汽车底盘构造与维修一体化教案项目四.docx
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汽车底盘构造与维修一体化教案项目四
教案
授课题目
任务四、转向系构造与故障处理
资讯：
4.1汽车转向系概述
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
汽车转向系的功用
技能目标：
汽车转向系的组成
教学重点
汽车转向系的功用
教学难点
汽车转向系的组成
教学内容、方法及过程
附记
一、组织教学
1、检查学生出勤情况。
2、课前准备。
3、安全教育。
二、导言
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。
5分钟
5分钟
教学内容、方法及过程
附记
三、教学内容
汽车转向系概述
一、机械转向系统
机械转向系统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。
图1所示为机械转向系的组成和布置示意图。
当汽车转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。
该力矩通过转向轴2、转向万向节3和转向传动轴4输入转向器5。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂6，再经过转向直拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。
为使右转向节13及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。
转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂10、12和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆11组成。
从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。
由转向摇臂至转向梯形这一系列部件和零件（不含转向节）均属于转向传动机构。
二、动力转向系统
动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。
在正常情况下，汽车转向所需能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过动力转向装置提供的。
但在动力转向装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。
因此，动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。
对最大总质量在50t以上的重型汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向。
故这种汽车的动力转向装置应当特别可靠。
图2为一种液压动力转向系的组成和液压动力转向装置的管路布置示意图。
其中属于动力转向装置的部件是：
转向油罐9、转向油泵10、转向控制阀5和转向动力缸12。
当驾驶员逆时针转动转向盘1（左转向）时，转向摇臂7带动转向直拉杆6前移。
直拉杆的拉力作用于转向节臂4，并依次传到梯形臂3和转向横拉杆11，使之右移。
与此同时，转向直拉杆还带动转向控制阀5中的滑阀，使转向动力缸12的右腔接通液面压力为零的转向油罐。
油泵10的高压油进入转向动力缸的左腔，于是转向动力缸的活塞上受到向右的液压作用力便经推杆施加在横拉杆11上，也使之右移。
这样，驾驶员施于转向盘上很小的转向力矩，便可克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩。
10分钟
30分钟
40分钟
后记：
教案
授课题目
4.2转向器构造与原理
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
学生掌握转向器的组成。
技能目标：
掌握转向器拆装要领
教学重点
转向器的组成与原理
教学难点
转向器的检修
教学内容、方法及过程
附记
一、组织教学
1、课前准备。
2、查学生出勤。
3、课程内容、学习和考核方式介绍。
二、导言
汽车通过传动系和行驶系，将发动机的动力转变为汽车行驶的驱动轮，使汽车产生运动。
汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向，汽车转向系是实现汽车改变行驶方向的装置。
三、授课
转向器的构造与原理
一、转向起的作用及类型
1、机械式转向器
转向器的功能是将转向盘的转动变为齿条轴的直线运动或转向摇臂的摆动，降低运动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。
转向器输出端的运动形式有两种，一种是线
5分钟
5分钟
引入课题时要注意趣味性，激发学生兴趣
教学内容、方法及过程
附记
位移（如齿轮齿条式转向器），另一种是角位移（如循环球式、曲柄指销式转向器）。
转向器是转向系统中的减速传动装置，其结构型式很多，但目前已臻成熟并广泛采用的有齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等几种。
（1）齿轮齿条式机械转向系
两端输出的齿轮齿条式转向器，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。
与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。
弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。
弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。
当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。
（2）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。
（3）蜗杆曲柄指销式转向器
蜗杆曲柄指销式转向器的传动副（以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。
转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。
二、转向系参数
线位移输出的转向器的传动比，用转向盘每转一圈时转向器输出轴的线位移的大小来表示；角位移输出的转向器的传动比，用转向盘转角增量与转向摇臂轴转角增量之比来表示。
转向器的传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就越小，但转向操纵的灵敏度就会下降。
有的汽车转向器在转向过程的不同阶段，其传动比的大小是不相等的（可变传动比转向器）。
转向器除要保证汽车转向轻便灵活外，还应能防止由于路面反力对转
20分钟
20分钟
教学内容、方法及过程
附记
向盘产生过大的冲击（即所谓的"回弹打手"现象），造成操纵困难和驾驶员工作疲劳。
为了实现这一目的，转向器应具有较高的正传动效率和适当的逆传动效率。
通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂（或齿条轴）的过程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率；称由路面的冲击力反向通过转向摇臂（或齿条轴）和转向器传到转向盘的过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。
根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和半可逆式转向器三种类型。
可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率也高；不可逆转向器正传动效率高，逆传动效率为零；半可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率较低。
所有的转向器都要求正传动效率要高，这样转向力通过转向器时损失少，转向操纵便灵活。
好的转向器应有适当的逆传动效率，使驾驶员通过操纵转向盘既能对道路情况有明显的"路感"，但又不能使路面不平对转向盘产生过大的冲击。
四、总结
1、转向器的类型及应用场合
2、转向器常见故障的诊断与排除
五、随堂测试与作业
与教材配套习题册相关内容。
20分钟
10分钟
后记：
教案
授课题目
4.3转向操纵机构与转向传动机构
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
转向操纵机构、转向传动机构的组成及作用
技能目标：
转向操纵机构、转向传动机构的工作原理
教学重点
转向操纵机构、转向传动机构的组成及作用
教学难点
转向操纵机构、转向传动机构的工作原理
教学内容、方法及过程
附记
一、组织教学
1、课前准备。
2、查学生出勤。
3、课堂提问。
二、导言
汽车通过传动系和行驶系，将发动机的动力转变为汽车行驶的驱动轮，使汽车产生运动。
汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向，汽车转向系是实现汽车改变行驶方向的装置。
三、授课内容
转向操纵机构构造与原理
转向操作机构组成及作用
组成：
转向操作机构由方向盘和转向柱等组成
作用：
将驾驶员转动方向盘的操纵力传给转向器
一、转向操纵机构的构造
1、带有万向节的转向操纵机构
优点：
结构布局合理
部件通用化、系列化生产
可补偿部件的安装误差和变形造成的不利影响
有效阻止路面对轮胎的冲击传递给方向盘
拆装方便
有些汽车转向柱的倾斜度可调整，便于不同体型的驾驶员获得最舒服的驾驶位置。
转向柱内装有专用电动机，可以让转向柱上下移动，用来调整方向盘的倾斜度。
当驾驶员下车时拔出钥匙后，方向盘自动跳起，便于驾驶员下车。
有些汽车转向柱长短可以伸缩，并且分为上下两段，相互通过花键连接，转向柱沿花键可以上下伸缩。
2、可分离式安全转向操纵机构
此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向操纵机构本身不包含有吸能装置。
钢球滚压变形式结构的转向管柱分为上、下两段，上转向管柱比下转向管柱稍细，可套在下转向管柱的内孔里，二者之间压入带有塑料隔圈的钢球。
隔圈起钢球保持架的作用，钢球与上、下转向管柱压紧并使之结合在一起。
在撞车时，上下管柱在轴向相对移动，这时钢球边转动边在上、下转向管柱的壁上压出沟槽，从而消耗了冲击能量。
3、缓冲吸能式转向操纵机构
1）网状管柱变形式
转向柱分为上下两段。
当汽车遇到撞车时，冲击力将转向柱内的塑料销剪断，转向柱伸缩起到保护的作用。
2）钢球液压变形式
3）波纹管变形吸能式
转向传动机构
一、转向传动机构的构造
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，且使两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、与非独立悬架配用的转向传动机构：
与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆转向节臂和转向梯形。
