浅谈汽车转向系.docx

浅谈汽车转向系.docx

《浅谈汽车转向系.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅谈汽车转向系.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

浅谈汽车转向系

学生课程论文

（文科类）

课程名称：

汽车配件经营与管理专业班级：

11市场营销2班

学生学号：

1101105053学生姓名：

沈亚烨

所属院部：

商学院指导教师：

郭彬

2013——2014学年第二学期

金陵科技学院教务处制

浅谈汽车的传动系统

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、及可能出现的故障和维修方式，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。

关键词：

汽车转向系统  工作原理  故障

一、转向系统简述

汽车行驶中，驾驶员通过操纵转向盘，经过一套传动机构，使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向，确保汽车稳定安全的正常行驶。

能使转向轮偏转以实现汽车转向的一整套机构称为汽车转向系。

在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。

特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。

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。

2、转向系统的发展概况

1、发展综述

转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进方向，从而实现自己的驾驶意图。

一百多年来，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。

到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。

汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。

2、各时期汽车转向系发展情况

传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。

随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。

汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。

液压助力系统HPS（HydraulicPowerSteering）是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。

该液压系统一般与发动机相连，当发动机启动的时候，一部分发动机能量提供汽车前进的动能，另外一部分则为液压系统提供动力。

由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。

这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动，减小驾驶者作用在方向盘上的力，改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。

近年来，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向系统中也愈来愈多地采用电子器件。

转向系统因此进入了电子控制时代，相应的就出现了电液助力转向系统。

电液助力转向可以分为两类：

电动液压助力转向系统EHPS（Electro-HydraulicPowerSteering）和电控液压助力转向ECHPS（ElectronicallyControlledHydraulicPowerSteering）。

电动液压助力转向系统是在液压助力系统基础上发展起来的，与液压助力系统不同的是，电动液压助力系统中液压系统的动力来源不是发动机而是电机，由电机驱动液压系统，节省了发动机能量，减少了燃油消耗。

电控液压助力转向也是在传统液压助力系统基础上发展而来，它们的区别是，电控液压助力转向系统增加了电子控制装置。

电子控制装置可根据方向盘转向速率、车速等汽车运行参数，改变液压系统助力油压的大小，从而实现在不同车速下，助力特性的改变。

而且电机驱动下的液压系统，在没有转向操作时，电机可以停止转动，从而降低能耗。

为了规避电液助力转向系统的缺点，电动助力转向系统EPS（ElectricPowerSteering）便应时而生。

它与前述各种助力转向系统最大的区别在于，电动助力转向系统中已经没有液压系统了。

原来由液压系统产生的转向助力由电动机来完成。

现如今在某些概念车上又有了一种电子转向系统。

它取消了方向盘与转向轮之间的机械连接，改而由方向盘模块、转向执行模块和主控制器ECU三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。

其发展前景非常可观。

三、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（如下图）。

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、转向操纵机构

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。

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。

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）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，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。

（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，以保证工作可行。

直拉杆的典型结构如下图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。

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

（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。

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

四、汽车转向系统的故障诊断

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。

（1）转向沉重

Ø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。

Ø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）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。

Ø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。

Ø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。

（3）转向轮抖动

Ø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。

Ø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。

五、对汽车转向系统的故障进行维修

1、机械转向系的维修

（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：

1）清洁部件外部。

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）检查转向传动轴万向节有无松动、磨损，视情况予以更换。

4）润滑万向节。

（2）转向器的维修

Ø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。

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

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8000 km检查添加，48 000 km更换；每隔2000 km润滑转向传动轴。

Ø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。

下图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。

1—转向横拉杆接头总成；2—锁紧螺母；3—转向横拉杆及齿条接头；4—转向齿条接头锁紧螺母； 5—油封；6—孔用弹性挡圈；7—轴用弹性挡圈；8—向心球轴承；9—轴向齿轮；10—齿条导向块； 

11—压紧弹簧；12—调整螺塞；13—锁紧螺母；14—转向齿条；15—齿条衬套锁止环； 16—转向齿条衬套；17—转向器壳体橡胶垫圈；18—转向器壳体固定夹；19—转向器壳体总成； 

