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汽车底盘转向系原理及常见故障分析摘要在汽车行驶中,转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽 车的行驶方向,从而实现自己的行驶意图。在现代汽车上,转向系统是必不可少 的最基本的系统之,它也是决定汽车主动安全性的关键总成,如何了解汽车的 转向特性,使汽车具有良好的操纵性能,对汽车转向系的故障进行诊断和分析,始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职 业化、车流密集化的今天,针对更多不同的驾驶人群显得尤为重要。本文主要是通过方向盘和我们的爱车进行分析,除了驾驶室裸露的一部分转 向管柱外,在仪表盘下面,一直延伸到汽车前桥,还有转向系统的主要执行机构:转向器及其它附件。汽车转向系常见的故障有:转向盘自由转动量过大、转向沉重、自动跑偏、前轮摆振等。这些故障现象通常为综合性故障,除与转向系统有关外,还可能与 轮胎、悬架、车身等有关。关键词 转向系/工作原理/故障诊断/排除Chassis steering system fault analysis principles and commonABSTRACTDriving in the car,the steering movement is the most basic movement.We are manipulated and controlled through the steering wheel to the direction of car travel in order to achieve their travel intentions.In the modern automobile,the steering system is essential for the most basic systems in the world,it is decided to vehicle active safety critical assembly,how to understand the car steering characteristics,the manipulation of the automobile with good performance,the car steering system fault diagnosis and analysis of the various car manufacturers has always been an important issue and research institutions.Especially in the high-speed vehicle,the driver of non-professional,traffic-intensive technology of today,Driving for a wider range of people is very important.This article is the car through the steering wheel and our analysis,in addition to the cab outside the exposed part of the steering column,in the instrument panel below has been extended to the auto front axle,as well as the main executing agency steering system:steering gear and other accessories.Automotive steering system common faults are:the steering wheel free rotation excessive,steering heavy,automatic deviation,the shimmy and so on.These failures are usually an integrated fault,except with the steering system on,but also may be related to tires,suspension,body and other relevant.KEY WORDS Steering,System,Troubleshooting for the working,principleii目录中文摘要.I英文摘要.II!