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1、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(steering system)。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
2、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510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
3、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31 概述41.1 汽车转向系统概述41.2 转向系统简介及工作原理42 汽车转向系统的故障诊断 102.1 机械转向系故障诊断 102.2 动力转向系故障诊断 123对汽车转向系统的故障进行维修 163.1机械转向系的维修 163.2动力转向系的维修 194结论
4、 22谢辞 23参考文献 24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
5、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
6、为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。1.2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。1.2.1转向操纵机
7、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1-31.2.2.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。1.2.3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。1.2.3.1汽车转向原理汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动
8、，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：1.2.3.2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
9、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1-51.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1.2.3.3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
10、-61.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：转向轮轮胎气压不足，应按规定充气。转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成转向
11、轮定位失准，应校正车轴和车架，并重新调整转向轮定位。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。转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小，应予调整。转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。转向器壳体变形，应予校正。转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应予修理。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。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
12、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：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。转向盘与转向轴连接部位松旷，应予调整。转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷，
13、应予调整。纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予调整或更换。纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予调整或更换。转向节主销与衬套磨损后松旷，应予更换。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。2.2 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
14、；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。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3.1.2 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）
15、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8000 km检查添加，48 000 km更换；每隔2000 km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
16、器，其结构与天津夏利乘用车转向器基本相同。图3-2天津夏利齿轮齿条式转向器的结构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（1）拆卸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
17、子的4个固定螺栓，取下转向器总成。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。拆卸防尘套锁簧和防尘罩管箍，拆下转向器齿条防尘罩。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。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。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。用螺丝刀拆下油封，注意不要划伤壳体。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。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
18、卸轴承。（2）检修检查齿条的摆差、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。检查轴承是否松旷，若磨损严重应更换新轴承。（3）装配与调整装配前注意在各密封处、相互运动处加注润滑脂。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。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。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。
19、调整齿条预紧度。用扳手拧紧压簧调整螺塞，紧固力矩为6.9Nm。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12.3Nm。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（29.458.8Nm）。如果没有达到规定值，则应重复以上操作。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4963.7Nm。装上转向齿条防尘罩，装上防尘罩锁簧和防尘罩箍带。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，
20、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。3.1.3 转向传动机构的维修3.1.3.1 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。3.1.3.2 转向传动机构的修理（1）拆卸与分解分开转向摇臂与直拉杆。在转向摇臂与摇臂轴之间做好装配记号，拆下转向摇臂。拆下转向直拉杆总成并分解。拆下转向横拉杆总成并分解。（2）检修检查转向摇臂或上端花键有无裂纹或损坏，若有应更换。检查转向摇臂锁紧螺母有无损伤，若有应更换。各球头销、销座及球碗应无裂纹，球头销颈部磨损不超
21、过1 mm，球面磨损失圆不超过0.50 mm，否则应更换。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。检查转向节应无裂纹，轴颈与轴承的配合间隙符合要求。防尘装置应齐全、有效。（3）装配待添加的隐藏文字内容2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1/51/2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
22、。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。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。3.2 动力转向系的维修3.2.1 动力转向系的维护以桑塔纳2000为例：3.2
23、.1.1 检查转向油罐油平面和油液质量热车时让发动机怠速，转动转向盘，使油温达到40OC80 OC，检查转向油罐液面高度。检查油液是否有起泡或乳化现象。3.2.1.2检查油压系统压力检查。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6.808.20 Map。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6.808.20 Map。3.2.1.3清洁转向器及转向油泵外部清洁并检查是否有漏油痕迹。图3-3 系统压力的检查图3-4 转向泵压力的检查3.2.1.4 检查各连接油管、接头检查油
24、管是否漏油，接头连接是否牢固可靠。3.2.1.5检查转向油泵传动带松紧度如图3-5，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910 mm时，再将2个螺母锁止。3.2.1.6 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。3.2.1.7 转向器齿轮齿条的间隙调整通过图3-6中所标的调节螺钉进行调整。图3-5 转向油泵传动带张力的调整1调整螺栓；2锁紧螺母图3-6 齿轮齿条间隙的调整3.2.1.8 转向油更换支起汽车前部，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。关闭发动机，在转向油罐中添加
25、转向油至规定高度，满打转向盘23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23次。重复以上操图3-7 压下调整杆端头作，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。3.2.2 动力转向系的修理以宝来乘用车为例：3.2.2.1 拆卸拆下万向节，将万向节从转向器中拉出。分别用软管夹夹住通向储液罐和叶片泵的软管。拆下隔音板，将放液盘置于车下。用拉力器V/176按图3-7 的方法将调整杆端头从转向臂上压下。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。拆下转向器固定螺栓，取下动力转向器总成。3.2.2.2 检修注意以下事项：重点检查限压
26、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。密封衬垫等经过拆卸后应更换新件。橡胶防护套应无损坏。供油压力应为8.59.5MPa；3.2.2.3 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。维修完成后的转向系应满足：
27、（1）不与其他部件发生干涉。（2）转向盘转动灵活，操纵轻便，无阻滞、摆振现象。（3）转向轮具有自动回正能力。（4）转向盘的转向力和自由行程在规定范围内。（5）汽车不得有摆振、路感不灵、跑偏或其他异常现象。（6）转向节及转向臂、转向横（直）拉杆及球销应无裂纹和损伤，并且球销不得松旷。（7）横、直拉杆不得拼焊。（8）转向轮定位正确。（9）侧滑符合要求。结论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
28、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。虽然要赶上国际汽车的最高水平还有一段路要走，但将来在世界汽车技术尤其是汽车电动转向系统这一领域，我国必定占有一席之地。谢 辞走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，三年的努力与付出，随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。本论文设计在金干华老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着金干华老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，金干华老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，金老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我
29、不会这么顺利的完成毕业设计。在此向金干华老师表示深深的感谢和崇高的敬意！在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！参考文献1 林逸，施国标汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势J公路交通科技，20016.22 刘波，朱俊A16-汽车转向系统维修实例J科技文献，2011.02.203 齐志鹏.洪湘汽车转向悬架制动系统使用与维修问答J金盾出版社2006.10.4 谭本忠看图学修汽车转向系统 J机械工业出版社.2010.5.28.5 郭丽萍电动式动力转向系统(EPs)原理浅析J城市公共交通，200366 苗立东，等汽车动力转向技术发展综述J长安大学学报，2004，17 石美玉，等汽车转向J化学工业出版社，20056
