正文浅析汽车转向系统.doc

浅析汽车转向系统第一章概述1.1 本课题研究的背景汽车转向性能是汽车的主要性能之一,转向系统的性能直接影响汽车的操纵稳定性,对确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。如何合理地设计转向系统,使汽车具有良好的操纵性能,始终是设计人员的重要研究课题。在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天,针对更多不同水平的驾驶人群,汽车的易操纵性设计显得尤为重要。汽车转向系统的发展,正是迎合这种客观需求。它是继EPS后发展起来的新一代转向系统,具有比EPS操纵稳定性更好的特点,而且在转向盘和转向轮之间不再采用机械连接,彻底摆脱传统转向系统固有的限制,在给驾驶员带来方便的同时也提高了汽车的安全性。目前，我国在汽车转向系统方面的研究和开发尚处于起步阶段。很多方面的研究还仅仅处于理论阶段，没有经过实践的考证，还需要我们投入大量的人力和物力去进行研究。1.2 本课题研究的内容本课题主要介绍了汽车转向系统概念和作用，汽车转向系统的组成、分类、工作原理。主要研究了汽车转向系统常见故障的诊断与维修，使其在维护过程中更加简便可靠，以及在维修过程中缩短维修时间和降低维护成本。本课题研究的方法和手段是主要从常用故障诊断的方法入手，研究汽车转向系统故障诊断与维修。并通过故障现象的实例分析产生故障的原因，从而对症下药，排出故障，并发现其中存在的不足，努力寻找解决的方法。1.3 本课题研究的现状及意义转向系统：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。然而，不管汽车使用的是何种转向系统，其在行驶过程中，总会出现各种各样的故障。例如，不管是传统意义上的机械式转向系还是带助力式的转向系，在车辆的使用过程中都会出现转向沉重、转向噪声等各种各样的故障。这些故障轻则影响车辆操控的轻便性，重则影响车辆的安全性能，甚至对人员构成安全威胁。因此，如何检测汽车转向系的这些故障并能清除、维修好这些故障，正是我们所须掌握的重要课题。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。研究汽车转向系统是为了改善汽车行驶时的舒适性，提高汽车的操纵轻便型、稳定性、可靠性和行驶安全性。以保证人们生命安全和财产安全。同时对提高中国掌握汽车技术核心，提高中国在国际技术核心领域的地位和话语权。对以后中国在技术领域的发展和进一步跨进国际市场，具有重大意义和质的飞跃。第二章 汽车转向系简介2.1 汽车转向系统的要求转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。对转向系提出的要求有：（1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时针转向中心旋转，这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。任何车轮不应有侧滑。不满足 （2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。（3）汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。（4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。（5）保证汽车有较高的机动性。（6）操纵轻便。具有迅速和小转弯行驶能力。（7）转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。（8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。（9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。（10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。2.2 什么是转向系统驶方向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(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。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。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)相对于汽车纵横轴线偏转一定角度。这一套用来改变或恢复汽车行的专设机构，即称为汽车转向系统。转向系的功用：改变或恢复汽车行驶方向的专设机构。第三章 转向系的组成及工作原理转向系的组成：转向操纵机构、转向器、转向传动机构。如图3-1。图3-1转向机构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 7-转向直拉杆 8-转向节臂 9-左转向节 10、12-梯形臂 11-右转向节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为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。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。图3-2汽车转向系统结构上图是机械式转向系统。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。转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。3.1转向操纵机构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。如图3-3。图3-3转向操纵机构3.2 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-齿条齿扇式等。