前言.12转向系的功用、类型.22.I功用.22.2类型.23转向系的基本组成和工作原理.23.1转向系基本组成.23.1.1机械转向器.33.1.2转向操纵机构.63.1.3转向传动机构.83.2转向系工作原理及参数和转向理论.143.2.1转向系工作原理.143.2.2转向系的参数和转向理论.154转向系的故障诊断.174.1转向沉重.174.2 低速摆头.184.3 高速摆头.194.4 行驶跑偏.204.5单边转向不足.21结论.23III致谢.24参考文献.25IV1前言传统的汽车转向系统是机械系统,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机 械转向的基础上,通常根据机械式转向器形式可以分为:齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较 大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的,目前大部分低端轿车采用的就 是齿轮齿条式转向系统。从上世纪四十年代起,为减轻驾驶员体力负担,在转向系统基础上增加了液 压助力系统HPS(hydraulic power steering),它是建立在机械系统的基础之上 的,额外增加了一个液压系统,一般有油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力 装置和控制阀。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛反用。现在液压助力转 向系统在实际中应用的最多,根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。这个助力 转向系统最重要的新功能是液支持转向的运动,因此可以减少驾驶员作用在方 向盘上的力。虽然传统转向系统工作最可靠,但是也存在很多固有的缺点,传统转向系统 由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷:汽车 的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重;转向传动比固定,使汽车转向响成 特性随车速、侧向加速度等変化而変化,驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值 和相位的変化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。这就変相地增 加了驾驶员的操纵负担,使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患;液压助力转 向系统经济性差,一般轿车每行驶百公里要多消耗0.30.4升的燃料；另外,存在液压油泄漏问题,对环境造成污染,在环保性能被日益强调的今天,无疑是 一个明显的劣势。12转向系的功用、类型2.I功用转向系是指由驾驶员操纵,能实现转向轮偏转和回位的套机构。当汽车需 要改変行驶方向时,必须使转向轮绕主销轴线偏转一定角度,直到新的行驶方向 符合驾驶员的要求时,再将转向轮恢复到直线行驶的位置。转向系的功用是按照驾驶员的意愿改変汽车的行驶方向和保持汽车稳定的 直线行驶。2.2类型汽车转向系按转向动力源的不同分为转向系和动转向系两大类。转向系以驾驶员的体力作转向动力源。动转向系除了驾驶员的体力外,还 以汽车的动力作为辅助转向能源,又可以分为液压式、气压式和电动式的动转 向系。3转向系的基本组成和工作原理3.1 转向系基本组成汽车转向系由转向操纵机构、机械转向器和转向传动机构三大部分组成,其 具体组成如图10-1所示。转向操纵机构包括转向盘、转向轴、万向节、转向传 动轴;机械转向器有多种类型,轿车上常采用齿轮齿条转向器;转向传动机构包 括转向摇（垂）臂、转向直（纵）拉杆、转向节臂、转向梯形臂、转向横拉杆等。图3-1转向系示意图1转向盘2转向轴3转向万向节4转向传动轴5转向器6转向摇臂27转向直拉杆8转向节臂9左转向节10左转向梯形臂 n转向横拉杆 12-右转向梯形臂13右转向节3.1.1 机械转向器（-）转向器概述1.