上海通用别克转向系统故障的诊断与检修邓兴建毕业论文.doc

上海通用别克转向系统故障的诊断与检修邓兴建毕业论文

摘要

本论文主要阐述了上海通用别克轿车转向系统的组成、作用、工作原理及常见故障诊断及排除。根据转向系统结构及工作原理分析转向沉重、低速摆头、直线行驶时自动跑偏、单边转向不足等常见故障的诊断及排除，其中重点分析了转向沉重的几种不同情况。同时提出了对出现的故障进行维修的可行方法，对每个问题都有具体的分析和良好的认识，对所学内容进行了认真的总结归纳，以此进一步掌握别克轿车转向系统的各方面知识，故障原因的系统分析，从而得出良好的诊断方案进而排除。

关键字：别克，转向系统，故障诊断，排除

Abstract

This paper focuses on the Shanghai-GM Buick steering system components, functions, principles and common fault diagnosis and troubleshooting. According to steering system structure and work principle analysis to heavy, low head, straight driving automatic running deviation and unilateral under steer when common failures diagnosis and elimination, which focus on analysis turned heavy in several different situations. Also puts forward to repair the faults that appear feasible methods, analysis of each question has specific and good knowledge of the course seriously summed, to further understand Buick steering system of knowledge, systematic analysis of the failure causes and to obtain good diagnostic program and thus excluded.

Keywords: Buick，steering systems，fault diagnosis，exclude

目录

摘要 I
Abstract II
1 别克转向系统概述 1
1.1 组成 1
1.2 分类 2
1.3 作用及要求 2
2 别克转向系统结构分析及工作原理 3
2.1 转向系统结构分析 3
2.1.1 转向轴和转向管柱的吸能装置 3
2.1.2 齿轮齿条式动力转向器 4
2.1.3 转向传动机构 5
2.2 动力转向系的工作原理 6
3 别克转向系统故障诊断及排除 7
3.1 转向沉重 7
3.2 低速摆头 8
3.3 行驶跑偏 9
3.4 单边转向不足 9
3.5 动力转向系统故障 10
4 别克转向系统检查及维护 12
4.1 动力转向系统的检查 12
4.2 动力转向系统的维护 12
5 结论及展望 14
5.1 结论 14
5.2 展望 14
致谢 15
参考文献 16

19 / 24

1 别克转向系统概述

1.1 组成

汽车转向系统的结构形式有很多种，但都是由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三个基本部分组成，如图1.1所示。
（1）转向操纵机构是驾驶员操纵转向器的工作机构，主要由转向盘、转向轴、万向节、转向传动轴等组成。
（2）转向器是将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。目前应用较广泛的有齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器、蜗杆滚轮式转向器等类型。
（3）转向传动机构是将转向器输出的动力传给车轮，并使左右车轮按照一定关系进行偏转的机构。其按照悬架的类型分为：及独立悬架配用的转向传动机构和及非独立悬架配用的转向传动机构[1]。

图1.1 转向系统的基本组成

1.2 分类

汽车转向系统按转向动力源的不同分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。
（1）机械转向系：以驾驶员体力作为转向能源。
（2）动力转向系：除驾驶员的体力外，还以汽车的动力作为辅助转向能源。

1.3 作用及要求

（1）汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的机构。其作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的意图而适时地改变其行驶方向，并能够承受路面所传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能及行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶[2]。
（2）对转向系的要求：
① 尽可能衰减因路面不平所引起的振动，但此衰减不可达到使驾驶员失去路感。
② 转向时左右转向轮轴线的延长线和后轴延长线应相交于一点。
③ 转向系应有合适的刚度，使汽车对微小的转向修正有快捷的反应。
④ 松开转向盘时，车轮能自动回到直线位置，并能稳定在这个位置上。

