浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修毕业论文.docx

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浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修毕业论文

浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修

开题报告

一、背景、现状及发展趋势

转向系统：

用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统（steeringsystem）。

汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。

汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。

汽车转向系统分为两大类：

机械转向系统和动力转向系统。

完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统。

　　借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。

动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。

随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。

企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加，培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。

据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5℅，中级工占35℅，初级工占60℅。

而发达国家技术工人中，高级技工占35℅，中级工占50℅，初级工占15℅。

这表明，我们的高级技工在未来5—10年内仍会有大量的人才缺口。

因此熟悉汽车转向系统，熟练掌握现代化汽车转向系统的设计、操作和维护的应用型高级技术人才成为社会较紧缺、企业最需要的人才。

随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。

现代汽车转向装置的设计趋势主要向适应汽车高速行驶的需要、充分考虑安全性、轻便性、低成本、低油耗、大批量专业化生产发展。

通过本次毕业论文对转向系统进行进一步的了解，并且结合通过实习了解的知识对转向系统的可能出现的问题进行分析和解决方法，从而提高自身对转向系统的深入认识

二、设计目的

　　通过本次毕业设计使自己对汽车转向系统在故障诊断和维修方面有更为充分、细致的理解，进一步掌握转向系统的原理、应用和CAD/CAM软件应用。

三、设计工作

1、概述

2、转向系统现阶段的主要类型

3、汽车转向系统可能出现的问题和分析

4、汽车转向系统的新发展---整体式、半分置式及联阀式动力转向结构

四、时间安排

项目

时间截点

备注

论文题目确定

2011年2月25日

开题报告

2011年3月4日

论文初稿

2011年4月15日

论文定稿

2011年5月7日

论文答辩

2011年5月15日

二次答辩

2011年5月22日

目录

浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修…………………………………………………………2

摘要…………………………………………………………………………………………………2

绪论…………………………………………………………………………………………………3

1概述………………………………………………………………………………………………4

1.1什么是汽车转向系统………………………………………………………………………4

1.2汽车转向系统概述…………………………………………………………………………4

1.3转向系统简介及工作原理…………………………………………………………………4

2汽车转向系统的故障诊断……………………………………………………………………10

2.1机械转向系故障诊断……………………………………………………………………10

2.2动力转向系故障诊断……………………………………………………………………12

2.3转向系仪器检测…………………………………………………………………………14

3对汽车转向系统的故障进行维修……………………………………………………………16

3.1机械转向系的维修………………………………………………………………………16

3.2动力转向系的维修………………………………………………………………………19

4结论……………………………………………………………………………………………22

谢辞………………………………………………………………………………………………23

参考文献…………………………………………………………………………………………24

英文资料…………………………………………………………………………………………25

中文翻译…………………………………………………………………………………………30

浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修

摘要：

本文阐述了汽车转向系统各个部分的作用、组成、主要构造、工作原理、及可能出现的故障，同时提出了对出现的故障进行维修的可行方案；采用了理论与实际相结合的方法，对每个问题都有良好的认识，对所学内容进行了良好的总结归纳，以此进一步熟悉掌握汽车转向系统的各方面知识，深化巩固所学知识，做到理论与实际相结合，在理论学习的前提下，用实际更好的理解所学内容。

关键词：

汽车转向系统，工作原理，故障，维修，方案，理论与实际结合

Abstract:

Thispaperdescribesthevariouspartsofthevehiclesteeringsystemtherole,composition,themainstructure,workingprinciple,andpossiblefailure,andproposedrepairofthefaultappearsafeasibleoption;usingacombinationoftheoryandpracticalmethodsForeachproblemhasagoodunderstandingofthecontentofwhattheyhavelearnedagoodsummarizedinordertofurtherthemasteryofallaspectsofautomotivesteeringsystemsofknowledge,deepenandconsolidatetheknowledge,sothatthecombinationoftheoryandpractice,intheoryunderthepremiseoflearning,withabetterunderstandingoftheactualcontentofwhattheyhavelearned.