1.齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。 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通过轴承和安装在转向器壳体中，其上端通过花键与万向节叉和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条水平布置，两端通过球头座与转向横拉杆相连。弹簧通过压块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调整。当转动转向盘时，转向器齿轮转动，使与之啮合的齿条沿轴向移动，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。中间输出的齿轮齿条式转向器，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。 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。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球流道。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。 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。3.3 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。主要由转向直拉杆、转向节臂、向横拉杆、左右梯形臂等机件构成。前轴的两端和转向节由主销铰接在一起，转向节上连有左右梯形臂，两臂铰接在转向横拉杆上。3.4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。直拉杆的典型结构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。3.5转向减震器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3-4转向减震器结构1.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3.6转向系的性能参数转向系的主要性能有转向系的效率、转向器传动副的传动间隙特性、转向系的刚度以及转向盘的总转动圈数。1. 转向系的效率转向系的效率由转向器的效率和转向操纵及传动机构的效率决定。 正效率越大，转动转向轮时转向器的摩擦损失就愈小，转向操纵就愈容易。转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等是影响转向器正效率的主要因素。循环球式转向器的传动副为滚动摩擦，摩擦损失小，其正效率可达85；螺杆指销式和螺杆滚轮式转向器的传动副存在较大滑动摩擦，效率较低。逆效率表示转向器的可逆性。根据逆效率值的大小，转向器又可分为可逆式、极限可逆式与不可逆式三种。可逆式转向器的逆效率较高，这种转向器可将路面作用在转向轮上的大部分力传递到转向盘上，使司机的路感好。在汽车转向后也能保证转向轮与方向盘的自动回正，使转向轮行驶稳定。但在坏路面上，当转向轮上作用有侧向力时，转向轮受到的冲击大部分会传给转向盘，容易产生“打手”现象，同时转向轮容易产生摆振。因此，可逆式转向器宜用在良好路面上形式的车辆。循环球式和齿轮齿条式转向器均属于这一类。不可逆式转向器不会将转向轮受到的冲击力传到转向盘上。由于它既使司机没有路感，又不能保证转向轮的自动回正，现代汽车已经不再采用。极限可逆式转向器介于上述两者之间。其逆效率较低，适用于在坏路面上行驶的车辆。当转向轮受到冲击力时，其中只有较小的一部分传给转向盘。通常，由转向盘至转向轮的效率即转向系的正效率的平均值为0.670.82；当向上述相反方向传递力时逆效率的平均值为0.580.63。转向操纵及传动机构的效率用于评价在这些机构中的摩擦损失，其中转向轮转向主销等的摩擦损失约为转向系总损失的4050，而拉杆球销的摩擦损失约为转向系总损失的1015。2. 转向器传动效率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。正逆传动效率都很高的转向器，有利于汽车转向后转向轮的自动回正，转向盘的“路感”很强，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的路面行驶的车辆。正传动效率远大于逆传动效率的转向器，能实现汽车转向后转向轮的自动回正，路面冲击力只有很大时，方能部分的传到转向盘，“路感”较差，主要应用于中型以上的越野汽车、工矿用自卸汽车等。第四章 汽车转向系统常见故障4.1机械转向系故障诊断机械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、转向器等。机械转向系的常见故障主要包括：转向沉重，转向盘自由行程过大和转向轮抖动。1. 转向沉重（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）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。（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4-1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。2. 转向不灵敏（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）故障主要原因及处理方法转向盘自由行程过大又可称为转向不灵敏。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，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。