2 别克转向系统结构分析及工作原理

2.1 转向系统结构分析

别克轿车转向系统采用的是齿轮齿条式端部输出动力转向系统。此转向系统由转向操纵机构、动力转向器、动力转向泵、动力转向管路、转向传动机构等组成。其动力传递流程是：转向盘→转向柱→动力转向器→转向横拉杆→车轮。
2.1.1 转向轴和转向管柱的吸能装置
（1）转向轴和转向管柱
转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，并传递它们之间的转矩。转向柱管安装在车身上，支承着转向盘。转向轴从转向管柱中穿过，支承在管柱内的轴承和衬套上。转向轴多用无缝钢管制成，它的上部用轴承或衬套支承在转向管柱内，下部支承在下固定支架内的轴承中，轴承下端装有弹簧，可自动消除转向管柱及转向轴之间的轴向间隙。下端及转向万向节相连。
转向管柱的下端压装载下固定支架的孔内。下固定支架用两个螺栓固定在驾驶室底板上。转向管柱上端通过上支架固定在驾驶室前围仪表板上[3]。
（2）安全装置
转向轴和转向柱管的吸能装置有多种形式。其基本结构原理是，当转向轴受到巨大冲击时，转向轴便产生轴向位移，使支架或某些支承件残生塑性变形，从而吸收冲击能量。
（3）工作原理
转向轴分上、下两段，中间用柔性联轴器连接。联轴器的上、下凸缘盘考两个销子及销孔扣合在一起。销子通过衬套及销孔配合。当发生猛烈撞车时，将引起车身、车架产生严重变形，导致转向轴、转向盘等部件后移。及此同时，在惯性作用下驾驶员人体向前冲，致使转向轴上的上、下凸缘盘的销子及销孔脱开，从而缓和了冲击，吸收了冲击能量，有效的减轻了驾驶员的受伤程度。有些汽车转向柱管采用网格状，当人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，网格部分将被压缩而产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害[4]。
2.1.2 齿轮齿条式动力转向器
（1）别克轿车采用是齿轮齿条式动力转向系统。其结构简单，具有自我间隙调整功能，其具体结构如图2.1所示。

图2.1 齿轮齿条式动力转向器分解结构图
1、29常作用扭矩六角螺母 2、30转向横拉杆密封件 3、28 外转向横拉杆总成 4、27 防松六角螺母 5、26转向横拉杆端卡箍 6、25 齿条和齿轮护罩 7、24 护罩卡箍 8、23内转向横拉杆总成 9减震器 10调节器旋塞锁止螺母 11、12油缸管路总成 13、14O 形密封圈 15齿条和齿轮装置总成（局部） 16滚针轴承环总成 17密封件适配器 18固定环 19阀轴密封件 20六角锁止螺母 21防尘罩盖 22减震器环
（2）检修：零件出现裂纹应更换，转向横拉杆、转向齿条在总成修理时应进行隐伤检验;转向齿条的直线度误差不得大于0.30mm;齿面上应无疲劳剥蚀及严重磨损，若出现左右大转角时转向沉重，且又无法调整时应更换。
（3）调整：齿轮齿条式转向器的调整是调整转向齿条及转向齿轮的啮合间隙，也称为转向齿条的预紧度。因结构的差异，调整方法也有所不同。但常见的有两大类：一是改变转向齿条导块及盖之间的垫片厚度来调整转向齿条及转向齿轮轮齿的啮合间隙，完成预紧度；另一种方法是用盖上的调整螺塞改变转向齿条导块及弹簧座之间的间隙值，完成预紧度的调整[5]。
2.1.3 转向传动机构
别克轿车采用独立悬架机构[6]。由于每个转向轮相对车架做独立运动，所以转向桥是断开式的。相应地，转向传动机构中的转向梯形也是断开式的。其具体结构如图2.2所示。

图2.2 别克轿车转向传动机构
别克轿车采用两端输出式的齿轮齿条式转向器，转向器齿条属于转向传动机构的一部分，转向横拉杆的内端通过球头销及齿条铰接，外端通过螺纹及连接转向节的球头销总成相连。如图所示为别克轿车转向器齿条的转向横拉杆，当需要调整前束时，松开锁紧螺母，转动横拉杆体，当达到前束合适值时，再将锁紧螺母锁死。其结构如图2.3所示。

图2.3 别克轿车转向器的转向横拉杆
1堵盖 2球头销 3球头销座 4横拉杆体 5锁紧螺母 6横拉杆接头总成 7防尘套

2.2 动力转向系的工作原理

动力转向系统只是在机械式转向系统的基础上加上了一些动力辅助装置。如图2.4所示 ，转向油泵由曲轴通过皮带驱动并向外输出液压油。转向储油罐有进、出两根油管，通过油管把转向油泵、转向储油罐和转向控制阀三者联接在一起。转向控制阀控制油路的流向。机械转向器和缸体形成左右两个工作腔,它们分别及油道和转向控制阀联接。当汽车直线行驶时，转向控制阀将转向油泵泵出来的油液及油罐相通，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油液及R腔接通，将R腔及油罐接通，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。反之，当汽车向左转向时，驾驶员向左转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的油液及L腔接通，将L腔及油罐接通，在油压的作用下，活塞向上移动，通过传动结构使左、右轮向左偏转，从而实现左转向[7]。

图2.4 动力转向系的工作原理图
1转向操纵机构 2转向控制阀 3机械转向器及转向动力缸总成 4转向传动机构 5转向储油罐 6转向油泵 R转向动力缸右腔 L转向动力缸左腔