Keywords:

automobilesteeringsystem,workingprinciple,failure,maintenance,programs,combiningtheoryandpractice

绪论

汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。

起作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。

因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。

1概述

1.1什么是汽车转向系统

用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统（steeringsystem）。

汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。

汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。

汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。

1.2汽车转向系统概述

汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。

就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是,驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车纵横线偏转一定角度。

这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统。

汽车转向系统分为两大类：

机械转向系统和动力转向系统。

机械转向系统：

完全靠驾驶员手力操纵的转向系统。

动力转向系统：

借助动力来操纵的转向系统。

动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。

1.3转向系统简介及工作原理

机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。

机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成（如图1-1）。

图1-1向系统结构

上图是一种机械式转向系统。

驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器。

从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。

作为减速传动装置的转向器中有级减速传动副。

经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。

这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。

1.3.1转向操纵机构

图1-2

转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

图1-3

1.3.2.机械转向器

机械转向器（也常称为转向机）是完成由旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。

目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。

1.3.3转向传动机构　

转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

1.3.3.1汽车转向原理

汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕一个中心点O转动，如图1-4显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且左、右前轮也必须以这个中心点O为圆心而转动。

为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关系：

图1-4

由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离，称为车转弯半径。

转弯半径越小，则汽车转向所需场地就越小。

当外转向轮偏转角达到最大值

时，转弯半径R最小。

在理想情况下，最小转弯半径

与

的关系为：

1.3.3.2转向直拉杆

　　转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂（或转向节臂）。

它所受的力既有拉力、也有压力，因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的，以保证工作可*。

直拉杆的典型结构如图1-5在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。

图1-5

1.螺母2.球头销3.橡胶防尘垫4.螺塞5.球头座6.压缩弹簧7.弹簧座8.油嘴9.直拉杆体10.转向摇臂球头销

1.3.3.3转向减振器

随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振（转向轮绕主销轴线往复摆动，甚至引起整车车身的振动），这不仅影响汽车的稳定性，而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。

在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。

转向减振器的一端与车身（或前桥）铰接，另一端与转向直拉杆（或转向器）铰接。

图1-6

1.连接环衬套2.连接环橡胶套3.油缸4.压缩阀总成5.活塞及活塞杆总成6.导向座7.油封8.挡圈9.轴套及连接环总成　10.橡胶储液缸

2汽车转向系统的故障诊断

2.1机械转向系故障诊断

机械转向系的常见故障部位主要有：

转向盘自由行程、转向传动机构连接处、转向器等。

机械转向系的常见故障主要包括：

转向沉重，转向盘自由行程过大和转向轮抖动。

2.1.1转向沉重

2.1.1.1故障现象

汽车行驶中，驾驶员向左、右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；汽车低速转弯行驶和调头时，转动转向盘感到非常沉重，甚至打不动。

2.1.1.2故障主要原因及处理方法

转向沉重的根本原因是转向轮气压不足或定位不准，转向系传动链中出现配合过紧或卡滞而引起摩擦阻力增大。

具体原因主要有：

①转向轮轮胎气压不足，应按规定充气。

②转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成转向轮定位失准，应校正车轴和车架，并重新调整转向轮定位。

③转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合太紧，应予调整。

④转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小，应予调整。

⑤转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。

⑥转向器壳体变形，应予校正。

⑦转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应予修理。

⑧转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油，应予调整或添加润滑脂。

⑨转向节主销与转向节衬套配合过紧或缺油，或转向节止推轴承缺油，应予调整或添加润滑脂等。

2.1.1.3故障诊断方法

以桑塔纳乘用车为例，先检查轮胎气压，排除故障由轮胎气压过低引起。

接着按图2-1械转向系转向沉重常见故障原因的诊断流程找出故障位置。

图2-1机械转向系转向沉重常见故障原因的诊断流程

2.1.2转向盘自由行程过大

转向盘自由行程过大又可称为转向不灵敏。

2.1.2.1故障现象

汽车保持直线行驶位置静止不动时，转向盘左右转动的游动角度太大。

具体表现为汽车转向时感觉转向盘松旷量很大，需用较大的幅度转动转向盘，方能控制汽车的行驶方向；而在汽车直线行驶时又感到行驶方向不稳定。

2.1.2.2故障主要原因及处理方法

转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动链中—处或多处的配合因装配不当、磨损等原因造成松旷。