在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆和左、右梯形臂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，梯形臂与横拉杆在与道路平行的平面（水平面）内的交角＞90。
在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角＜90，若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在汽车的横向左右摆动，则可将转向直拉杆横置，并借球头销直接带动转向横拉杆，从而推使两侧梯形臂转动，下面对转向传动机构的主要组成零件的结构作简要介绍。
一、二合计10min
10min
10min
20min
10min
20min
教学内容、方法及过程
附记
（1）转向摇臂
转向摇臂的作用是把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉杆，进而推动转向轮偏转。
（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，以保证工作可靠。
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。
（3）转向横拉杆
转向横拉杆是联系左、右梯形臂并使其协调工作的连接杆，它在汽车行驶过程中反复承受拉力和压力，因此多用高强度冷拉钢管制造。
（4）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。
2、与独立悬架配用的转向传动机构
当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。
与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。
四、总结
1、转向传操纵机构的类型及应用场合
2、转向传操纵机构常见故障的诊断与排除
五、随堂测试与作业
与教材配套习题册相关内容。
10min
后记
教案
授课题目
4.4转向器的拆装调整
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
掌握转向器的拆装调整方法
技能目标：
熟悉转向器的拆装调整的步骤
教学重点
掌握转向器的拆装调整方法
教学难点
掌握转向器的拆装调整操作步骤
教学内容、方法及过程
附记
一、组织教学
1、检查学生出勤情况。
2、课前准备。
3、安全教育
二、导言
转向器是汽车转向系当中重要的组成部分，常见的类型有蜗杆曲柄指销式转向器、循环球式转向器、齿轮齿条式转向器，这次课我们以轿车、微型车等常用的齿轮齿条式转向器为例，进行拆装调整操作。
5分钟
5分钟
教学内容、方法及过程
附记
三、实训内容
齿轮齿条式转向器的装配与调整
（一）拆卸
拆卸分解中，应先在转向齿条端头与横拉杆连接处打上安装标记，然后拆卸转向齿条端头，但不能碰上转向齿条的外表面。
拆下转向齿条导块组件后，拉住转向齿条，使齿对准转向齿轮，再拆卸转向齿轮，最后抽出转向齿条。
抽出时，注意不能让转向齿条转动，以防止碰伤齿面。
（二）装配
齿轮齿条式转向器的装配
1．安装转向齿轮
1）将上轴承和下轴承压在转向齿轮轴轴颈上，轴承内座圈与齿端之间应装好隔圈。
2）把油封压入调整螺塞。
3）将转向齿轮及轴承一块压入壳体内。
4）装上调整螺塞及油封，并调整转向齿轮轴承预紧度。
手感应无轴向窜动，转动自如，转向齿轮的转动力矩符合原厂规定，一般约为0.5N.m。
5）按原厂规定力矩紧固锁紧螺母，并装好防尘罩。
2．装入转向齿条等部件
1）装入转向齿条。
2）安装齿条衬套。
转向齿条与衬套的配合间隙不得大于0.15mm。
3）装入转向齿条导块、隔环、导块压紧弹簧、调整螺塞（弹簧帽）及锁紧螺母。
3．安装垫圈和转向齿条端头
安装时应特别注意，转向齿条端头和齿条的连接必须紧固，锁止可靠。
4．安装横拉杆和横拉杆端头
安装横拉杆和横拉杆端头，并按原厂规定检查调整左、右横拉杆的长度，以保证转向轮前束正确。
另外，横拉杆端头球销的夹角应符合原厂规定。
调整合格后，必须按原产规定的扭矩紧固并锁止横拉杆夹子。
（三）调整
转向齿条与转向齿轮的咬合间隙也称为转向齿条的预紧力，其调整机构如图2-35所示。
因结构的差异，调整方法也有所不同。
但常见的有两类：
一是改变转向齿条导块与盖之间的垫片厚度来调整转向齿条与转向齿轮轮齿的咬合深度，完成预紧力的调整；另一种方法是用盖上的调整螺塞改变转向齿条导块与弹簧座之间的间隙值，保证咬合深度，即预紧力的调整。
20分钟
车轮的基础知识
20分钟
10分钟
10分钟
后记
教案
授课题目
4.5动力转向系
（1）
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
掌握汽车动力转向装置的基本构造及工作原理
技能目标：
能够较熟练拆装转向装置
教学重点
掌握汽车动力转向装置的基本构造及工作原理
教学难点
掌握汽车动力转向装置的基本构造及工作原理
教学内容、方法及过程
附记
一、组织教学
1、检查学生出勤情况。
2、课前准备。
3、复习提问：
二、导言
汽车通过传动系和行驶系，将发动机的动力转变为汽车行驶的驱动轮，使汽车产生运动。
汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向，汽车转向系是实现汽车行驶方向的装置
一、二合计10min
教学内容、方法及过程
附记
三、授课内容
动力转向装置
一、动力转向装置的构造
1、转向油泵
2、转向油泵的结构
转向油泵时动力转向系统的动力源，将发动机的机械能转变为液压能，为动力转向装置提供一定压力和流量的油液。
分类：