图4-1机械转向系转向沉重常见故障原因的诊断流程（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。3. 转向轮抖动（1）故障现象汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，出现转向轮各自围绕自身主销进行角振动的现象。尤其是高速时，转向轮摆振严重，握转向盘的手有麻木感，甚至在驾驶室可看到汽车车头晃动。（2）故障主要原因及处理方法转向轮抖动的根本原因是转向轮定位不准，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：转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或更换轴承。转向轮使用翻新轮胎，应予更换。两转向轮的定位不正确，应予调整或更换部件。转向系与悬挂的运动发生干涉，应予更换部件。转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大，应予调整或更换轴承。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。转向器在车架上的连接松动，应予紧固。转向轮所在车轴的悬挂减振器失效或左右两边减振器效能不一，应予更换。转向轮所在车轴的钢板弹簧U形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷，应予紧固或调整。转向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）故障诊断方法以桑塔纳乘用车为例，根据转向轮抖动特征，按照图3-2械转向系转向轮抖动常见故障原因的诊断流程找出故障部位。图4-2机械转向系转向轮抖动常见故障原因的诊断流程4.2动力转向系及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采用了动力转向系。目前常用的转向器有循环球式和齿轮齿条式。循环球式转向器一般用于货车等大型车辆；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，有的乘用车上还加装了动力转向机构。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；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。动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力作为转向动力源的转向系。动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套转向加力器而构成的。下图为一种液压式动力转向系示意图。其中，转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸为构成转向加力器的各部分。采用动力转向系的汽车，在正常情况下转向时，驾驶员操纵机械转向系一方面提供转向所需的一小部分能量，另一方面则同时带动转向加力器工作，由发动机通过转向加力器提供转向所需的大部分能量。在转向加力器失效时，一般还能由驾驶员独立承担汽车转向任务。图4-3动力转向系的组成1转向助力泵；2转向器；3控制阀；4转向油罐；5油管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。1. 转向沉重（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）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失效或助力不足，机械传动机构损坏或调整不当引起。具体原因主要是：转向油罐油液油量不足或规格不对，应使用正确的油液并调整到规定高度。油路堵塞或不畅，应予检修。油路中有泄漏现象，应予检修排除。油路中有空气，应予排气。转向泵传动带损坏或打滑，应予调整或更换。调节阀失效，使输出压力过低，应予更换或调整。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油液是否不足，规格是否不对和有无气泡，检查管接头有无松动，转向泵传动带张紧力是否正常。将转向盘向左右极限位置来回转动，如果左右转向都沉重，故障在转向泵、液压缸或转向传动机构；如果左右转向助力不同，故障在控制阀。详见图4-4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4-4 动力转系转向沉重助力部分常见故障原因的诊断流程2. 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，但噪声过大甚至影响转向性能时，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：转向泵损坏或磨损严重，应予修理或更换。转向泵传动带打滑，应予调整或更换。控制阀性能不良，应予检修。系统中渗入空气，应予排气。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，由转向泵传动带打滑引起。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。3. 漏油（1）故障原因：检查转向系统中的油管、油杯、转向器及转向助力泵的各个连接部分。在泵的进油口处，若进油管存在松动的情况，则往往在此处出现渗油现象，所以我们要求在任何时候不可对泵上的进油管进行撞击（油管是过盈配合压入泵体的）。检查油管与转向泵的接口处，若此处漏油，需重新调换密封圈，扭紧油管上的安装螺栓，与泵的本身质量无法，无需更换油泵。检查发动机缸体、机油箱、转向泵油杯、变速箱油箱及变速箱冷却油管等有无漏油情况。(注：助力泵在无损伤的情况下，是不会存在漏油的。)