具体原因主要有：

①转向器主、从动啮合部位间隙过大或主、从动部位轴承松旷，应予调整或更换。

②转向盘与转向轴连接部位松旷，应予调整。

③转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷，应予调整。

④纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予调整或更换。

⑤纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予调整或更换。

⑥转向节主销与衬套磨损后松旷，应予更换。

⑦车轮轮毂轴承间隙过大，应予更换等。

2.1.2.3故障诊断方法

造成转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动链中—处或多处连接的配合间隙过大，诊断时，可从转向盘开始检查转向系各部件的连接情况，看是否有磨损、松动、调整不当等情况，找出故障部位。

2.1.3转向轮抖动

2.1.3.1故障现象

汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，出现转向轮各自围绕自身主销进行角振动的现象。

尤其是高速时，转向轮摆振严重，握转向盘的手有麻木感，甚至在驾驶室可看到汽车车头晃动。

2.1.3.2故障主要原因及处理方法

转向轮抖动的根本原因是转向轮定位不准，转向系连接部件之间出现松旷，旋转部件动不平衡。

具体原因主要有：

①转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或更换轴承。

②转向轮使用翻新轮胎，应予更换。

③两转向轮的定位不正确，应予调整或更换部件。

④转向系与悬挂的运动发生干涉，应予更换部件。

⑤转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大，应予调整或更换轴承。

⑥转向器垂臂与其轴配合松旷或纵、横拉杆球头连接松旷，应予调整或更换。

⑦转向器在车架上的连接松动，应予紧固。

⑧转向轮所在车轴的悬挂减振器失效或左右两边减振器效能不一，应予更换。

⑨转向轮所在车轴的钢板弹簧U形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷，应予紧固或调整。

⑩转向轮所在车轴的左右两悬挂的高度或刚度不一，应予更换等。

2.1.3.3故障诊断方法

以桑塔纳乘用车为例，根据转向轮抖动特征，按照图2-2械转向系转向轮抖动常见故障原因的诊断流程找出故障部位。

2.2动力转向系故障诊断

为了操纵轻便，转向灵敏和提高行车安全，目前高级乘用车、豪华客车和重型货车广泛

图2-2机械转向系转向轮抖动常见故障原因的诊断流程

采用了动力转向系。

动力转向系一般是在机械转向系的基础上加装转向助力装置；常用的助力装置是液压式，主要由转向泵、动力油缸、控制阀、转向油罐和油管等组成。

动力转向系的常见故障部位主要有：

转向盘自由行程、转向传动机构连接处、转向器、转向泵、控制阀、油管接头等。

