汽车转向系统结构与工作原理.docx

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汽车转向系统结构与工作原理

毕业论文

论文题目：

雪佛兰科鲁兹转向系统结构原理与故障检修

系部汽车工程学院

专业名称：

汽车维修与检测技术

班级:

学号：

姓名

指导教师：

完成时间:

2016年5月8日

雪佛兰科鲁兹汽车转向系统结构原理与故障检修

摘要：

汽车转向是汽车的主要功能之一,此功能会对汽车的操纵的稳定性产生一定的影响，它可以保证车辆的安全行驶、减少交通事故的发生、同时也保护了驾驶员的人身安全以及改善驾驶员的工作情况.因此，本文将针对汽车转向系统的概述与功用、结构与工作原理、常见故障与检修及经典案例分析作简要阐述。

关键词：

汽车转向系统；结构原理；常见故障;案例分析

一、汽车转向系统的概述与功用

（一）概述

驾驶员在驾驶过程中，需要根据道路交通状况改变方向，就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是,驾驶员通过一套特有的装置，使汽车两前轮相左或者向右偏转一定角度。

这一套用来实现汽车转向的装置，即称为汽车转向系统.

（二）转向系统的特点及功用

1、转向系统的特点

1）汽车转弯行驶时，车轮应绕一个变动的中心点旋转。

2）两前轮具有自动回正能力。

3）在行驶状态下,两前轮不能产生震动且方向盘平稳。

4）转向灵敏，最小转弯直径小。

5）操纵轻便。

6）两前轮传给方向盘的反冲力要尽可能小.

7）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。

8）转向系应有吸收能量保护驾驶员的装置。

9）方向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致.

2、转向系统的作用

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。

作用是驾驶员在驾驶时，能够根据不同的道路状况，合适的对汽车的行驶方向进行控制，从而达到转向的目的。

二、科鲁兹转向系统的结构及工作原理

科鲁兹的分为两大类：

液压式和电动式.下面就以液压式动力转向系统为例，其可分为转向操纵机构、机械转向器、转向传动机构、助力转向系统组成。

（一）转向系统的结构

1、转向操纵机构

图1转向操纵机构

如图1,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方向盘的力传递给转向器。

2、转向器

由于科鲁兹用的是齿轮齿条式转向器，因此下面以其为对象作进一步了解如图2，工作时，转向齿条的中部与转向拉杆托架联接，转向左、右横拉杆与转向节臂相连.当转动方向盘时时，转向齿轮转运，使与之啮合的转向齿条沿轴向移动,从而使左右横拉杆带动左右转向节转运，使两前轮偏转,实现汽车转向。

图2转向器

3、转向传动机构

图3转向传动机构

如图3,转向传动机构包括转向臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂（左、右）和转向横拉杆等，作用是把转向器所传出的力传给转向车轮，使它按所需要的方向偏转，保证汽车按要求的方向实现转向。

4、助力转向系统

图4助力转向系统

如图4，助力转向系统一般由转向油缸、转向油泵、储能器、转向动力缸、转向控制阀和机械转向器组成，作用是协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的用力强度，当然，转向助力在汽车行驶的安全性、经济性上也有一定的作用。

（二）转向系统的工作原理

图5液压助力转向系统

1.方向盘2。

转向轴3.转向中间轴4。

转向油管5。

转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9。

转向摇臂10.整体式转向器11.转向直拉杆12.转向减振器

如图5，当驾驶员转动方向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使两前轮偏转，从而改变汽车的行驶方向,与此同时,转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。

这样，为了克服地面作用于两前轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于方向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。

三、影响汽车稳态转向的主要因素

1、轮胎气压的影响

轮胎气压对侧偏刚度影响很大，降低轮胎气压,侧偏刚度下降，可以产生较大的侧偏角。

汽车说明书中规定的轮胎气压是考虑了获得不足转向性的数值,故使用中应注意再冷态下检查并按说明书的规定调整轮胎的充气压力.有的高速轿车甚至规定了每种乘坐条件及不同季节时前后轮胎的充气压力，以确保需要的不足转向性。

前轮气压低于规定值，仅使汽车不足转向性增大，转向灵敏度即横摆角速度增益下降;而后轮气压过低，后轮的侧偏角增大,甚至使原来的不足转向性的汽车变为过多转向性汽车，对操纵稳定性带来严重不良影响。

2、驱动形式的影响

转向时施加于轮胎上的切向力增加，轮胎的侧偏刚度下降,使产生的侧偏角增大。

因此,后轮驱动的车辆，转向时施加驱动力是后轮侧偏角增大，有减小不足转向性、向过多转向性转化的倾向；前轮驱动的汽车，转向时施加驱动力，使前轮侧偏角增加，有增加不足转向性的作用.