功用转向器是转向系屮的降速增矩传动装置,其功用是增大由转向盘传到转向节 的,并改変的传动方向。2.类型按转向器中的传动副的结构形式分,可以分为循环球式、齿轮齿条式、蜗杆 曲柄指销式、蜗杆滚轮式等几种。3.转向器的传动效率1）定义转向器传动效率是指转向器输出功率与输入功率之比。当功率由转向盘输 入,从转向摇臂输出时,所求得的传动效率称为正传动效率;反之,转向摇臂受 到道路冲击而传到转向盘的传动效率则称为逆效率。2）按传动效率分类按传动效率的不同,转向器还可以分为可逆式转向器、极限可逆式转向器和 不可逆式转向器。可逆式转向器是指正、逆传动效率都很高的转向器。这种转向器有利于汽车 转向后转向轮的自动回正,转向盘“路感”很强,但也容易在坏路行驶时出现“打 手”,所以主要应用于经常在良好路面行驶的车辆。极限可逆式转向器是指正传动效率远大于逆传动效率的转向器。这种转向器 能实现汽车转向后转向轮的自动回正,但“路感”较差,只有当路面冲击很大 时才能部分地传到转向盘,主要取用于中型以上的越野汽车、矿用自卸汽车等。不可逆式转向器是指逆传动效率很低的转向器,这种转向器使驾驶员不能得 到路面的反馈信息,没有“路感”,而且转向轮也不能自动回正,所以很少采用。（二）转向器的结构、原理和检修1）结构、原理3图3-2齿轮齿条式转向器1调整螺塞2罩盖3压簧4压簧垫块5转向齿条6齿轮轴7球轴 承8转向器壳体9转向齿轮10滚柱轴承 H转向横拉杆12拉杆支架 13转向节图3所示为转向器,它主要由转向器売体8、转向齿轮9、转向齿条5 等组成。转向器通过转向器壳体8的两端用螺栓固定在车身（车架）上。齿轮轴 6通过球轴承7、滚柱轴承10垂直安装在壳体中,其上端通过花键与转向轴上的 万向节（图中未画出）相连,其下部分是与轴制成一体的转向齿轮9。转向齿轮 9是转向器的主动件,它与相啮合的从动件转向齿条5水平布置,齿条背面装有 压簧垫块4。在压簧3的作用下,压簧垫块4将齿条5压靠在齿轮9上,保证二 者无间隙啮合。调整螺塞1可用来调整压簧的预紧。压簧3不仅起消除啮合间 隙的作用,而且还是个弹性支承,可以吸收部分振动能量,缓和冲击。转向齿条5的中部（有的是齿条两端,如图10-3b所示）通过拉杆支架12 与左、右转向横拉杆11连接。转动转向盘时,转向齿轮9转动,与之相啮合的 转向齿条5沿轴向移动,从而使左、右转向横拉杆带动转向节13转动,使转向 轮偏转,实现汽车转向。齿轮齿条式转向器结构简单,可靠性好,也便于独立悬架的布置;同时,由 于齿轮齿条直接啮合,转向灵敏、轻便。所以在各类型汽车上的应用越来越多。4提示:为了掌握齿轮齿条式转向器的基本结构,此处可观看课件、录像或分解的 实物2）检修零件出现裂纹皮更换,转向横拉杆、转向齿条在总成修理时后进行隐伤检 验。转向齿条的直线度误差不得大于0.30n）联齿面上后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 法调整时反更换。3）调整齿轮齿条式转向器的调整是调整转向齿条与转向齿轮的啮合间隙,也称为转 向齿条的预紧。因结构的差异,调整方法也有所不同。但常见的有两类:是 改変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啮合 间隙,完成预紧的调整,如图3-1-2所示;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,完成预紧的调整,如图3-3所示。转向器壳体2导块3盖4 导块压紧弹簧5 固定螺母6盖与売体间间隙5图3-4预紧调整机构（二）1 调整螺塞2罩盖3压簧4压簧垫块5转向齿条6齿轮轴7球轴 承8转向器壳体9转向齿轮10滚柱轴承对于第一种结构形式,其预紧的调整步骤是:先不装弹簧以及盖之间的垫 片,进行X值的调整,使转向齿轮轴上的转动矩为12N叱 然后用厚薄规 测量X值;在X值上加0.050.13mm,此值就是皮加垫片的厚度,也就是转向 齿条和转向齿轮合格的啮合间隙所要求的垫片厚度。对于第二种结构形式,其预紧的调整步骤是:先旋转盖上的调整螺塞,使 弹簧座与导块接触,再将调整螺塞旋出30。60。之后,检查转向齿轮的转动 矩,如此重复操作,直至转向齿轮的转动距符合原厂规定,最后紧固锁紧螺母。3.1.2 转向操纵机构1.功用转向操纵机构的功用是产生转动转向器所必需的操纵,并具有一定的调节 和安全性能。