动力转向系的常见故障主要是转向沉重和转向噪声。

2.2.1转向沉重

2.2.1.1故障现象

同机械转向系。

2.2.1.2故障主要原因及处理方法

转向沉重故障一般由液压转向助力系统失效或助力不足，机械传动机构损坏或调整不当引起。

具体原因主要是：

①转向油罐油液油量不足或规格不对，应使用正确的油液并调整到规定高度。

②油路堵塞或不畅，应予检修。

③油路中有泄漏现象，应予检修排除。

④油路中有空气，应予排气。

⑤转向泵传动带损坏或打滑，应予调整或更换。

⑥调节阀失效，使输出压力过低，应予更换或调整。

⑦转向机构调整不当，应予调整等。

2.2.1.3故障诊断方法

检查转向油罐中油液是否不足，规格是否不对和有无气泡，检查管接头有无松动，转向泵传动带张紧力是否正常。

将转向盘向左右极限位置来回转动，如果左右转向都沉重，故障在转向泵、液压缸或转向传动机构；如果左右转向助力不同，故障在控制阀。

详见图2-3所示动力转向系转向沉重助力部分常见故障原因的诊断流程。

图2-3动力转系转向沉重助力部分常见故障原因的诊断流程

2.2.2转向噪声

2.2.2.1故障现象

汽车转向时，转向系出现过大的噪声。

2.2.2.2故障主要原因及处理方法

装有动力转向系的汽车，在发动机起动后，转向助力泵的溢流阀中出现液流噪声是正常的，但噪声过大甚至影响转向性能时，该噪声应视为故障。

因助力系统引起转向噪声的原因主要是：

①转向泵损坏或磨损严重，应予修理或更换。

②转向泵传动带打滑，应予调整或更换。

③控制阀性能不良，应予检修。

④系统中渗入空气，应予排气。

⑤管道不畅，应予检修等。

2.2.2.3故障诊断方法

转向时发出“咔哒”声，在已排除转向泵叶片噪声的情况下，则由转向泵带轮出现松动引起。

转向时发出“嘎嘎”声，由转向泵传动带打滑引起。

转向时转向泵发出“咯咯”声，是由于系统中有空气；发出“嘶嘶”声，而且系统无泄漏，转向泵传动带张紧度也合适，则由油路不畅或控制阀性能不良引起。

2.2.3动力转向系的其他故障

2.2.3.1转向助力瞬间消失

故障原因主要是：

转向泵传动带打滑，控制阀密封圈泄漏，系统泄漏造成油面过低，发动机怠速过低，系统内有空气等。

2.2.3.2转向盘回位不良

故障原因主要是：

系统内有空气、压力限制阀工作不良，控制阀弹簧失效等。

2.2.3.3转向盘自由行程过大

故障原因主要是：

系统内有空气或压力限制阀失效。

需针对故障原因，找出故障位置。

2.3转向系仪器检测

转向系的常用诊断参数有：

转向盘最大自由转动量（即转向盘自由行程，°）、转向盘外缘最大转向切向力（即转向盘最大转向力，N）、转向轮最大转向角（°）、汽车最小转弯半径（m）、转向轮定位参数等。

对于前轮转向的汽车，转向轮定位参数包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束，即我们常说的前轮定位。

转向轮定位的检测在行驶系中介绍。

转向轮定位应该是行驶系的内容，但由于该参数的改变，既可能造成行驶系故障（如轮胎异常磨损），也可能造成转向系故障（如转向沉重），因此转向轮定位参数通常也作为转向系的诊断参数。

