浅谈转向系统的故障诊断与维修

河南职业技术学院毕业设计（论文）题 目 浅谈转向系统的故障诊断与维修 系（分院） 汽车工程系 学生姓名 赵文远 学 号 07183135 专业名称 汽车电子技术 指导教师 王贤高 2014 年 3 月 10 日2河南职业技术学院 汽车工程 系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名赵文远专 业汽车电子技术班 级电子071毕业设计（论文）题 目浅谈转向系统的故障诊断与维修毕业设计（论文）选题的目的与意义1、 转向系为汽车底盘的一个重要系统之一2、 现今汽车转向系统的发展也尤为迅速3、 转向系统对汽车行驶的安全性的意义4、 机械转向系与电控液压助力转向系的分析认识5、 转向系统的常见故障与排除方法毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）1、闵永军、万茂松、周良：汽车故障诊断与维修技术，高等教育出版社2004年版。2、郭新华：汽车构造，高等教育出版社2004年版。3、韩建国：汽车电控系统检测与维修，机械工业出版社2008年版。4、梁朝彦：汽车构造与维修，机械工业出版社2008年版。毕业设计（论文）工作进度计划1、2009年11月17日：指导老师布置编写课题及编写要求；2、2009年11月18日12月15日：前期论文初步检查；3、2010年3月16日：初步答辩；4、2010年3月23日31日：论文收缴；52010年4月18日19日：集中答辩。接受任务日期 2009年 11月17日要求完成日期 2010年 3 月15日学生签名： 年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名赵文远学 号07183135性 别男专 业汽车电子技术班 级电子071毕业设计（文）题 目浅谈转向系统的故障诊断与维修评阅意见成绩指导教师字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名赵文远学 号07183135性别男专 业汽车电子技术班 级电子071毕业设计（论文）题 目浅谈转向系统的故障诊断与维修答辩时间2010.5.20地 点第二答辩室答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长罗富坤教授本科汽车类教学成 员陈建讲师本科汽车类教学王贤高讲师研究生汽车类教学秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩答辩小组组长签名：年 月 日 浅谈转向系统的故障诊断与维修赵文远摘要：汽车转向系是汽车底盘的重要组成部分，其功用是改变和保持汽车的行驶方向，以保证行驶安全。如果转向系出现故障，将会出现转向沉重、转向盘自由行程过大转向轮抖动等现象，加速轮胎磨损且磨损不均，严重时汽车不能正常行使，直接威胁生命安全。本文简要介绍了转向系统的结构、工作原理，并对实际工作中常见的故障诊断和维修方法做了较为详细的描述。关键词：动力转向 操纵机构 转向器 故障诊断伴随着我国经济的飞速发展、国民收入日益提高，汽车已经走进了千家万户，又以大城市更为突出，现如今人们对汽车的要求已不仅局限于动力性、经济性和舒适性，而且对其安全、环保也有了新的要求，因此就需我们维修人员在检查汽车故障时，不能忽略各故障带来的影响。一、转向系的组成概述转向系通常由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成，可分为机械转向系和动力转向系，它们一般组成如图1和图2所示。机械转向系的能量由人体产生，动力转向系则兼用人体和发动机的动力作为转向能源。 图（1）机械转向系的组成图1 转向系的结构l-转向盘；2-转向轴；3-转向节；4-转向轮；5-转向节臂；6-转向横拉杆；7-转向减振器；8-机械转向器 机械转向系以驾驶员的体力作为转向动力。其中所有传力件都是机械的。如图1所示就是一种机械式转向系。当需要转向时，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输入转向器8。从转向盘到转向轴这一系列部件和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l2级减速传动副（如图l所示转向系中的转向器为单级减速传动副）。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，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。这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。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，在乘用车辆上得到广泛使用，有的乘用车上还加装了动力转向机构。图 2 动力转向系示意图1-转向盘；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 兼用驾驶员体力和发动机（或电机）的动力为转向动力的转向系。它是在机械转向系的基础上加设一套转向加力装置而形成的。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（或电机）通过转向加力装置提供的。但在转向加力装置失效时，一般还能由驾驶员独立承担汽车转向任务。如图2所示为一种液压式动力转向系的示意图。其中属于转向加力装置的部件是：转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以及位于整体式转向器10内部的转向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘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，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向二、转向系故障诊断（一）、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有：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办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、从动部分的齿合间隙调整过小，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摩擦，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轿车为例，先检查轮胎气压，排除故障由轮胎气压过低引起。接着按图3所示机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、转向盘自由行程过大，又可称为转向不灵敏。（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，需要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确定。（2）故障主要原因及处理方法转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动链中一处或多出的配合因装配不当、磨损等原因造成松旷。具体原因主要有：转向器主、从动齿合部位间隙过大或主、从动部位轴承松动，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。