20—防尘罩箍带；21—转向齿条防尘罩；22—防尘罩锁簧；23—滚针轴承

Ø拆卸 

1）用千斤顶顶起汽车的前部，拆卸前轮、转向轴万向节、转向节横拉杆接头，然后用专用工具从转向节臂上拆下转向拉杆接头，拆下齿条壳夹子的4个固定螺栓，取下转向器总成。

2）将转向器总成壳体的安装部位夹持在虎钳上（钳口垫上铜片或铝片），在转向齿条接头总成上作好装配标记，拆下转向横拉杆接头总成。

3）拆卸防尘套锁簧和防尘罩管箍，拆下转向器齿条防尘罩。

4）将转向齿条接头螺母松开，从转向齿条壳体上拆下转向接头螺母，再用专用工具拆卸锁紧螺母。

5）拆卸齿条导向块调整螺塞，从转向齿条壳体上拆下压簧和导向块分总成。

6）拆下转向器齿条。

拉出齿条时，应使齿条朝向壳体侧面再拔出，以防划伤衬套；不允许旋转齿条。

7）用螺丝刀拆下油封，注意不要划伤壳体。

8）用专用工具拆下弹性挡圈，从转向齿条壳体中将转向小齿轮和轴承一起拆下。

9）拆卸向心球轴承。

用专用工具拆下轴上弹性挡圈，再用专用工具拆卸轴承。

Ø检修 

1）检查齿条的摆差、齿的磨损情况；齿条的最大摆差为0.15mm。

检查齿条背面是否磨损或损坏，如有则应更换齿条和衬套。

更换时，在新的衬套内侧涂敷二硫化钼锂基润滑脂，将衬套装入转向齿条壳体，并对准内侧的3个孔。

2）检查轴承是否松旷，若磨损严重应更换新轴承。

Ø装配与调整 

1）装配前注意在各密封处、相互运动处加注润滑脂。

2）装配向心球轴承。

用专用工具将轴承装到小齿轮上，并装上轴用弹性挡圈。

3）装配转向小齿轮。

用专用工具将转向小齿轮装入齿条壳体内，然后装上孔用弹性挡圈，再用专用工具将油封压入齿条壳体内。

4）装配转向齿条。

将2号二硫化钼锂基润滑脂涂在齿面和整个齿条表面上，再装入转向齿条。

注意不要划伤齿条齿套。

5）调整齿条预紧度。

用扳手拧紧压簧调整螺塞，紧固力矩为6.9N²m。

前后移动转向齿条约15次，使齿条处于稳定状态，然后继续拧紧压簧调整螺塞，拧紧力矩为12.3N²m。

再用扳手将压簧螺塞退回1/8圈，接着使用专用工具测量齿条的预紧度是否符合规定值（29.4～58.8N²m）。

如果没有达到规定值，则应重复以上操作。

6）装配转向齿条接头总成。

将转向齿条接头螺母拧入转向齿条接头；将转向齿条接头总成拧入转向齿条。

固定转向齿条，拧紧转向齿条接头螺母，紧固力矩为49～63.7N²m。

装上转向齿条防尘罩，装上防尘罩锁簧和防尘罩箍带。

7）装上转向横拉杆接头总成。

将锁紧螺母和横拉杆接头总成拧到齿条接头上，直到标记对准。

初步拧紧锁紧螺母，在检查调整好前轮前束后，最后拧紧锁紧螺母。

循环球式转向器正传动效率可达90%-95%，操纵轻便，使用寿命长，在货车上得到广泛应用。

（3）转向传动机构的维修

Ø转向传动机构的维护 

1）检查调整转向拉杆球头销的松紧度。

2）检查调整最大转向角。

3）紧固和润滑。

Ø转向传动机构的修理

Ø拆卸与分解 

1）分开转向摇臂与直拉杆。

2）在转向摇臂与摇臂轴之间做好装配记号，拆下转向摇臂。

3）拆下转向直拉杆总成并分解。

4）拆下转向横拉杆总成并分解。

Ø检修 

1）检查转向摇臂或上端花键有无裂纹或损坏，若有应更换。

2）检查转向摇臂锁紧螺母有无损伤，若有应更换。

3）各球头销、销座及球碗应无裂纹，球头销颈部磨损不超过1 mm，球面磨损失圆不超过0.50 mm，否则应更换。

4）球头销螺纹应无损伤，否则应更换；球头销弹簧不应有弹力减弱或折断现象，否则应更换。

5）检查转向节应无裂纹，轴颈与轴承的配合间隙符合要求。

6）防尘装置应齐全、有效。

Ø装配 

1）安装转向直拉杆总成：

将弹簧座、弹簧和上球头座依次装入转向

直拉杆端头的支承孔。

将球头销的球头涂以润滑脂，从转向直拉杆侧面的大孔中装入。

放入球头座，拧入螺塞；拧紧时先将螺塞拧到底，再退回1/5～1/2圈，然后用开口销锁住调整螺塞。

装上油封和护套。

装配转向直拉杆的另—端。

将转向直拉杆的两个球头销分别装到转向摇臂和转向节上臂锥孔内，按规定力矩拧紧球头销螺母，装好开口销。

2）安装转向横拉杆总成：

将转向横拉杆接头夹在虎钳上，装入上球头座。

将球头销涂以润滑脂，使球头销穿过上球头座中心孔后落入球头座，再依次装入球头座、弹簧座和弹簧，拧上螺塞；拧紧时先将螺塞拧到底，再退回1/5-1/2圈，然后用开口销锁住调整螺塞。