转向操纵机构要将驾驶员操纵转向盘的传给转向器,同时为了驾驶员的舒 适驾驶,还要求转向操纵机构可以进行调节,以满足不同驾驶员的需求;为了防 止车辆撞击后对驾驶员的损伤,还要求转向操纵机构具有一定的安全保护装置。2.组成如图3-2-1所示,转向操纵机构一般由转向盘1、上转向轴总成n、转向管 柱9、转向传动轴27、转向万向节叉总成20、滑动叉万向节总成28等组成。转 6向盘1由塑料制成,内有钢制骨架,通过花键将转向盘毂与上转向轴11相连,用螺母18固定,上转向轴上端支承在衬套12内,下端支承在轴承13中,由孔 用弹性挡圈14和轴用钢丝挡圈16进行轴向定位。转向管柱9下端压配在下固定 支架8中,并通过两个螺栓将下固定支架紧固在驾驶室地板上;上端通过橡胶套 3、盖板2,由两个螺栓固定在驾驶室仪表板上。弹簧41可消除转向管柱与上转 向轴间的轴向间隙。下端的转向万向节叉20通过花键与转向器的转向螺杆相连接,滑动叉28 通过内花键与转向传动轴27的外花键相连,转向传动轴可轴向移动,以适成驾 驶室与车架的相对位移。滑动叉一端焊有塞片,另一端装油封29和防尘套30 防止灰砂和泥水进入,并由滑脂嘴31对滑动叉与转向传动轴的花键进行润滑。十字轴19有两个,上装滑脂嘴23,润滑4个滚针轴承21,由弹性挡圈22 固定在万向节叉上。万向节叉的结构与滑动叉基本相同,只是多一锁紧螺栓与上 端的万向节叉和上转向轴相连。7图3-5 CA1091型汽车转向操纵机构1转向盘总成2盖板3橡胶套4、24螺栓5、26、40弹簧垫圈6、39-垫圈7、18、25-螺母8-下固定支架9-转向管柱10-楔形螺母 H-上转向 轴12-衬套13-球轴承14、22-孔用弹性挡圈15-轴承挡圈16-轴用钢丝 挡圈17-平垫圈19-十字轴20-转向万向节叉21-滚针轴承总成23、31-滑脂嘴总成27-转向传动轴28-转向万向节滑动叉29-油封30-防尘套 32-喇叭按钮盖33-搭铁接触板总成34-接触弹簧35-接触罩36-电刷总成 37-集电环总成38-螺钉41-弹簧3.1.3转向传动机构（一）转向传动机构的功用转向传动机构的功用是将转向器输出的和运动传给转向轮,使两侧转向轮 偏转以实现汽车转向,并保证左右转向轮的偏转角按一定关系変化。（二）转向传动机构的组成、构造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如图3-3-1所示,它一般由转向摇臂2、转向直拉杆3、转向节臂4、两个梯形臂5和转向横拉杆6等组成。各杆件之间 都采用球形较链连接,并设有防止松动、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙等的 结构。当前桥仅为转向桥时,由左、右梯形臂5和转向横拉杆6组成的转向梯形 般布置在前桥之后,如图3-3-la所示,称为后置式;这种布置简单方便,且后 置的横拉杆6有前面的车桥做保护,可避免直接与路面障碍物相碰撞而损坏。当 发动机位置较低或前桥为转向驱动桥时,往往将转向梯形布置在前桥之前,如图 3-3-lb所示,称为前置式。若转向摇臂2不是在汽车纵向平面内前后摆动而是 在与路面平行的平面内左右摆动（如北京BJ202ON型汽车）,则可将转向直拉杆 3横向布置,并借球头销直接带动转向横拉杆6,从而推动左右梯形臂5转动,如图3-3-lc）所示。81转向器2转向摇臂3转向直拉杆4转向节臂5转向梯形臂6转向横拉杆1）转向摇臂如图3-3-2所示为常见转向摇臂的结构形式,其大端具有三角细花键锥形 孔,用以与转向摇臂轴外端相连接,并用螺母固定;其小端带有球头销,以便与 转向直拉杆做空间较链连接。转向摇臂安装后从屮间位置向两边摆动的角度应大 致相等,故在把转向摇臂安装到摇臂轴上时,二者相反的角度位置成正确。为此,常在摇臂大孔外端面上和摇臂轴的外端面上各刻有短线,或是在二者的花键部分 上都少铳个齿作为装配标记。装配时应将标记对齐。图3-7转向摇臂1转向摇臂轴2-转向摇臂3-球头销2）转向直拉杆如图3-3-3所示为解放CA1092型汽车的转向直拉杆。直拉杆体由两端扩大 的钢管制成,在扩大的端部里,装有由球头销、球头座、弹簧座、压缩弹簧和螺 塞等组成的球餃链。球头销的锥形部分与转向摇臂连接,并用螺母固定;其球头 部分的两侧与两个球头座配合,前球头座靠在端部螺塞上,后球头座在弹簧的作 用下压靠在球头上,这样,两个球头座就将球头紧紧夹持住。为保证球头与座的 9润滑,可从汕嘴注入润滑脂。拆装时供球头出入的直拉杆体上的孔口用油封垫的 护套盖住,以防止润滑脂流出和污物侵入。