3 别克转向系统故障诊断及排除

3.1 转向沉重

汽车在行驶过程中，驾驶员转动转向盘感到沉重费力，转弯或掉头后又不能及时回正方向。
（1）转向沉重的原因
① 转向器方面的原因:转向器缺乏润滑油,转向摇臂及衬套间隙过小或缺油,转向器啮合间隙调整过小,转向器输入轴上下轴承调整过紧,转向轴弯曲或转向轴管凹陷碰撞。
② 转向传动机构的原因:转向节臂变形,各处球销缺乏润滑脂,转向直拉杆或横拉杆弯曲变形,转向节推力轴承调整过紧或损坏。
③ 前桥和车轮方面的原因：轮胎气压不足，转向桥或驱动桥过载，前轮轮毂轴承调整过紧，前轴扭转、变形，前轮定位失准。
（2）转向沉重故障的诊断及排除
① 先把前桥顶起来，转动转向盘，若感觉转向盘变轻，则说明故障部位在前桥、车轮或其他部位。此时应检查轮胎气压，如气压偏低，则应充气使之达到正常值，接下来用前轮定位仪检查前轮定位，还要注意后倾角和前束值，这些都是造成转向沉重的因素。
② 若转向仍然感到沉重，则说明故障在转向器或转向传动机构。如果转向器本身有故障，可以检查转向器是否漏油，检查调整转向器主动轴上下轴承预紧度和啮合间隙，有时还需把转向器解体检查内部有无部件损坏；如果是转向传动机构有故障，则拆下转向摇臂及直拉杆的连接，检查各球头销是否装配过紧或推力轴承是否缺油损坏，各拉杆之间是否弯曲变形等[8]。
③ 经过上述检查，如转向依然沉重，可以检查车桥、车架及转向节臂，看是否有弯曲变形，如果有变形，就要修理或更换。同时也要检查前弹簧，看其是否错位或折断，否则应修整或更换。

3.2 低速摆头

汽车低速直线行驶时，感到方向不稳，产生前轮摆振。
（1）低速摆头的原因
导致汽车低速摆头的原因如下：转向节臂、转向器轴承过松;传动副啮合间隙过大;横、直拉杆球头销磨损严重,前轮毂轴承松旷，前轴弯曲，轮毂轴承间隙过大;前轮毂轴承松旷，前轴弯曲，轮毂轴承间隙过大;车架变形，前轮前束过大;轴承间隙过大，螺栓松动或数量不全。
（2）低速摆头故障的诊断及排除
① 首先检查车辆外观：检查车辆是否装载货物过长，从而引起前轮承载过小；检查后轮胎气压是否过低，若气压过低，应充气使之达到规定值；检查前悬架弹簧是否错位或折断，否则应拆卸修复或更换。
② 由一人转动转向盘, 另一人在车下查看传动机构, 如转向盘转了许多而转向臂不动, 则说明故障在转向器; 如转向臂转动了许多而前轮并不偏转, 则故障在传动机构。如果故障在转向器, 应检查传动副啮合间隙, 必要时进行调整；如果故障在传动机构, 应检查转向臂和直、横拉杆各球头是否过松, 必要时进行调整[9]。
③ 转向盘经过上述检查、调整后仍不稳定,应检查前轴和车架以及轮辋是否变形, 前束是否符合标准规定, 必要时进行调整或修理。
④ 通过以上检查均正常，可把前桥支撑起来，并用手沿转向节轴轴向推拉前轮，凭感觉判断是否松动。若有松动的感觉，可由另一人观察前轴及转向节连接部位。若此处松动，则说明转向节主销及衬套的配合间隙过大或前轴主销孔及主销配合间隙过大，应更换主销及衬套；若此处不松动，则说明前轮轮毂轴承松动，应重新调整轴承的预紧度。