3、轮胎结构的影响

不同结构（帘布层数、扁平率等）、不同形式（子午线轮胎、普通斜交轮胎）的轮胎,侧偏刚度不同，可使汽车具有过多转向性。

子午线轮胎、普通斜交轮胎在车上混合装用对汽车的操纵性有严重影响。

子午线轮胎侧偏刚度大，若仅前轮改用子午线轮胎，可使前轮侧偏角减少，如果小于后轮侧偏角，可使原为不足转向性的汽车变为过多转向性汽车。

扁平率小的宽轮胎，侧偏刚度大，产生的侧偏角小.因此，如仅前轮换用扁平率小的轮胎，有使汽车产生过多转向的倾向；如仅后轮换用，则有汽车呈不足转向的倾向。

4、汽车的质量分配与车轮侧偏刚度的匹配

在汽车设计及改装中，应使汽车的质量在前后轴上的分配与车轮的侧偏刚度相适应，使稳定因数K＞0，以保证汽车的不足转向性。

前置发动机前驱动的轿车，前轴上的轴荷较大,转弯时前轴承担的离心惯性力较大,在前后车轮侧偏刚度相同的情况下，前轮会产生较大的侧偏角，故趋向于呈不足转向性，反之，后置发动机后置的轿车则趋向于呈过多转向性。

5、汽车悬架的影响

1）车轮侧倾角的变化

当车厢侧倾时,由于悬架结构形式的不同,从而引起车轮侧倾角的变化。

2）左、右轮垂直载荷再分配的影响

轮胎侧偏刚度在一定范围内随垂直载荷的增加而增加.

3）轴转向

当车厢倾斜时，由于悬架导向机构的运动学关系，使车轴绕垂直轴线转动,这种现象成为轴转向.

轴转向的大小和方向与悬架的结构形式、布置和参数有关。

如果轴转向的方向与离心力方向一致，则从运动学的观点来看，相当于使车轮的侧偏角增加，对于后轴而言，将使汽车减小不足转向量；如果轴转向方向与离心力方向相反，则相当于使车轮的侧偏角减小，若为后轴,将使汽车增加不足转向量.

四、转向系统常见故障与检修

（一）转向沉重

1、故障现象

汽车行驶中，驾驶员要用很大的力气才能转动方向盘，并且方向盘不能自己复位,汽车低速转弯行驶和调头时，也要用很大的力气才能转动。

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故障一起的,或者是机械部件的损坏以及方向盘自由行程调整不当引起的。

具体原因主要是：

①转向油罐油液油量缺少或者型号，应使用与之匹配的油液并添加到规定高度。

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。

3、故障诊断方法

检查转向油罐中助力油是否缺失，型号是否不对和是否有空气,检查管接头有无松动,皮带张紧力是否正常。

将方向盘来回打到最左最右端，如果两边都感到沉重，则可能是转向泵、液压缸或转向传动机构出现故障；如果两边力度不一样，故障在控制阀。

详见图6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6转向沉重诊断流程图

（二）方向盘自由行程过大（转向不灵敏）

1、故障现象

汽车保持直线行驶时，左右转动方向盘时，感觉方向盘晃动量很大，需要将方向盘转动很大的角度，方能控制汽车的行驶方向；而且在汽车直线行驶时又感到有稍微的跑偏现象，但不是太严重。

2、故障主要原因及处理方法

方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转向器内部间隙过大或者轴承损坏，应该进行调节或更换。

②方向盘与转向轴之间间隙过大，应该进行调节。

③转向垂臂与转向垂臂轴之间间隙过大，应该进行调节.

④纵、横拉杆球头连接之间间隙过大，应该进行调节或更换。

⑤纵、横拉杆臂与转向节之间间隙过大，应该进行调节或更换。

⑥转向节主销与衬套磨损后间隙过大，应该进行调节或更换.

⑦车轮轮毂轴承间隙过大，应予更换.