压缩弹簧能自动消除因球头与座磨损而产生的间隙,弹簧座的小端与球头座 之间留有不大的间隙,作为弹簧缓冲的余地,并可限制缓冲时弹簧的压缩量（防 止弹簧过载）。止匕外,当弹簧折断时此间隙可保证球头销不致从管孔中脱出。端 部螺塞可以调整此间隙,调整间隙的同时也调整了前弹簧的预紧度,调好后用开 口销固定螺塞的位置,以防松动。图3-8CA1092型转向直拉杆卜端部螺塞2球头座3压缩弹簧4弹簧座5、8油嘴6一座塞7一直拉杆体 9转向节臂球头销10油封垫11一油封垫护套12转向摇臂13球头销3）转向横拉杆如图3-3-4a）所示为解放CA1092型汽车转向横拉杆,横拉杆体用钢管制成,其两端切有螺纹,一端为右旋,一端为左旋,与横拉杆接头旋装连接。两端接头 结构相同,如图3-3-4b）所示。接头的螺纹孔壁上开有轴向切口,故具有弹性,旋装到杆体上后可用螺栓夹紧。旋松夹紧螺栓以后,转动横拉杆体,可改変转向 横拉杆的总长度,从而调整转向轮前束。在横拉杆两端的接头上都装有球头销等零件组成的球形较链。球头销的球头 部分被夹在上、下球头座内,球头座用聚甲醛制成,有较好的耐磨性。球头座的 形状如图3-3-4c）所示。装配时上、下球头座凹凸部分互相嵌合。弹簧通过弹簧 座压向球头座,以保证两球头座与球头的紧密接触,在球头和球头座磨损时能自 动消除间隙,同时还起缓冲作用。弹簧的预紧由螺塞调整。球较上部有防尘罩,以防止尘上侵入。球头销的尾部锥形柱与转向梯形臂连接,并用螺母固定、开10销锁紧。图3-9 CA1092型汽车转向横拉杆 a）转向横拉杆b）接头c）球头座 1限位销2球头座3防尘罩4防尘垫5螺母6开口销7夹紧螺栓 8横拉杆体9、11横拉杆接头10球头销12弹簧座13弹簧14螺塞4）转向节臂和梯形臂解放CA1092型汽车的转向节臂和梯形臂如图3-3-5所示,转向横拉杆通过转 向节臂与转向节相连。转向横拉杆两端经左、右梯形臂与转向节相连。转向节臂 和梯形臂带锥形柱的一端与转向节锥形孔相配合,用键防止螺母松动。臂的另 端带有锥形孔,与相成的拉杆球头销锥形柱相配合,同样用螺母紧固后插入开口 销锁住。11图3-10 CA1092型汽车转向节臂和梯形臂1左转向梯形臂2转向节3锁紧螺母4开口销5转向节臂6键2.与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时,由于每个转向轮都需要相对于车架（或车身）作独 立运动,所以,转向桥必须是断开式的。与此同时,转向传动机构屮的转向梯形 也必须分成两段或三段。图3-3-6所示为几种独立悬架配用的转向传动机构示意 图。其中3-3-6a）、b）所示的机构与循环球式转向器配用,图3-3-6c）、d）所示 的机构与齿轮齿条式转向器配用。121转向摇臂2转向直拉杆3左转向横拉杆4右转向横拉杆5一左梯形臂 6右梯形臂7摇杆8悬架左摆臂9悬架右摆臂10齿轮齿条式转向器(三)转向传动机构的检修1.检查1)转向摇臂的检查(1)用磁力探伤法检查转向摇臂是否有裂纹,若有裂纹皮更换。(2)检查转向摇臂上端的锯齿花键有无磨损、损坏,若有成更换。(3)检查转向摇臂的锁紧螺母,其螺纹不成有损伤,否则成更换。(4)检查转向摇臂下端和转向拉杆球头销的连接皮牢固、可靠,切不可松 旷,否则应修复。2)转向拉杆的检查(1)横拉杆杆体有无裂纹、弯曲,其直线度误差一般2mm,否则成校直,直拉杆8字孔磨损不超过2mm(2)各螺纹部位不成有损坏,与螺塞配合不松旷,否则成更换。(3)球头销、球座体及钢碗无裂纹、不起槽;球头销颈部磨损不超过1mm,球面磨损失圆0.50mm,螺纹完好;弹簧不成有弹减弱或折断。(4)防尘装置成齐全有效。3)转向节臂和梯形臂的检查(1)转向节臂和梯形臂是否有裂纹,若有成更换。(2)检查两端部的固定与连接部位不成有松动,要求牢固、可靠。134)转向减振器(桑塔纳轿车)的检查(1)检查是否漏油,若渗漏严重,反更换或分解修理,更换密封圈等零件。(2)察看支承是否开裂,若有成更换。(3)检查减振器的工作行程,必须拆下来试验。Lmax=556nlm,Lmin=344.5mm,最大阻尼载荷560N,最小阻尼载荷!80No5)转向臂及横拉杆的检查(1)松脱、松旷和损伤:检查槽形螺母是否松脱,如松脱后予拧紧。同时,也成检查开口销、盖等的装配情况。(2)使转向盘从直行状况向左、向右方向反复转过60。左右,此时检查横 拉杆、转向臂等是否松脱、松旷。2.转向拉杆球头销预紧度的调整(1)组装横、直拉杆总成时,注意在球头销、球碗表面涂抹润滑油。