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1、转向系统2006年5月,概述转向系分类循环球式转向器动力转向系液压动力转向系统的维护动力转向系统常见故障排除油温对转向系的影响搅拌车底盘转向系主要参数,1、概述,汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。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）相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。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（
2、俗称汽车转向系）。因此，汽车转向系的功用是，保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。,1、概述,转向器是转向系的减速传动装置，一般有1- 2级减速传动副。 它可按传动副的结构形式分类。曾经出现过的转向器结构形式很多，但有些已被淘汰。目前在汽车上广泛采用的有齿轮齿条式、循环球( 齿条齿扇式、循环球( 曲柄指销式和蜗杆曲柄指销式等几种结构形式。,1、概述,转向器传动效率 转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。 在功率由转向轴输入，由转向摇臂输出的情况下求得的传动效率称为正效率，而传动方向与上述相反时求得的效率则称为逆效率。 逆效率很高的转向器很容易将经转向传动机构传来的路面反力传到转向
3、轴和转向盘上，故称为可逆式转向器。 可逆式转向器有利于汽车转向结束后转向轮和转向盘自动回正，但也能将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。,1、概述,转向器传动效率 不平道路对转向轮的冲击载荷输入到这种转向器，即由其中各传动零件（主要是传动副）承受，而不会传到转向盘上。路面作用于转向轮上的回正力矩同样也不能传到转向盘。这就使得转向轮自动回正成为不可能。此外，道路的转向阻力矩也不能反馈到转向盘，使得驾驶员不能得到路面反馈信息（所谓丧失“路感”），无法据以调节转向力矩。逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，而接近于不可逆式。采用这种转
4、向器时，驾驶员能有一定的路感，转向轮自动回正也可实现，而且只有在路面冲击力很大时，才能部分地传到转向盘。现代汽车上一般不采用不可逆式转向器。经常在良好路面上行驶的汽车多采用可逆式转向器。极限可逆式转向器多用于中型以上越野汽车和工矿用自卸汽车,1、概述,转向盘自由行程 单从转向操纵灵敏而言，最好是转向盘和转向节的运动能同步开始并同步终止。然而，这在实际上是不可能的。这是因为在整个转向系中各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙将随着零件的磨损而增大。在转向盘转动过程的开始阶段，驾驶员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用来克服转向系内部的摩擦，使各传动件运动到其间的间隙完全消除。故可以认为这
5、一阶段是转向盘空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的转向力矩以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩，从而实现使各转向轮偏转的目的。转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，否则将使转向灵敏性降低。一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过10-15。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过25 -30 时，则必须进行调整。,2、转向系分类,按转向能源的不同分为2.1. 机械转向系 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2. 2 动力转向系按传动介质的不同，可以分为气压