有齿轮式、叶片式、转子式和柱塞式等几种。
3、转向油泵的工作原理
叶片式转向油泵按其转子叶片每转的供油次数和转子轴的受力情况可以划分为单作用非卸荷转向油泵和双作用非卸荷转向油泵
1）单作用非卸荷转向油泵
叶片泵的定子具有圆柱形的内表面，转子上均布径向切槽，转子和定子的中心不重合。
2）双作用非卸荷转向油泵
叶片泵的定子具有近似椭圆形的内表面，转子每旋转一周，每个叶片在转子切槽内往复运动两次，完成两次吸油和两次压油。
二、动力转向器的构造
1、齿轮齿条式液压动力转向器
1）桑塔纳2000型轿车动力转向器的拆卸
5min
15min
30min
教学内容、方法及过程
附记
2）桑塔纳2000型轿车动力转向器的结构
转向控制阀
动力缸
3）桑塔纳2000型轿车动力转向器的工作原理
转动转向盘时，转向器主动齿轮带动齿条移动
工作过程中，转向油泵输出的过量油液，经压力流量限制阀流回转向油泵的进油口，形成一个内循环，输出油量下降
2、循环球式液压动力转向器
1）北京切诺基循环球式液压动力转向器的拆卸
2）北京切诺基循环球式液压动力转向器的结构
齿条活塞
旋转式控制阀
3）北京切诺基循环球式液压动力转向器的的工作原理
四、总结
动力传动系统的基本结构。
动力传动系的各部件的作用。
五、随堂测试与作业
与教材配套习题册相关内容。
5min
10min
四、五共计10min
后记：
教案
授课题目
4.6动力转向系
（2）
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
掌握汽车动力转向装置的基本构造及工作原理
技能目标：
能够较熟练拆装转向装置
教学重点
掌握汽车动力转向装置的基本构造及工作原理
教学难点
掌握汽车动力转向装置的基本构造及工作原理
教学内容、方法及过程
附记
一、组织教学
1、检查学生出勤情况。
2、课前准备。
3、复习提问：
二、导言
汽车通过传动系和行驶系，将发动机的动力转变为汽车行驶的驱动轮，使汽车产生运动。
汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向，汽车转向系是实现汽车行驶方向的装置
一、二合计10min
教学内容、方法及过程
附记
三、实训内容
动力转向装置
一、动力转向装置的检修
1、转向油泵的检修
检测定子的内表面、两个配油盘表面有无划痕、疲劳磨损和烧灼
检测流量控制阀的磨损和损坏情况
检查弹簧长度是否符合规格，有无损坏现象
检查油泵转子用于装叶片的槽内是否有污垢
2、液压式动力转向器的检修
检查转向器壳体是否漏油，盖板螺栓是否松动
检查轴承是否松旷
采用磁力探伤法检查中心轴是否龟裂
检测转向控制阀油封是否有磨损
二、动向转向装置的装配
1、转向油泵的装配
注意事项
流量控制阀的装配方向
三、动力转向器的装配
上海桑塔纳2000型轿车动力转向器的装配
按解体相反顺序进行
北京切诺基循环球式液压动力转向器的装配
装配前清洗各零件，吹干
组装转向螺杆、齿条活塞组件
安装阀体与螺杆，对准定位销
四、动力转向装置的调整
1、转向油泵的调整
检查带轮和装自由的转动阻力
油泵的压力试验
急速关闭截止阀
2、液压式动力转向系的试验与调整
检查贮油罐液位
动力转向系统中的空气排放
检查动力转向系统的油压
小结
动力转向装置的检测及注意事项
70分钟
步骤指导
安全教育
10分钟
后记：
教案
授课题目
4.7决策与实施：
转向系的故障处理
审批
签字
月日
月日
授课时数
2
授课
方法
一体化
教具
授课班级
与时间
教学目标
知识目标：
理解转向系统工作原理。
技能目标：
掌握转向系统常见故障的诊断与排除。
教学重点
悬架系统工作原理
教学难点
悬架系统常见故障的诊断与排除
教学内容、方法及过程
附记
一、组织实训教学过程
1、组织在学生穿好工装排队到基地。
2、按组分配工位。
并记好缺勤和实训日志。
3、讲解本次课内容、要求。
4、演示实训内容，强调操作要求和安全。
5、巡回和分别指导，同时布置小组实训报告。
6、小结、评议后带领学生离开基地。
二、实训教学项目
一、任务引入
一汽车驾驶员发现转向变沉，于是开车到4S店进行检修，经过技术人员的检查，初步判断是转向系统故障。
你作为未来的维修人员，现需对相关部件进行拆检，根据维修手册相关要求，在规定时间内完成转向系统各部件的拆检与零部件的更换，完成后，交付验收。
二、任务分析
1．故障现象描述；
2. 故障现象原因分析；
3.排除方法。
利用实训台设置相应的故障现象。
教学内容、方法及过程
附记
三、制定任务完成计划
1、将学生分组讨论任务。
2、结合任务分析学生编写任务完成计划书（解决方案）。
3、教师评价各小组计划可行性。
四、任务决策
1、学生修改任务完成计划（解决方案）。
2、整理、丰富修改后的任务完成计划书形决策案。
五、实施
1、转向沉重故障的诊断与排除
汽车在行驶中，转动转向盘感到沉重费力，转弯后又不能及时回正方向。
2、低速摆头故障的诊断与排除
汽车在低速行驶时，感到方向不稳，产生前轮摆振。
3、高速摆头故障的诊断与排除
汽车行驶中出现转向盘发抖，车头在横向平面内左右摆动、行驶不稳等。
有两种情况：
1）在高速范围内某一转速时出现。
2）转速越高，上述现象越严重。
4、行驶跑偏故障的诊断与排除
汽车直线行驶时，转向盘不居中间位置；必须紧握转向盘，预先校正一角度后，汽车才能保持直线行驶，若稍放松转向盘，汽车会自动向一侧跑偏。
5、单边转向不足故障的诊断与排除
汽车转弯时，有时会出现转向盘左右转动量或车轮转角不等。
三、总结
对学生在实训过程中提出的问题和操作中出现的问题加以总结，并引导学生思考，提高分析问题，解决问题的能力。
将学生5~8人分为一组。
任务计划书和决策案均可视为作业。
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