依靠人工经验很难判断转向盘的转向力和自由转动量是否正确，可以使用专门仪器来检测。

2.3.1转向盘转向力的检测

操纵稳定性良好的汽车，必须有适度的转向轻便性。

如果转向沉重，不仅增加驾驶员的劳动强度，而且可能会因不能及时正确转向而影响行车安全。

如果转向太轻，又可能导致驾驶员路感太弱或汽车“发飘”，同样不利于行车安全。

转向轻便性可用一定行驶条件下作用在转向盘上的转向力（即作用在转向盘外缘的最大切向力）来表示，采用转向参数测量仪可以测得转向盘转向力。

下面以国产Z。

—2型转向参数测量仪为例，介绍其检测转向盘转向力的方法。

2.3.1.1安装

将转向参数测量仪对准被测转向盘中心，调整好三只活动卡爪长度，与转向盘牢固连接。

2.3.1.2检测

转动操纵盘，转向力通过底板、力矩传感器、连接叉传递到被测转向盘上，使转向盘转动。

此时，力矩传感器将转向力矩变成电信号，而定位杆内端连接的光电装置则将转角的变化转变为电信号。

这两种电信号由微机自动完成数据的采集、转角的编码、运算、分析、存储、显示和打印，因而该仪器既可测得转向力，又可测得转向盘转角。

转向力的检测可按转向轻便性实验方法进行，一般有原地转向力实验、低速大转角（“8”字行驶）转向力实验、弯道转向力实验等，可参照有关国家标准的规定进行检测。

2.3.1.3结果分析

按GB/T18565中7.2.1条的规定，路试时检测转向盘最大转向力采用如下方法：

汽车空载在平坦、干燥和清洁的硬路面上，以10km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为24m的圆周行驶，施加于转向盘外缘的最大切向力不得大于150N。

图2-4转向盘自由转动量的检测

1—转向盘；2—指针；

3—刻度盘；4—转向管柱

2.3.2转向盘自由转动量的检测

转向盘自由转动量又可称为转向盘自由行程，是指汽车保持直线行驶位置不动时，左右晃动转向盘时的自由转动量（游动角度）。

GB/T18565中7.1.1和7.1.2条规定：

最大设计车速大于或等于100km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为200；最大设计车速小于100km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为300。

转向盘自由转动量是一个综合诊断参数，当其超过规定的值时，说明从转向盘至转向轮的传动链中有—处或几处的配合出现松旷。

转向盘自由转动量过大时，将造成驾驶员工作紧张，并影响行车安全。

转向盘自由转动量可采用专用检测仪进行（转向参数测量仪也能检测）。

简易的转向盘自由转动量检测仪由刻度盘和指针两部分组成，如图2-4。

刻度盘通过磁力座吸附在驾驶室仪表盘或转向管柱上，指针则固定在转向盘的周缘上；也可将指针通过磁力座固定在仪表板或转向管柱上，而刻度盘固定在转向盘周缘上。

使用该种检测仪时，应使汽车保持直线行驶位置不动，转动转向盘至一侧极限位置，将刻度盘归零，再轻轻转动转向盘至行程另一侧极限位置，指针所示刻度即为转向盘自由转动量。

3对汽车转向系统的故障进行维修

3.1机械转向系的维修

3.1.1转向操纵机构的维修

转向操纵机构的维护和修理作业主要包括：

3.1.1.1清洁部件外部。

3.1.1.2检查转向管柱与转向盘、转向器的花键连接是否松动或磨损，视情况予以更换。

3.1.1.3检查转向传动轴万向节有无松动、磨损，视情况予以更换。

图3-1转向盘自由行程的调整

1—锁紧螺母；2—调整螺栓；3—锁片；

4—锁紧螺母；5—调整螺母

3.1.1.4润滑万向节。

3.1.2转向器的维修

3.1.2.1转向器的维护

（1）检查转向器固定是否可靠，有无漏油现象。

若有，应将转向器可靠固定，找出漏油原因并加以排除。

（2）检查转向器外壳是否破裂，视情况焊补或更换。

（3）检查调整齿轮、齿条配合间隙。

（4）检查调整转向盘自由行程。

以循环球式转向器为例：

如图3-1松摇臂轴上调整螺栓的锁紧螺母1，拧动调整螺栓2，使自由行程满足±15°，然后将调整螺栓锁止。

（5）紧固。

按规定力矩紧固转向器螺钉、转向器与车架的固定螺钉、转向管柱固定螺钉等。

（6）润滑。

转向器润滑油一般每隔8000km检查添加，48000km更换；每隔2000km润滑转向传动轴。

3.1.2.2转向器的修理

齿轮齿条式转向器由于结构紧凑，传动机构简单，在乘用车上得到广泛使用。

图3-2天津夏利齿轮齿条式转向器的结构图。

现以该车为例，阐述这类转向器的拆卸、检修与装配。

桑塔纳、奥迪等乘用车都使用齿轮齿条式转向器，其结构与天津夏利乘用车转向器基本相同。

图3-2天津夏利齿轮齿