(2)组装直拉杆时,用弯头扳手将调整螺塞拧到底后,再退回1/4圈左右,并使开口销孔对准,然后穿入开口销锁止螺塞,如图10-27所示。图3-12转向拉杆球头销预紧度的调整(3)组装横拉杆时,将螺塞拧到底,再退回1/41/2圈,装上开口销锁止螺塞。测试题:L实操并说明转向传动机构如何检修。3.2转向系工作原理及参数和转向理论3.2.1 转向系工作原理汽车转向时,驾驶员转动转向盘,通过转向轴、转向节和转向传动轴,将转 向矩输入转向器。转向器中有12级啮合传动副,具有降速增矩的作用。转 向器输出的转矩经转向摇臂,再通过转向直拉杆传给固定在左转向节上的转向节 14臂,使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。左、右转向梯形臂的一端分 别固定在左、右转向节上,另一端则与转向横拉杆作球较链连接。当左转向节偏 转时经左转向梯形臂、转向横拉杆和右转向梯形臂的传递,右转向节及装于其上 的右转向轮随之绕主销同向偏转一定的角度。左、右转向梯形臂和转向横拉杆构成转向梯形,其作用是在汽车转向时,使 左、右转向轮按一定的规律进行偏转。3.2.2转向系的参数和转向理论1.转向系角传动比1）定义转向系角传动比是指转向盘的转角与转向盘同侧的转向轮偏转角的比值,一 般用iw表示。转向系角传动比是转向器角传动比il和转向传动机构角传动比!2 的乘积。转向器角传动比是转向盘转角和转向摇臂摆角之比。转向传动机构角传 动比是转向摇臂摆角与同侧转向轮偏转角之比。2）对转向的影响转向系角传动比越大,增矩作用加大,转向操纵越轻便,但由于转向盘转的 圈数过多,导致操纵灵敏性变差,所以转向系角传动比不能过大。而转向系角传 动比太小又会导致转向沉重,所以转向系角传动比既要保证转向轻便,又要保证 转向灵敏。但转向系很难做到这点,所以越来越多的车辆采用动转向系。2.转向盘的自由行程1）定义转向盘的自由行程是指转向盘在空转阶段的角行程,这主要是由于转向系各 传动件之间的装配间隙和弹性変形所引起的。由于转向系各传动件之间都存在着 装配间隙,而且这些间隙将随零件的磨损而增大,因此在一定的范围内转动转向 盘时,转向节并不马上同步转动,而是在消除这些间隙并克服机件的弹性変形后,作相反的转动,即转向盘有一空转过程。2）对转向的影响转向盘自由行程对于缓和路而冲击及避免驾驶员过于紧张是有利的,但过大 的自由行程会影响转向灵敏性。所以汽车维护中后定期检查转向盘自由行程。般汽车转向盘的自由行程应不超过10。15。,否则应进行调整。153.转向时车轮运动规律汽车在转向行驶时,要求车轮相对于地面作纯滚动,否则如果有滑动的成分,车轮边滚边滑会导致转向行驶阻增大,动损耗,油耗增加,也会导致轮胎磨 损增加。汽车转向时,内侧车轮和外侧车轮滚过的距离是不等的。对于一般汽车而言,后桥左右两侧的驱动轮由于差速器的作用,能够以不同的转速滚过不同的距离。但前桥左右两侧的转向轮要滚过不同的距离,保证车轮作纯滚动就要求所有车轮 的轴线都交于一点方能实现。此交点称为汽车的转向中心,如图3-4-1所示。汽车转向时内侧转向轮偏转角B大于外侧转向轮偏转角Q。Q与B的关系是:皿加目式中:B两侧主销中心距（可近似认为是转向轮轮距）；L汽车轴距。图3-13汽车转向示意图这一关系是由转向梯形保证的。所有汽车转向梯形的设计实际上都只能保证在 定的车轮偏转角范围内,使两侧车轮偏转角大体上接近以上关系式。从转向中心。到外侧转向轮与地面接触点的距离用称为汽车转弯半径。转弯 半径愈小,则汽车转向所需要场地就愈小,汽车的机动性也愈好。当外侧转向 轮偏转角达到最大值Q ma、时,转弯半径最小。测试题:L对照模型或实物,说出转向系的基本组成和动传递路线。164转向系的故障诊断转向系在使用过程中由于维护调整不当、磨损、碰撞变形等原因,会使转向器过紧、转 向传动机构和转向操纵机构松旷、变形、发卡等,从而造成转向沉重、行驶跑偏、单边转向 不足、低速摆头、高速摆头等故障。4.1转向沉重1.故障现象汽车在行驶中,转动转向盘感到沉重费,转弯后又不能及时回正方向。2.故障原因1)转向器方面的原因(1)转向器缺乏润滑油。(2)转向轴弯曲或转向轴管凹陷碰擦,有时会发出“吱吱”的摩擦声。(3)转向摇臂与衬套配合间隙过小或无间隙。(4)转向器输入轴上下轴承调整过紧,或轴承损坏受阻。(5)转向器啮合间隙调整过小。2)转向传动机构的原因(1)各处球销缺乏润滑油。(2)转向直拉杆和横拉杆上球销调整过紧,压紧弹簧过硬或折断。