3.3 行驶跑偏

汽车在直线行驶时，转向盘不在居中位置, 必须紧紧握住转向盘，预先校正一个角度后，汽车才能直线行驶，若稍松动转向盘，汽车会自动向一侧跑偏。
（1）行驶跑偏的原因
行驶跑偏的原因有：转向系统机械故障;液压系统中有空气;两前轮轮毂轴承紧度、轮胎气压、钢板弹簧弹力不一致;调整转向器啮合间隙时，不在啮合中间（直线行驶）位置;车架和前轴弯、扭变形，使前轮定位失准[10]。
（2）行驶跑偏故障的诊断及排除
① 检查前轮气压是否一致，如一边过低应充气。
② 如轮胎气压两边相等，而从前面向后看，一边高一边低，应检查低的一边的钢板弹簧是否折断，如没有折断，则是弹簧过软或弧度不够，应予更换。
③ 行驶一段里程后，用手抚摸制动鼓，如个别制动鼓烫手，则说明该轮制动器拖滞，应进行调整。
④ 若以上均属正常, 应对前轮定位进行检查调整。由上可知, 影响汽车操纵和行驶性能的故障因素很多及车桥有关, 分析判断故障时, 必须明确汽车操纵的稳定性主要取决于前轮定位的准确程度。前轮定位调整不准确, 前桥各配合部位松旷, 非独立悬架的前轴的变形, 独立悬架支撑架、摆臂、稳定杆及支撑架的变形, 以及车架的变形, 都会破坏前轮定位的准确性, 产生一系列故障, 影响汽车操纵的稳定性和轻便性。

3.4 单边转向不足

汽车转弯时，有时出现转向盘左右转动量或车轮转角不等。　
（1）单边转向不足的原因 　　
引起单边转向不足的原因主要有转向角限位螺钉位置调整不当、直拉杆弯曲变形、转向摇臂安装位置不对、前钢板弹簧变形等[11]。
（2）单边转向不足故障的诊断及排除
① 检查转向拉杆是否变形，若有变形，应校正；检查悬架弹簧是否变形，钢板弹簧中心螺栓是否断裂，若有变形或断裂，应更换；检查前轴是否变形，若有变形，应校正[12]。
② 若维修后出现转角不足，可把前桥架起，检查转向摇臂安装是否正确。 将转向盘转到回正位置时，看转向轮是否处于直线行驶位置，若不是则应重新安装转向摇臂。
③ 经上述检查均正常，应拆下转向器，检查转向器内部是否有异物卡住，转向器啮合传动副磨损过甚或变形等，并更换相应零部件。

3.5 动力转向系统故障

目前，上海通用别克汽车采用液压式动力转向系统。液压动力转向系的常见故障一般有液压制动部分泄漏,渗入空气、油泵工作不良及操纵失效等引起的转向沉重、跑偏和噪声等[13]。
（1）动力转向沉重的原因及排除
① 分析故障原因：油箱漏油、油管堵塞、油压过低及供油不足;油泵驱动皮带打滑;液压系统中混入空气。
② 排除故障：首先检查转向油液在储液罐中的液面高度，若转向油液液面处于下线或“MIN”线以下，说明转向油液不足，应添加至规定位置;然后检查转向油液储液罐内的滤清器，取下滤清器，观察滤网的状况，若发现滤网过脏，说明滤清堵塞，应清洗。若发现滤网破裂，应更换;最后检查系统中是否会有空气，启动发动机，并使其处于怠速运转，然后来回转动几次转向盘，观察转向油液的状况，若发现转向油液中有泡沫或油液混浊，说明转向系统中有空气混入，应排除。检查转向油泵的进油管是否破裂，若有破裂，应更换。检查各管路接头是否松动，若松动，应紧固。检查转向油泵轴上的密封环是否损坏，若漏油应更换。

（2）动力转向行驶跑偏的原因及排除
① 分析故障原因:油路漏损和过脏导致运动阻滞;分配阀定心弹簧失效,使滑阀偏离中位;流量控制阀或分配阀工作不良及滑阀主阀体台肩间隙调整不当。
② 排除故障：检查油路是否损坏，油液是否脏污，否则应修复、更换;检查流量控制阀或分配阀弹簧是否失效，滑阀开启是否灵活,必要时拆检修复。
（3）动力转向系统有噪音的原因及排除
① 分析故障原因:储油罐内转向油液过低;转向泵损坏或磨损严重;转向泵驱动带打滑;转向系统中进入空气;油管堵塞[14]。
② 排除故障：首先检查转向油液液面，若过低，应添加至规定位置;其次检查储油罐滤网是否堵塞，取下储油管滤网，如发现过脏，说明油液循环不畅，应清洗，若油管路弯曲变形，应更换;接着检查转向油压中是否有空气，打开储油罐盖，启动发动机并使其处于怠速运转，来回转动几次转向盘，观察转向油液中是否有气泡，若有气泡，说明转向油液中混入空气，应排除;然后检查转向油泵驱动部分的情况，用手下压转向油泵的驱动皮带，若下压量过大，说明驱动皮带过松，应调整;最后经上述检查均正确，应拆检转向油泵，检查叶片是否有划痕，检查泵体是否有划痕，根据拆检情况，更换相应的零件。