3、故障诊断方法

造成方向盘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松旷，诊断时,可从方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。

（三）两前轮抖动

1、故障现象

汽车在一定车速范围内行驶时,出现两前轮各自围绕自身主销进行角晃动的现象。

尤其是车速达到2000转时,两前轮晃动严重，握方向盘时很费力,有时甚至可看到汽车车头在左右晃动。

2、故障主要原因及处理方法

两前轮抖动的根本原因是两前轮定位不准，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：

①两前轮旋转质量不平衡或两前轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或更换轴承。

②两前轮使用翻新轮胎，应予更换。

③两前轮的定位不正确,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转向器内部损坏或者转向轴承间隙太大，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.

⑧两前轮所在车轴的减振器损坏或左右两边减振器减震效果不一样,应予更换。

⑨两前轮所在车轴的左右两悬挂的高度或刚度不一，应予更换等。

3、故障诊断方法

下面是雪佛兰科鲁兹两前轮抖动的案例，根据两前轮抖动特征，按照图7流程依次甄别，可以找转向系两前轮抖动故障部位。

图7两前轮抖动诊断流程图

（四）转向噪声

1、故障现象

汽车转向时，转向系出现过大的噪声。

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,但声音很大甚至严重影响到转向使用时，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转向助力泵坏掉或者有过度损耗,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。

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，则由转向助力泵传动传动带张进度不够引起。

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。

（五）动力转向系的其他故障

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、方向盘回位不良

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.

3、方向盘自由行程过大

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。

五、动力转向系的维护

1、检查转向油罐油平面和油液质量

（1）热车时先让发动机以800转左右运转一段时间,来回转动方向盘，使油温上升到规定值时，再检查转向油罐液面高度是否正常。

（2）检查油液是否有气泡或乳化现象。

2、检查油压

（1）系统压力检查。

打开压力表阀门，起动发动机并怠速运转，满方向转动方向盘数次，压力表读数应为6。

80—8.20MPa.

（2）转向泵压力检查。

起动发动机并怠速运转，满方向转动方向盘数次,将压力表阀门关闭（不超过5s），压力表读数应为6。

80—8.20MPa。

3、清洗转向油泵等零件外部，并检查是否有漏油痕迹。

4、检查各连接油管、接头老化松动，检查油管是否漏油，接头连接是否松旷。

5、检查转向油泵传动带松紧度。

松开转向油泵装配支架上的两个螺母，转动调整螺栓，当带中部的挠度为9—10mm时,再将两个螺母锁止。

6、测量方向盘上的转向力，超过40N应予以检查维修，同时,方向盘自由行程应在规定范围内.

7、转向器齿轮齿条的间隙调整。

8、转向油更换

（1）拧下转向油罐盖,并把抽油软管放入其中，开启抽油装置，同时启动发动机怠速运转，左右极限转动方向盘数次直到无油再被抽出即可。

（2）关闭发动机，在转向油罐中添加转向油至规定高度,满打方向盘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，满打方向盘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。

9、转向系仪器检测

转向系的常用诊断参数有：

方向盘自由行程、方向盘外缘最大转向切向力（即方向盘最大转向力，N）、汽车最小转弯半径（m）、两前轮定位参数等。

对于前轮转向的汽车，前轮定位定位也是很重要的。

两前轮定位的检测在行驶系中介绍。

两前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）,因此两前轮定位参数通常也作为转向系的诊断参数.

六、案例分析

（一）故障案例一

1、故障现象:

经客户描述汽车行驶中，要用很大的力气才能转动方向盘,并且方向盘不能自己复位,汽车低速转弯行驶和调头时，也要用很大的力气才能转动。

2、故障分析

原因可能有胎压不一样，助力油缺失等.

3、诊断与排除

首先检查转向助力油，发现处于标准范围内，两前轮胎压均为2.5bar也正常,检查油路卡箍也均无漏油现象.紧接着顶起车辆，转动方向盘发现转向依然沉重；这说明故障部位不在前桥与车轮。

因为支起车辆后，转向时已不存在车轮与地面的摩擦阻力，说明故障可能在转向器或者传动机构；进一步拆下转向摇臂与直拉杆连接处,发现故障依旧存在,同时这也说明转向传动这方面没有问题；然后拆下转向摆臂故障依旧存在，说明转向器本身是好的，最后拆下转向轴,经检查发现转向轴承损坏，更换一个新的装上之后，故障排除.

