有第二调节螺纹、或者所述第一拉杆与所述第一球头连杆和所述调节旋杆、所述第二拉杆与所述第二球头连杆和所述调节旋杆可以下列的方式连接:所述第一拉杆与所述第一球头连杆和所述调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,所述第一拉杆与所述第一球头连杆和所述调节旋杆的其中另一间为可转动但连接长度不变的连接,所述第二拉杆与所述第二球头连杆和所述调节旋杆的其中之一间为不可转动连接,所述第二拉杆与所述第二球头连杆和所述调节旋杆的其中另一间设有所述第一调节螺纹。
2.如权利要求1所述的电液控制转向桥的零位标定装置,其特征在于,所述机械微调机构以可移除的方式设于电液控制转向桥上用于设置中位油缸的位置或电液控制转向桥上用于设置助力油缸的位置。
3.如权利要求1所述的电液控制转向桥的零位标定装置,其特征在于,所述调节旋杆的中部设有旋拧部,所述旋拧部的横截面为包含有相邻直边的多边形或所述旋拧部设有用于插设扳动手柄的插孔。
4.一种利用如权利要求1-3中任一项的零位标定装置进行零位标定方法,其特征在于,其包括如下步骤:
利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作;
通过外部测量装置测量车轮的实际转角,当外部测量装置测得车轮转角处于零位时停止操作机械微调机构;
利用角位移传感器记录此时的车轮状态,完成对角位移传感器的零位标定。
5.如权利要求4所述的电液控制转向桥的零位标定方法,其特征在于,在利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作时,车辆的发动机处于熄火状态,且整车的电力系统处于得电状态。
6.如权利要求4所述的电液控制转向桥的零位标定方法,其特征在于,在利用机械微调机构微调车轮的转角,对车轮进行对中操作之前还包括:通过转动方向盘的方式对车轮进行初步对中。
7.如权利要求4所述的电液控制转向桥的零位标定方法,其特征在于,在电液控制转向桥的零位标定过程中,车轮下垫有无摩擦滑盘。
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