6、式和液压式两种。按液流形式，又可分为常压式和常流式两种。常压式的优点在于有储能器积蓄液压能，可以采用流量较小的转向油泵，而且还可以在油泵不运转的情况下保持一定的转向加力能力，使汽车有可能续驶一定距离；常流式的优点则是结构简单，油泵寿命较长，泄漏较少，消耗功率较小。,3、循环球式转向器,循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。 为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形
7、成近似圆形断面的螺旋管状通道。,螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球流道。 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出,4、动力转向系,类型：根据机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整体式、组合式和分离式三
8、种结构形式。整体式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机械转向器组合成一个整体。组合式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机械转向器三者中的两者组合成一个整体。分离式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机械转向器都是分离设置。按其转向控制阀阀芯的运动方式，可分为滑阀式和转阀式。,4.1 动力转向系功用,功用：兼顾汽车转向操纵省力且反应灵敏两方面的要求。汽车转弯时,减小对转向盘的操作力；限制转向系统的减速比；原地转向时，能提供必要的助力；限制车辆高速或在薄冰上的助力，具有较好的转向稳定性；在动力转向装置失效时，能保持机械转向系统有效工作。,4.2 动力转向系组成,1. 转向操纵
9、机构 2. 转向传动机构 3. 机械转向器 4. 转向控制阀 5.转向动力缸 6.转向油泵 7.转向油罐等组成,4.2 动力转向系组成,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。,4.2 动力转向系组成,转向传动机构 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。 为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关系：,4.3 动力转向系组成,转向传动机构非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂2、转向直拉杆3、转向节
10、臂4和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆6和左、右梯形臂5组成的转向梯形一般布置在前桥之后，当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时，梯形臂5与横拉杆6在与道路平行的平面(水平面)内的交角90。,4.4 动力转向系组成,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，以保证工作可靠。直拉杆的典型结构如图十所示。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
11、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,4.4 动力转向系组成,1 球头销； 2密封圈 ；3 下防尘罩 ；4上防尘罩 ；5下球头座； 6上球头座； 7 限位套 ；8开口销 ；9圆锥弹簧 ；10螺塞； 11 左接头； 12 卡箍； 13 横拉杆,4.4 动力转向系组成,1-转向盘 2-转向管柱 3、4-方向盘位置调整及锁紧机构 5-转向传动轴 6-转向器总成 7-转向摇臂 8-转向直拉杆 8-转向直拉杆 9-转向节臂 10-转向油罐 11-转向油泵 12-转向油管 13 转向节 14梯形臂 15转向横拉杆,4.5叶片式转向油泵4435
12、0-1610A,4.5.1叶片式转向油泵的工作原理,当转子顺时针方向旋转时，叶片在离心力及高压油的作用下紧贴在定子的内表面上。其工作容积开始由小变大，从吸油口吸进油液；而后工作容积由大变小，压缩油液，经压油口向外供油。由于转子每旋转一周，每个工作腔都各自吸、压油两次，故将这种型式的叶片泵称为双作用式叶片泵。双作用叶片泵有两个吸油区和两个排油区，并且各自的中心角是对称的，所以作用在转子上的油压作用力互相平衡。因此，这种油泵也称为卸荷式叶片泵。,1.进油口 2.叶片 3.定子 4.出油口 5.转子,4.6 动力转向系统图,4.7 动力转向工作原理,如前图所示，当汽车直线行驶时，转向控制阀将转向油泵