4 别克转向系统检查及维护

上海通用别克转向系统采用动力转向系统，不仅大大改善了汽车操纵轻便性，还提高了汽车行驶稳定性及安全性。动力转向系统是在机械转向系的基础上加设一套依靠发动机输出动力的转向加力装置而形成的。目前采用齿轮条式动力转向机构。这种转向器结构简单、操纵灵敏性高、转向操纵轻便，而且由于转向器完全封闭的，平时不需检查调整。

4.1 动力转向系统的检查

动力转向液压系统必须保持清洁。每隔一定时间要检查储油罐的液面，如油不足，应添加至标准位置。如果液压油变脏或系统中有污物，按相应的程度冲洗液压系统。如果液压系统特别脏，转向泵和转向器必须在继续使用前完全拆卸，储油罐必须彻底清洗。每隔一定时间就会检查全部油管和接头是否发生渗漏。接头必须拧紧，务必使压板、油管支撑的位置和固定情况良好。在车轮处于正向前方时检查软管，然后将车轮向左和向右转到极限位置，同时查看软管的移动情况。软管如果及车辆其他部件碰触，会造成摩擦或产生磨损，应予以纠正。动力转向系统的软管和硬管不得发生扭曲或硬弯。在管路上软管必须有足够的弯曲部分，以便车辆运转时吸收位移并补偿软管的收缩。液压系统中的空气会造成海绵作用，并在工作时产生噪声。当软管拆下或由于任何原因造成液压油流失时，在重新注油后必须对系统进行排气[15]。

4.2 动力转向系统的维护

（1）定期检查储液罐内动力转向液液面高度。热态时(约66摄氏度，用手摸感觉烫手)，其液面高度必须在冷热标记之间。如果是冷态，则液面高度必须在加冷标记之间。如果液面高度不符合要求，必须加注动力转向液。
（2）动力转向系的清洗、换油及保护。动力转向系的清洗、换油及保护应在有动力转向换油设备的汽车养护中心进行，使用专用设备，用动力转向系统强力清洗剂。首先换出动力转向系统中的旧油，然后用清洗剂清洗动力转向系统，最后用新油(加动力转向保护剂)再次换出动力转向清洗剂，直至换油结束。动力转向系的清洗、换油及保护作业通常应行驶5万km进行一次。这样能确保动力转向系工作更安全更可靠，避免出现早期损坏，延长使用寿命。

5 结论及展望

5.1 结论

通过这次毕业论文，让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。在完成这次毕业论文的过程中，我查阅了大量的资料，在不断的收集、整理资料之后终于完成了这次的毕业论文。总之通过做这次毕业论文让我受益匪浅。
本论文主要了解了汽车转向系统的概要，掌握了上海通用别克转向系的结构特点和工作原理，同时还对转向系的常见故障现象进行诊断及排除。重点研究了转向沉重、行驶跑偏等故障，由故障现象得知可能出现的故障部位，分析故障原因，从而将故障一步步排除掉，进一步将这种分析思路扩展到动力转向系统上。结合自己在校学习的理论知识及实训中的实践相结合，对转向系统可能出现的问题进行思考分析和寻求解决方法，从而提高自身对转向系统的深入认识。

5.2 展望

近年来，随着社会生活的汽车化，汽车的保有量不断增加，由此造成交通情况错综复杂，使得驾驶员转向盘的操作频率增大，这就需要减轻驾驶疲劳，提高操纵的轻便性和灵活性。因此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。至今，汽车转向系统经历了传统机械转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统4个发展阶段，未来则可能向线控动力转向系统发展。目前汽车转向系统正处在液压助力转向系统、电液助力转向系统向电动助力转向系统发展的过渡阶段。正因为如此，让我对未来的汽车行业也充满了信心。熟悉汽车转向系统，熟练掌握现代化汽车转向系统的结构、工作原理、诊断和维修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。

致谢

本论文在宋老师的悉心指导下完成的，他严谨治学态度令我深感钦佩，三个月来对我学习上的帮助使我终身难忘，在论文完成之际表示衷心的感谢和诚挚的敬意。
感谢湖北汽车工业学院提供此课题，给我提供了一个了解上海通用别克转向系统故障诊断及排除的机会。感谢汽车教研室的老师们，为我提供了良好的学习研究环境！他们诲人不倦的敬业，深深的感染了我。从他们身上我学会了该如何去做汽车专业研究，并体会到了汽车专业研究的真正意义和价值。他们不但是传授知识的导师，同时也是传授人生观、价值观的良师益友。
另外感谢我的父母，他们辛勤培养教育我，为我提供经济和精神上的支持，我会以更加努力的学习和工作来报答他们的养育之恩。
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参及论文答辩的各位老师表示深深感谢。
仅以此文献给所有曾经关心和帮助过我的老师和朋友们!

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