在球头销端装入油封、密封罩和油封盖，并装配另—端转向横拉杆接头总成。

分别将左、右横拉杆接头总成装到横拉杆的两端，并拧紧左右横拉杆接头的4个螺栓。

把转向横拉杆总成装到左、右梯形臂的锥孔内，按规定力矩拧紧球头销螺母，装好开口销。

3）将转向摇臂上端套入转向摇臂轴，对正装配记号，将轴端螺母拧紧。

2、动力转向系的维修

（1）动力转向系的维护

Ø检查转向油罐油平面和油液质量 

1）热车时让发动机怠速，转动转向盘，使油温达到40OC—80 OC，

检查转向油罐液面高度。

2）检查油液是否有起泡或乳化现象。

Ø检查油压 

1）系统压力检查。

如图3-3，打开压力表阀门，起动发动机并怠速运

转，满方向转动转向盘数次，压力表读数应为6.80～8.20 Map。

2）转向泵压力检查。

如图3-4，起动发动机并怠速运转，满方向转动

转向盘数次，将压力表阀门关闭（不超过5s），压力表读数应为6.80～8.20 Map。

Ø清洁转向器及转向油泵外部 

清洁并检查是否有漏油痕迹。

Ø检查各连接油管、接头 

检查油管是否漏油，接头连接是否牢固可靠。

Ø检查转向油泵传动带松紧度 

松开转向油泵装配支架上的2个螺母，转动调整螺栓，当带中部的挠度为9～10 mm时，再将2个螺母锁止。

Ø测量转向盘上的转向力 

超过40N应予以检查维修，同时，转向盘自由行程应在规定范围内。

Ø转向器齿轮齿条的间隙调整

Ø转向油更换 

1）支起汽车前部，使两前轮离开地面。

拧下转向油罐盖，拆下回油

管放油。

同时起动发动机怠速运转，左右转动转向盘。

2）关闭发动机，在转向油罐中添加转向油至规定高度，满打转向盘

2～3次，若液面下降需补充转向油。

降下汽车前部，起动发动机怠速运转，满打转向盘2—3次。

重复以上操作，直到转向油罐液面无明显下降，转向油罐中转向油无气泡和乳化现象为止。

（2）动力转向系的修理

Ø拆卸 

1）拆下万向节，将万向节从转向器中拉出。

2）分别用软管夹夹住通向储液罐和叶片泵的软管。

3）拆下隔音板，将放液盘置于车下。

4）用拉力器V/176将调整杆端头从转向臂上压下。

5）密封好从转向器上取下的软管，并对转向器上露出的螺纹进行保护。

Ø检修 

注意以下事项：

1）重点检查限压阀、流量限制阀和叶轮的磨损情况。

对于严重磨损或损坏的零件，必须更换。

2）密封衬垫等经过拆卸后应更换新件。

3）橡胶防护套应无损坏。

4）供油压力应为8.5～9.5MPa； 

Ø安装调整 

按拆卸的相反顺序进行；软管连接处换用新的密封环；管接头螺栓、支架固定螺栓、限压阀螺塞等处的拧紧力矩严格按照制造商的要求；参照上述“转向油更换”中的方法添加新的转向油。

带动力转向装置的整体式转向器，可靠性较高，一般不需要分解检修；只有确认转向器存在故障需要检修时，才予以分解。

此种转向器的常见损坏是漏油和齿轮齿条间隙过大。

漏油一般发生在管接头、密封圈、油封等处；齿轮齿条的间隙可通过调节螺钉予以调整。

6、总结

在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。

汽车发展了一百多年，其转向系统也从最初的纯机械系统发展到现在的助力转向及其电子转向。

通过大量的数据及实践我们找到了各种转向系统的优劣，但汽车转向系统每一次的变革都使整车的操控性、安全性上升了一个高度。

汽车电子化已成为当前的热点，电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合，电子技术让汽车转向系统到达一个新的领域。

随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提高，我国汽车电动转向系统将形成巨大经济规模效应。

可以预料，随着我国汽车技术的进步，汽车电子新技术必将会得到越来越广泛的应用，国产汽车电动转向系统也必将走向成熟。