(3)转向直拉杆或横拉杆弯曲変形。(4)转向节主销与衬套配合间隙过小,或衬套转动使油道堵塞,润滑油无 法进入,使衬套与转向节主销烧蚀。(5)转向节止推轴承调整过紧或缺少润滑油或损坏。(6)转向节臂变形。3)前桥(转向桥)和车轮方面的原因(1)前轴变形、扭转,引起前轮定位失准。(2)轮胎气压不足。(3)前轮轮毂轴承调整过紧。(4)转向桥或驱动桥超载。4)其他部位的原因(1)车架弯曲、扭转変形。(2)前钢板弹簧或是前悬架変形。17（3）前轮定位不正确。3.诊断与排除1）顶起前桥,转动转向盘,若感到转向盘变轻,则说明故障部位在前桥、车轮或其他部位。此时后首先检查轮胎气压,如气压偏低,则反充气使之达到正 常值,接下来取用前轮定位仪检查前轮定位,尤其成注意后倾角和前束值,如果 是因为前束过大造成的转向沉重,同时还能发现轮胎有严重的磨损。2）若转向仍感沉重,说明故障在转向器或转向传动机构,可进步拆下转 向摇臂与直拉杆的连接,此时若转向変轻,说明故障在转向传动机构,后检查各 球头销是否装配过紧或止推轴承是否缺油损坏,各拉杆是否弯曲変形等,通常检 查时,可用手扳动两个车轮左右转动察看各传动部分,并转动车轮检查车轮轴承 松紧度。3）拆下转向摇臂后,若转向仍沉重。则转向器本身有故障,可检查转向器 是否缺油,转动转向盘时倾听有无转向轴与柱管的碰擦声,检查调整转向器主动 轴上下轴承预紧度和啮合间隙,转向摇臂轴转动是否发卡等,如不能解决就将转 向器解体检查内部有无部件损坏。4）经过上述检查,如仍不见减轻,可检查车桥、车架或下控制臂（独立悬 架式）与转向节臂,看其有无変形,如发现変形,质予修整或更换。同时检查前 弹簧（板簧或螺旋弹簧）,看其是否折断,否则成更换。4.2低速摆头1.故障现象汽车在低速行驶时,感到方向不稳,产生前轮摆振。2.故障原因1）转向器传动副啮合间隙过大。2）转向传动机构横、直拉杆各球头销磨损松旷、弹簧折断或调整过松。3）转向节主销与衬套的配合间隙过大或前轴主销孔与主销配合间隙过大。4）前轮轮毂轴承装配过松或紧固螺母松动。5）后轮胎气压过低。6）车辆装载货物超长,使前轮承载过小。7）前悬架弹簧错位、折断或固定不良。183.诊断与排除1）外观检查（1）检查车辆是否装载货物超长,而引起前轮承载过小。（2）检查后轮胎气压是否过低,若轮胎气压过低,取充气使之达到规定值。（3）检查前悬架弹簧是否错位、折断或固定不良,若错位反拆卸修复;若 折断后更换;若固定不良,反按规定矩拧紧。2）检查转向盘自由行程（1）由一人握紧转向摇臂,另一人转动转向盘,若自由行程过大,说明转 向器啮合传动副间隙过大,反调整。（2）放开转向摇臂,仍有一人转动转向盘,另一人在车下观察转向拉杆球 头销,若有松旷现象,说明球头销或球碗磨损过甚、弹簧折断或调整过松,取先 更换损坏的零件,再进行调整。3）通过以上检查均正常,可支起前桥,并用手沿转向节轴轴向推拉前轮,凭感觉判断是否松旷。若有松旷感觉,可由另一人观察前轴与转向节连接部位。（1）若此处松旷,说明转向节主销与衬套的配合间隙过大或前轴主销孔与 主销配合间隙过大,反更换主销及衬套。（2）若此处不松旷,说明前轮毂轴承松旷,成重新调整轴承的预紧度。4.3高速摆头1.故障现象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 下面两种情况: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。2.故障原因1）转向轮动不平衡。2）前轮定位不正确。3）车轮偏摆量大。4）转向传动机构运动干涉。5）车架、车桥变形196)悬架装置出现故障:左右悬架刚度不等、弹簧折断、减振器失效、导向装置失效等。3.诊断与排除1)外观检查(1)检查减振器是否失效,若漏油或失效,后更换。(2)检查左右悬架弹簧是否折断、刚度是否一致,若有折断或弹减弱,成更换。(3)检查悬架弹簧是否固定可靠,转向传动机构有无运动干涉等,若有成 排除。2)支起驱动桥,用三角架塞住非驱动轮,起动发动机并逐步使汽车换入高 速档,使驱动轮达到车身摆振的车速。(1)若此时车身和转向盘出现抖动,说明传动轴严重弯曲或松旷,转向轮 动不平衡或偏摆量大(前驱动)。(2)若此时车身和转向盘不抖动,说明故障在车架、车桥変形或前轮定位 不正确。3)检查前轮是否偏摆(1)支起前桥,在前轮轮辆边上放划针,慢慢地转动车轮,察看轮辆是 否偏摆过大,若轮辆偏摆量过大,反更换。(2)拆下前轮,在车轮动平衡仪上检查前轮的动平衡情况,若不平衡量过 大,反加装平衡块予以平衡。