13、泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向右转向时，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与R腔接通，将L腔与油罐接通，在油压的作用下，活塞向下移动，通过传动结构使左、右轮向右偏转，从而实现右转向。向左转向时，情况与上述相反。,4.8 动力转向器液压油路示意图,直线行驶时,4.8 动力转向器液压油路示意图,右转向时,4.8 动力转向器液压油路示意图,左转向时,4.9 转阀工作原理,正确、及时的维护，是减少故障率和延长使用寿命的保证。对于液压动力转向系统而言，主要是应保证其工作油液的品质及规定数量,5、液压动力转向系统的维护,1油液品质
14、应符合规定液压动力转向系统所使用的油液牌号，应符合原厂的要求，油液应具有良好的黏温特性、耐磨性、抗氧化性、润滑性，无杂质和沉淀物。现在公司车辆采用壳牌VG46抗磨液压油。方向机推荐采用CD级15W/40柴油机油(10度以上），无原厂规定牌号油液的，可用13号机械油或8号液力传动油代替，但不能两种油液混用。,5、液压动力转向系统的维护,2定期检查转向油罐的液面高度应结合维护周期检查转向油罐液面高度是否在规定刻线上，不足时应添加；添加的油液要经过滤清，品种要与原油液相同,5、液压动力转向系统的维护,3按时换油 因为液压动力转向系统的油液是在高温高压下工作的，容易变质，所以，即使油液看起来比较干净，
15、也要定期更换，一般一年更换一次，或按原厂规定 新转向器在行驶5000公里以后必须更换用油及油罐滤芯，以后每行驶24000km或油变质时，必须更换油及油罐滤芯。换油时，将前轴顶起，发动机以怠速运转，卸下转向器下部的放油螺塞，左、右打方向盘至极限位置数次,5、液压动力转向系统的维护,4排气在转向系统加油时或转向系统混入空气时，需要将空气排出。排气的方法是先将油液注到油罐规定的液面高度，然后启动发动机，在怠速状态下左、右打转向盘到极限位置(在极限位置停留不得超过10s，以防油泵发热)，反复几次，并不断往油罐补充油液,5、液压动力转向系统的维护,4液压限位阀的检查和调整支起车轮，将3mm厚的垫片放在前
16、轴的限位凸块上，启动发动机，转动转向盘至车轮的限位机构起作用时为止，这时限位阀应卸荷，用旋具作传导，可听到卸荷的排油声，否则应对限位阀进行调整。调整后应进行复验，其方法是慢慢使汽车起步，转动转向盘直到液压加力作用不足但又不完全是机械转向时，车轮转向限位螺钉与前轴限位凸块之间应有2mm3mm的间隙。,5、液压动力转向系统的维护,正确、及时的维护，是减少故障率和延长使用寿命的保证。对于液压动力转向系统而言，主要是应保证其工作油液的品质及规定数量,6、动力转向系统常见故障排除,1转向沉重故障现象：动力转向的汽车，本来转向是很轻便的，突然感到转向沉重或方向盘转不动。故障原因：油箱缺油或油液高度不足。系
17、统中混入大量空气。油箱滤网堵塞或管路堵塞。液压泵磨损，内部泄漏或驱动部分打滑、磨坏。助力器内溢油阀、安全阀机件磨损，弹簧过软或调整不当。助力器内滑阀与滑壁间隙过大或关闭不严。系统各接头、衬垫处密封不良，产生液压油外漏；系统内部密封元件损坏产生内漏。,6、动力转向系统常见故障排除,1. 转向沉重故障排除方法检查液压泵驱动部分的工作情况。检查驱动皮带是否打滑或其他驱动形式的齿轮传动等有无损坏。检查油箱内的油面高度，看其是否达到规定的高度。如油面过低，应予以加足，使油面达到油尺上的高度标记。检查油箱内的滤清器是否堵塞或损坏，如果堵塞，应进行清洗；如果损坏，应予以更换。检查系统中是否混有空气。如果发现
18、液压油中有泡沫(或液压油混浊)，就可能是油路中有空气(通常通过观察回油管回油时是否夹带有气泡来判定)。空气的进入通常是液压泵的进油管裂损、接头松动以及液压泵轴上的密封环损坏等所致。如出现上述损坏，均应先给予维修，然后再排除系统中的空气。,6、动力转向系统常见故障排除,1. 转向沉重故障排除方法检查液压泵流量及溢油阀、安全阀的作用是否良好。可用压力表接在管路上检查，如果作用不良，应将阀及弹簧卸下，进行清洗和检查，必要时更换新件。检查控制阀内的滑阀，看其作用是否良好。如因间隙过大或关闭不严，应更换新的转向螺杆及滑阀(配合间隙值可参照使用说明书要求)。检查助力活塞上的密封环和阀室体径向环槽的中间密封