（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一处或多出连 接配合间隙过大，诊断时，可从转向盘开始检查转向系各部件的链接情况，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，转向轮摆动严重，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）故障的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，旋转部件动补平衡。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 转向沉重轮胎气压是否过低使转向轮悬空，转向是否仍沉重？转向器齿轮、齿条齿合过紧；转向器缺油轮胎气压过低下摆臂球头是否松旷缺油转向节臂是否严重弯曲下摆臂球头松旷、缺油转向节臂严重弯曲前轮定位参数不正确；横拉杆球头缺油；缓冲块平面轴承锈死 图3 机械转向系转向沉重诊断流程图换轴承。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、从动部分齿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。转向器在车架上的链接松动，应予紧固。转向轮所在车轴的悬挂减震器失效或左右两边减震器效能不一，应予更换。转向轮所在车轴的钢板弹簧U型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（4）所示机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。三、动力转向系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。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；常用的助力转向装置是液压式，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、动力转向的常见故障主要是转向沉重和转向噪声。（一）、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、故障的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：（1）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格高度。（2）油路赌赛或不畅，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，转向传动带张紧力是否正常。两侧轮胎磨损、规格等是否不一致，或轮辋是否严重变形?两侧轮胎磨损、规格等不一致或轮辋严重变形转向轮抖动选择抖动特征1. 低速抖动2. 高速抖动横拉杆球头是否松旷横拉杆球头损坏前轮轴承是否松旷横拉杆球头松旷前轮定位失准两前轮轮胎花纹是否不一致两前轮轮胎花纹不一致减震器是否失效减震器失效前轮动不平衡 图（4）机械转向系转向轮抖动故障诊断流程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。故障诊断流程如图5所示2、故障主要原因及处理方法装有动力转向系的汽车，在发动机启动后，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：（1）转向泵损坏或严重磨损，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）系统中参入空气，应予排气。（5）管道不畅，应予检修等。转向沉重转向油量是否不足或油液规格不对转向油罐油液中是否有气泡？各接管是否泄漏？传动带是否松旷？左右转向助力是否不同转向泵磨损泄漏，液压缸泄漏转向油罐油量不足，油液规格不对系统中有空气管接头泄漏传动带松旷控制阀泄漏图5 动力转向系转向沉重助力部分故障诊断流程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。动力转向系的其他故障还有：（1）转向助力瞬间消失；主要原因：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；主要原因: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；主要原因：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。四、转向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。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。（一）、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驶安全。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。（二）、转向盘自由转动量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）。有关规定：最大设计车速大于或等于100km/h的汽车，转向盘自由转动量最大为30.转向盘自由转动量是一个综合诊断参数，当其超过规定值时，说明从转向盘至转向轮的传动链中有一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器进行。简易的转向盘自由转动量检测仪器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，二刻度盘固定在转向盘周缘上。使用这种检测仪时，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。五、动力转向系的维修（一）、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（1）热车时让发动机怠速，转动转向盘，使油温达到40-80,检查转向油罐液面高度。（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，满方向转动转向盘数次，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6.80-8.20MPa。3、清洁转向器及转向油泵外部，清洁并检查是否有漏油痕迹。4、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。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。7、转向器齿轮齿条的间隙调整。8、转向油更换（1）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。同时启动发动机怠速运转，左右转动转向盘。（2）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，满打转向盘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。（二）、动力转向系的修理（以宝来轿车为例）1、拆卸（1）拆下万向节，将万向节从转向器中拉出。（2）分别用软管夹夹住通向储液罐和叶片泵的软管。（3）拆下隔音板，将放液盘置于车下。（4）用拉力器将调整杆端头从转向臂上压下。（5）密封好从转向器上取下的软管，并对转向器上露出的螺纹进行保护。（6）拆下转向器固定螺栓，取下动力转向器总成。2、检修（注