4、故障总结

维修时一个故障可能由多个原因或者其中一个导致的，诊断时应首先判断故障所在的大致部位,然后再分步，进一步确定在哪一个部件。

诊断时要有明确的诊断思路并且由简入难，循循渐进不能盲目检查。

（二）故障案例二

1、故障现象

经客户描述自己的爱车在跑高速或者笔直的马路上直行时，车会不自觉的向右跑偏。

2、故障分析

两前轮胎压尺寸型号不一样,减震系统故障，某个轮胎的制动器分离离不彻底也会导致方向跑偏，前轮定位等。

3、故障分析与诊断

首先检查两前轮胎压均为2.5bar正常，并且轮胎型号及磨损程度差不多一样;检查两侧制动器均为良好，刹车片基本磨损一至;接下来又对减震系统的各连接部分做了全面的检查，结果是各连接部位情况均良好,无异常磨损与松旷现象；接下来把车辆开到四轮定位装置上，对其做四轮定位发现其前束和外倾角都不对，如图8

图8前轮定位

对其进行调整，通过调整螺母无论怎样调整都不能使其处于正常范围，试了好多方法都不行并且花费很长一段时间，维修陷入僵局。

最后把客户叫来仔细询问得知他的汽车以前出过事故，底盘做过大修.最终通过再次详细检查，发现下原保梁不在原来的位置，把其恢复到原来位置，再次通过调整螺母将外倾角和前束调好，再次试车故障消除。

4、故障总结

这个案例说明，跑偏的原因是十分复杂多样的，不应按固定思维地去推测，还有更重要的修车不能只是一味的自我寻找故障，和客户详细的沟通也是必不可少的。

有时能沟通一下排除故障可能变得更为简单。

（三）故障案例三

1、故障现象

客户描述车开了有50000左右公里，突然发现在起步时，转动方向盘有“咯哒、疙瘩”的声音。

2、故障分析

根据用户描述的故障进行试车，试车过程中发现车辆直线行驶起步时未产生异响；车辆转向盘偏离直线行驶方向（转向盘转过30°～60°）起步或倒车时，能明显听到车辆前部有异响；车辆正常行驶转弯时也同样有异响，转向后再次回转时也有异响传出，可能的故障原因：

转向助力油缺少、转向器损坏、转向机齿轮齿条间隙大，也可能是万向传动装置间隙大等。

3、故障分析与诊断

首先检查转向助力油并不缺少同时油质也良好，然后检测车辆转向管柱（带万向节）及动力转向器总成，未发现磨损、松旷现象，将车辆举升检测车辆底盘前悬架，未发现螺栓松动。

经过上述检查，推断故障可能出在控制臂及副车架上，仔细检查发现控制臂后橡胶衬套老化出现裂纹。

更换控制臂后橡胶衬套总成，故障排除。

4、故障总结

其实有时一个汽车故障并不是太难，但是只有拥有丰富的知识，以及自己平时不断积累，才能准确快速的找到问题的所在.就像这个案例中，如若没有丰富的修车经验，那可能需要很久的时间才能找到。

结束语

　时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节,春梦秋云，聚散真容易.离校日期已日趋渐进,毕业论文的完成也随之进入了尾声。

从开始进入课题到论文的顺利完成,一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!

在此我向本校汽车检测与维修专业的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理,谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲!

通过做这次毕业设计，使我对大学三年的学习有了更进一步的认识，也更加系统的考核了我对所学专业知识的掌握程度及运用能力。

在完成这次毕业设计的过程中我查阅了大量的资料，接触了与汽车相关的设计、制造等领域的内容，还向去各个汽车公司实习的同学进行交流，在不断的收集资料、整理资料、总结资料再整理之后终于完成了这次的毕业设计.总之通过这次毕业设计真是让我受益匪浅，同时我对未来的汽车行业也充满了信心.

参考文献

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汽车电动助力转向机术的发展现状与趋势［J］.西安公路交通科技，2011

[2］刘波，朱俊.A16-汽车转向系统维修实例[J]。

无锡科技文献，2011

[3]齐志鹏，洪湘。

汽车转向悬架制动系统使用与维修答案［J］.上海金盾出版社.2006

［4]谭本忠.看图学修汽车转向系统［J］.北京机械工业出版社.2010