19、作用是否良好，必要时应予更换，同时还要检查液压缸表面有无损伤。检查单向阀的球阀与阀座的接触是否严密。如因脏物垫起而关闭不严，应进行清洗，如因阀本身引起的关闭不严，必须更换新件,6、动力转向系统常见故障排除,2转向时有噪声故障现象：转向时液压泵处发生响声。故障原因：液压泵驱动部分发响，如皮带过松、驱动齿轮传动件损坏等液压油量不足、系统中混有空气。油箱滤芯堵塞或损坏。各管路接头松动或油管破裂、堵塞,6、动力转向系统常见故障排除,2转向时有噪声故障排除先检查油箱内的油面高度，若油面过低应补足液压油。 检查回油管的回油情况，观察液压油中是否夹带有气泡(油液呈混浊状)之处，如有气泡，应先查出漏气，然后再
20、排除空气。 检查油箱滤芯以及油路各处有无堵塞、损坏，若有均应将其修复。,6、动力转向系统常见故障排除,3方向盘自由行程过大故障现象：转动方向盘发现自由行程过大(通常指大于30。)。故障原因：主要是机械驱动部分间隙过大所致。转向直拉杆两端的球头销与销座的间隙过大。齿条与齿扇的间隙过大。转向螺杆和转向螺母与钢球之间的间隙过大。故障诊断与排除：应逐一检查上述间隙是否过大，并采取相应的措施。,6、动力转向系统常见故障排除,4左右转向时轻重不一故障现象：汽车在行驶中左右转弯时，左右转动方向盘感到轻重不同。故障原因：控制阀中的滑阀偏离中间位置，或虽在中间位置但与阀体台肩的缝隙大小不一致。滑阀或阀体台肩处有
21、毛刺、碰伤或有脏物阻滞，使液压油循环受阻致使加力不平衡。动力缸一侧有空气，造成活塞两侧压力差过大，致使左、右向轻重不同。,6、动力转向系统常见故障排除,4. 左右转向时轻重不一故障排除先检查液压油是否脏污，视需要更换液压油与清洗液压助力系统。拆检控制阀。滑阀在中间位置时的预开缝隙一般仅有0.10.2mm，全开缝隙为1.02.0mm。在装配时如调整不当或紧固不牢，都会使滑阀偏离中间位置，遇此情况则需要重新按规定装配与紧固。若不属装配问题则需考虑制造误差与损伤，视情况予以更换或修复。排除系统中的空气，解决动力缸一侧有空气的影响。,6、动力转向系统常见故障排除,5. 转向时转向盘强烈抖动故障现象：汽
22、车行驶中，转向时感到转向盘强烈抖动(打手)。故障原因：助力液压系统中缺油或空气混入较多。齿条与齿扇间的间隙过大。转向螺杆和转向螺母与钢球间的间隙过大。,6、动力转向系统常见故障排除,5. 转向时转向盘强烈抖动故障排除检查液压油的油量是否足够和系统中是否有空气。必要时加油与排除空气。检查齿条与齿扇的间隙，如间隙过大，应进行调整。检查转向螺杆和转向螺母球槽与钢球的配合间隙，如间隙较大，可选配加大尺寸公差组的钢球装配。注意：必须整组更换；若间隙过大，则应更换转向螺杆、转向螺母，并重新选配钢球组,6、动力转向系统常见故障排除,6. 汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏故障现象：汽车直线行驶时，无法保持直线
23、方向，而自动偏向一边。故障原因：不转动转向盘时，控制阀中的滑阀偏离中间位置，致使自动加力。控制阀中的定心弹簧过软，难以克服转向轮传来的逆动力，使滑阀随逆动力的变化经常改变滑阀位致使自动加力。液压油过脏，使滑阀运动受阻或移动不灵敏。溢油阀工作不良，使液压泵向控制阀输出过多的液压油，在此情形下若还有油道布置不合理、油路。不畅等就极易使加力缸两侧产生压力差，致使自动加力转向。,6、动力转向系统常见故障排除,6. 汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏故障排除：先检查液压油是否过脏，视需要换液压油与清洗液压助力系统拆检控制阀。对其中的滑阀与阀体顶开缝隙、全开缝隙做检查；对定心弹簧弹力做检查以及对溢油安全工作
24、性能做检查。若出现不正常情况应给予更换、修复有关部件。,6、动力转向系统常见故障排除,7快打转向盘时，转向沉重故障现象：汽车在急转弯时，快打转向盘感到沉重吃力。故障原因：转向液压泵转子严重磨损，导致供油压力降低和流量不足。转向液压泵节流阀卡死。转向液压泵传动皮带过松。故障诊断与排除：检查转向液压泵的工作压力和流量，如达不到规定压力和流量，可更换转子或液压泵总成。拆卸节流阀并清洗干净。,6、动力转向系统常见故障排除,转向系油温最高不能超过120度，正常转向时不超过80度，温度过高主要影响如下：1. 加速密封件的老化与损坏,损坏转向油罐内滤芯2. 油品易乳化,7、 油温对转向系的影响,8、搅拌车底盘转向系主要参数,1.最小转弯直径：15m2.方向盘总圈数：5圈3.油泵最大工作压力：14.7 MPa4.油泵最大流量22升/Min5.方向机最大输出扭矩：5200N.m（油压13MPa时)6.摇臂转角范围：48(实际： 37）,谢 谢！,