若油杯处漏油可能是因转向系统内的清洁度较差，造成转向助力泵的流量-压力控制阀内的阀芯被异物堵塞，在快速打方向盘的情况下，此时助力泵油杯内回油压力过大，而泵的出油口又被堵塞，压力油往往从油杯的油盖空气孔处向外渗漏，从而造成助力泵漏油的假象。 （2）故障诊断与排除：更换各密封件及油管，拧紧各接头的螺栓。油位低于规定值要及时补充助力转向油。若发动机缸体、机油箱、变速箱油箱、冷却油管漏油，则需检修发动机、机油箱、变速箱及各冷却油管。仔细确认和检查一下渗漏的部位，拆卸并清洗助力泵的压力-流量控制阀（助力泵不可分解），检查整个转向系统内的清洁度，并清洁外部渗漏的油液。 4. 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）转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）转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。4.3转向系仪器检测转向系的常用诊断参数有：转向盘最大自由转动量（即转向盘自由行程，）、转向盘外缘最大转向切向力（即转向盘最大转向力，N）、转向轮最大转向角（）、汽车最小转弯半径（m）、转向轮定位参数等。对于前轮转向的汽车，转向轮定位参数包括主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束，即我们常说的前轮定位。转向轮定位的检测在行驶系中介绍。转向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），因此转向轮定位参数通常也作为转向系的诊断参数。依靠人工经验很难判断转向盘的转向力和自由转动量是否正确，可以使用专门仪器来检测。1. 转向盘转向力的检测操纵稳定性良好的汽车，必须有适度的转向轻便性。如果转向沉重，不仅增加驾驶员的劳动强度，而且可能会因不能及时正确转向而影响行车安全。如果转向太轻，又可能导致驾驶员路感太弱或汽车“发飘”，同样不利于行车安全。转向轻便性可用一定行驶条件下作用在转向盘上的转向力（即作用在转向盘外缘的最大切向力）来表示，采用转向参数测量仪可以测得转向盘转向力。下面介绍其检测转向盘转向力的方法。先将转向参数测量仪对准被测转向盘中心，调整好三只活动卡爪长度，与转向盘牢固连接。转动操纵盘，转向力通过底板、力矩传感器、连接叉传递到被测转向盘上，使转向盘转动。此时，力矩传感器将转向力矩变成电信号，而定位杆内端连接的光电装置则将转角的变化转变为电信号。这两种电信号由微机自动完成数据的采集、转角的编码、运算、分析、存储、显示和打印，因而该仪器既可测得转向力，又可测得转向盘转角。转向力的检测可按转向轻便性实验方法进行，一般有原地转向力实验、低速大转角（“8”字行驶）转向力实验、弯道转向力实验等，可参照有关国家标准的规定进行检测。然后按GB/T 18565中7.2.1条的规定，路试时检测转向盘最大转向力采用如下方法：汽车空载在平坦、干燥和清洁的硬路面上，以10 km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到直径为24m的圆周行驶，施加于转向盘外缘的最大切向力不得大于150 N。2. 转向盘自由行程的检测转向盘自由转动量又可称为转向盘自由行程，是指汽车保持直线行驶位置不动时，左右晃动转向盘时的自由转动量（游动角度）。GB/T 18565中规定：最大设计车速大于或等于100 km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为200；最大设计车速小于100 km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为300。转向盘自由转动量是一个综合诊断参数，当其超过规定的值时，说明从转向盘至转向轮的传动链中有处或几处的配合出现松旷。转向盘自由转动量过大时，将造成驾驶员工作紧张，并影响行车安全。转向盘自由转动量可采用专用检测仪进行（转向参数测量仪也能检测）。简易的转向盘自由转动量检测仪由刻度盘和指针两部分组成。刻度盘通过磁力座吸附在驾驶室仪表盘或转向管柱上，指针则固定在转向盘的周缘上；也可将指针通过磁力座固定在仪表板或转向管柱上，而刻度盘固定在转向盘周缘上。使用该种检测仪时，应使汽车保持直线行驶位置不动，转动转向盘至一侧极限位置，将刻度盘归零，再轻轻转动转向盘至行程另一侧极限位置，指针所示刻度即为转向盘自由转动量。第五章 汽车转向系统的维护5.1机械转向系的维护1.转向操纵机构的维护（1）转向操纵机构的维护作业主要包括：清洁部件外部。检查转向管柱与转向盘、转向器的花键连接是否松动或磨损，视情况予以更换。检查转向传动轴万向节有无松动、磨损，视情况予以更换。润滑万向节。2.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）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3.40，旋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. 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。5.2动力转向系的维护机车在使用过程中，应对动力转向系进行如下的正确维护保养：（1）检查液压件及油管各接合部位有无漏油现象，如有漏油必须要进行及时修复或更换新件。（2）检查转向油泵、分配阀、油缸的固定连接情况，以免机车在行驶中出现松动而危及行车安全。（3）检查贮油罐油面高度，油量不足时应添加，所用油料应符合规定，不得随意代用。加油时，油液应经过滤清。如果缺油过多，还应进行排气。在排气时，应顶起前桥，启动发动机，并保持转速在1000rmin以下，左右转动方向盘至极限位置（在此位置不能停留过久），如此反复10余次，直至罐内油面平静而无气泡为止。在进行上述操作时，应不断往贮油罐内补充油液，以免空气进入液压系统。（4）定期检查液压系统内油液的质量，如油质不符合要求时，应予更换。更换油液时不但要放尽原用油液，还应对液压系统进行彻底清洗。