4)经上述检查均正常,反检查车架、车桥是否変形,并用前轮定位仪检查 调整前轮定位。4.4行驶跑偏1.故障现象汽车直线行驶时,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,汽车会自动向侧跑偏。2.故障原因1)左右前轮气压不相等或轮胎直径不等。2)两前轮的定位角不等。203）两前轮轮毂轴承的松紧度不等。4）前束过大或过小。5）前桥（整轴式）弯曲変形或下控制臂（独立悬架式）安装位置不一致。6）前后车轴不平行。7）车架変形或左右轮距相差太大。8）边车轮制动拖滞。9）转向轴两侧悬架弹簧弹不等。3.诊断与排除1）外观检查（1）检查左、右两前轮轮胎气压是否一致,若不一致,反按规定充气,使 两前轮轮胎气压保持一致。（2）检查左、右两前轮轮胎的磨损程度,若磨损程度不一致,反更换磨损 严重的轮胎。（3）检查左、右两前轮轮胎的花纹是否一致,若花纹不一致,反更换轮胎,使花纹一致。（4）将汽车停放在平坦的地面上,察看汽车前部高度是否一致,若高度不 一致,说明悬架弹簧折断或弹不一致,反更换。2）用手触摸跑偏一方的车轮制动鼓和轮毂轴承部位,感觉温度情况。（1）若感觉车轮制动鼓特别热,说明该轮制动器间隙过小或制动回位不彻 底,后检查调整。（2）若感觉轮毂特别热,说明该轮轴承过紧,成重新调整轴承预紧度。3）测量前后桥左右两端中心的距离是否相等,若不相等,说明轴距短的一 边钢板弹簧错位,车轴或半轴套管弯曲等,反检查维修。4）用前轮定位仪检查前轮定位是否正确,若不正确,反调整。4.5单边转向不足1.故障现象汽车转弯时,有时会出现转向盘左右转动量或车轮转角不等。2.故障原因1）转向摇臂安装位置不对。212)转向角限位螺钉调整不当。3)前钢板弹簧、骑马螺栓松动,或中心螺栓松动。4)直拉杆弯曲变形。5)钢板弹簧安装时位置不正,或是中心不对称的前钢板弹簧装反。3.诊断与排除诊断这类故障,主要根据使用维修情况1)若汽车转向原来良好,由于行驶中的碰撞而造成转向角不足或边大 边小时,反检查直拉杆、前轴、前钢板弹簧有无変形和中心螺栓是否折断等现象。2)若维修后出现转角不足,可架起前桥,先检查转向摇臂安装是否正确。将转向盘从左边极限位置转到右边极限位置,记住总圈数,再回转总圈数的一半,察看转向轮是否处于直线行驶位置,如不是则成重新安装转向摇臂。(1)若左右转向角不等,则成相以调整。(2)当前轮转向已靠到转向限位螺栓时,最大转向角还不够,则转向限位 螺栓过长,以予调整或更换。(3)如前钢板弹簧中心不对称,则应检查是否装反。22结论现代汽车维修技术的科技含量已越来越高,从电子产品在汽车上的应用,到 现代汽车诊断设备的使用、互联网在汽车维修资讯上的取用,以及维修管理软件 在汽车维修企业发挥的作用等,处处体现现代汽车维修的高科技特征。汽车维修 已不再是简单的零件修复,准确无误地诊断出故障所在,是现代汽车维修的最高 境界。在加入世贸组织的新形势下,重视汽修企业自身素质的提高、改変汽修经 营的原有方式,才能使我国汽车维修业获得较快发展。23致谢在论文完成之际,我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。在我 撰写论文的过程中,指导老师倾注了大量的心血和汗水,无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面,还是在论文的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了 X老师悉心细致的教询和无私的帮助,特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益,在此表示真诚地感谢和深 深的谢意。在论文的写作过程中,也得到了许多同学的宝贵建议,同时还到许多在工作 过程中许多同事的支持和帮助,在此并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示 衷心地感谢!24参考文献1高玉民,汽车转向系统及离合器模糊控制方法的硏究 重庆交通学院20042杨成,中国汽车零部件行业发展模式研究 吉林大学20073郭少林,汽车转向系统的开发吉林大学20074王于,合肥汽车客运总公司发展战略研究 合肥工业大学20075谭飞,哈尔滨成功汽车维修有限公司发展战略案例 哈尔滨工程大学20076曹启,汽车齿轮工艺的研究与应用 哈尔滨工程大学200725