为此，应顶起前桥，松开油缸上的油管接头，打开分配阀或动力转向器底盘（整体式动力转向系统）上的放油螺塞，启动发动机，怠速运转15s，并同时左右转动方向盘至极限位置，以排尽油液，然后按要求加注新油，再启动发动机，怠速运转1020s，并左右转动方向盘进行清洗（如贮油罐滤网脏污，应拆下清洗）。清洗后，按上述方法放尽清洗油，加注新油并排出空气。（5）按时润滑油缸的球头销和销座，如球头销、销座和滑套过脏，应进行清洗。（6）定期检查动力转向系统的油液流量和压力。此外，对于转向油泵由三角皮带驱动的动力转向系统，还应定期检查其皮带的张紧度是否符合规定要求，如不符合规定时，应予以调整。1. 动力转向系的维护以桑塔纳2000为例：（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。（2）检查油压。系统压力检查。打开压力表阀门，起动发动机并怠速运转，满方向转动转向盘数次，压力表读数应为6.808.20 Map。转向泵压力检查。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。清洁转向器及转向油泵外部清洁并检查是否有漏油痕迹。检查各连接油管、接头。检查油管是否漏油，接头连接是否牢固可靠。检查转向油泵传动带松紧度。如图5-1，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。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。转向器齿轮齿条的间隙调整。通过图5-2中所标的调节螺钉进行调整。图5-1转向油泵传动带张力的调整 图5-2 齿轮齿条间隙的调整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。5.3现代汽车转向系的发展趋势改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。汽车转向系的发展趋势要具有一些特点：（1）适应汽车高速行驶的需要从操纵轻便性、稳定性及安全行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。（2）充分考虑安全性、轻便性随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。（3）低成本、低油耗、大批量专业化生产随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。（4）汽车转向器装置的电脑化汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。1. 现代汽车转向装置的使用动态随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆肖式（WP型）、蜗杆滚轮式（WR型）、循环球式（BS型）、齿条齿轮式（RP型）。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45左右，齿条齿轮式转向器占40左右，蜗杆滚轮式转向器占10左右，其它型式的转向器占5。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的625，发展到现今的100了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65， 齿条齿轮式占35。综合上述对有关转向器品种的使用分析，得出以下结论：循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮#0；蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50，法国已高达95。由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。2. 循环球式转向器特点循环球式转向器的特点是：效率高，操纵轻便，有一条平滑的操纵力特性曲线。布置方便。特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；易于传递驾驶员操纵信号；逆效率高、回位好，与液压助力装置的动作配合得好。可以实现变速比的特性，满足了操纵轻便性的要求。中间位置转向力小、且经常使用，要求转向灵敏，因此希望中间位置附近速比小，以提高灵敏性。大角度转向位置转向阻力大，但使用次数少，因此希望大角度位置速比大一些，以减小转向力。由于循环球式转向器可实现变速比，应用正日益广泛。通过大量钢球的滚动接触来传递转向力，具有较大的强度和较好的耐磨性。并且该转向器可以被设计成具有等强度结构，这也是它应用广泛的原因之一。变速比结构具有较高的刚度，特别适宜高速车辆车速的提高。高速车辆需要在高速时有较好的转向稳定性，必须保证转向器具有较高的刚度。间隙可调。齿条齿扇副磨损后可以重新调整间隙，使之具有合适的转向器传动间隙，从而提高转向器寿命，也是这种转向器的优点之一。我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器，并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。由此看出，我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展。3. 转向器生产专业化循环球式转向器在国外实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试验和研究，大大提高了产品的产量和质量。在日本“精工”(NSK)公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量大，逐步占领日本市场，并向全世界销售它的产品。德国ZF公司也作为一个大型转向器专业厂著称于世。它从1948年开始生产ZF型转向器，年产各种转向器200多万台。还有一些比较大的转向器生产厂，如美国德尔福公司SAGINAW分部；英国BURMAN公司都是比较有名