汽车转向系检测与故障排除

1、毕业论文标 题： 汽车转向系统检测与故障诊断 学生姓名： 黄欢 系 部： 汽车工程系 专 业： 汽车检测与维修 班 级： 汽检07 指导教师： 冯睿老师 目 录摘 要引 言1、概述汽车转向系统1.1 什么是汽车转向系统1.2 汽车转向系统概述1.3 汽车转向的原理2、汽车转向系统的类型和组成2.1 机械转向系统2.2 液压助力转向系统2.3 电动助力转向系统2.4 线控电动转向系统3、汽车转向系统的检测3.1 四轮定位的检测3.2 转向力的检测3.3 转向盘自由转动量的检测4、汽车转向系统故障诊断4.1 机械转向系故障诊断4.2 动力转向系统故障诊断总 结参考文献谢 辞摘 要本文阐述了汽车转向

2、系统的各个部分的作用、组成、主要构造、检测方法及可能会出现的故障，同时提出了对出现的故障进行诊断的方法及可行的方案。采用了理论与实践相结合的方法，对每个问题都有良好的认识，对所学的知识进行良好的总结归纳，此次对汽车转向系统的各方面的知识，有良好的掌握和巩固。在理论学习的前提下，通过实践，能更好的理解所学的内容。关键词：汽车转向系统 检测 故障诊断引 言 汽车转向系统是用来保持或改变汽车行驶方向的装置。所起的作用是使汽车在行驶的过程中能按照驾驶员的操作要求而适时的改变其行使方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行使方向时，能与行驶系配合共同保持汽车继续稳定行驶。所以汽车转向系的性能直接

3、影响汽车的操纵性和安全性。1、概述汽车转向系统1.1 什么是汽车转向系统 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是按照汽车驾驶员的意愿控制汽车行驶的方向。汽车转向系统对汽车的安全行使有着至关重要。若汽车转向系统出现故障，汽车就失去方向的安全保障，随时会有危险事故发生。1.2 汽车转向系统概述 汽车在行驶过程中，需按照驾驶员的意志改变行驶方向。驾驶员通过一系列的转向机构，使汽车转向轮相对于汽车纵横线偏离一定的角度，从而实现转向。这一系列用来改变或保持汽车行驶方向的机构，称为汽车转向系统。 汽车转向系统分为两大类:机械转向

4、系统和动力转向系统。 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的机构都是机械的。 动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。1.3 汽车转向的原理 汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕一个中心点O转动。这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且，左、右前轮以这个中心点O为圆心而转动。为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角度应满足如下关系：汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加力，减轻轮胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均做纯滚动，即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。 Cot=cot+/L式中、分别是内、外侧转向轮的偏转角如图1.1所示

5、。转向轮内轮最大偏转角约在34度-42度，最小转弯半径一般为5-12mm图1.12、汽车转向系统的类型和组成2.1 机械转向系统 图2.1所示是一种机械式转向系统。图2.1 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的机构都是机械的。主要由转向操纵机构，转向器和转向传动机构三大部分组成。驾驶员对方向盘施加的转向力距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属于操纵机构。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，使转向节和它所支撑的转向轮偏转，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。2.2 液压助力转向系统 机械

6、式的液压动力转向系统如图2.2所示 一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。液压动力转向器的工作压力可高达10Mpa以上，其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平立面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类汽车上获得广泛应用。液压动力转向系统结构图图2.22.3 电动助力转向系统电动助力转向系统可分为：液压电动助力转向系统（EHPS）;电动转向助力系统(ESP);主动前轮电动转向系统(AFS);线控电动转向系统(ESP)电动助力转向系统ESP的构成如图2.3所示，由机械转向器、电动机、离合器、控制装置、转矩传感器和车速传感器等组成。在操

7、纵转向盘时，扭矩传感器根据输入力的大小产生相应的电压信号，由此ESP系统就可以检测出转向力的大小，同时根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再用于控制电动机的电流，从而形成适当的转向助力。电动助力系统是一种全电动，且与发动机无关的动力转向系统。这种系统取消了传统的液压油泵、软管、液压油、皮带和皮带轮等零件。与液压转向相比燃油消耗可减少4左右。它利用电动机产生的动力协助驾驶员进行转向。电动助力转向系统结构图图2.32.4 线控电动转向系统 汽车线控转向系统主要由转向盘模块、前轮转型模块、主控制器（ECU）以及自动防故障系统组成。 线控电动转向系统代表了下一代车辆转向系统的发展方向，这是因为与

8、传统转向系统比较，它去掉了方向盘与车轮之间直接的机械运动学连接，通过控制算法可以实现智能化车辆转向，使车辆的操纵安全更有保证；它比传统转向系统更节省安装空间、重量更轻，它为整车设计布置提供了极大灵活性。3、汽车转向系统的检测 转向系统是汽车整车的控制系统，直接控制了汽车的行驶方向，关系到了汽车的操纵稳定性和行驶安全性。由于汽车长时间的行驶容易造成转向系统各个零部件的磨损、变形、断裂。这都会对汽车系统造成影响，使汽车在正常行驶时处于危险状态。所以应该定期和不定期检测转向系统，以确定整个系统的运行状态，保证汽车的安全行驶。一般说来，转向系统的检测包括四轮定位的检测、车轮定位的检测、转向盘自由行程和

9、转向力的检测。3.1 四轮定位的检测 四轮定位角度是存在于悬吊系统和各活动部件间的相对角度，保持正确的四轮定位角度可确保车辆的直进性及操纵性，改善车辆的转向性并确保转向系统的恢复性，避免轴承受力不当而受损及失去精度。更可确保轮胎与地面紧密结合，减少轮胎不当的磨耗及吃胎，确保转弯时的稳定性。 汽车悬吊主要的定位角度包括外倾角，后倾角，束角，内倾角，转向时的前展等。 当车辆出现车辆跑偏、吃胎、车辆发飘、方向盘发沉、方向盘回正能力差及遇到轻微颠簸或加速时车辆甩尾等现象，车辆需要做四轮定位。四轮定位的正规程序 第一步：症状询问与试车 仔细倾听并记录司机对车辆不适症状的描述。由于定位角度不当所引起的症状

10、，有些是可以通过目视检查就可以发现的，如吃胎：有些则不能直观地看到。倾听司机的描述是很重要的，必要时应该去试车以进一步确定可能存在缺陷的大致区域。第二步：转向和悬挂系统的检查与维护。在询问或试车工作完成之后，下一步要对车辆进行目视检查。应该建立起这样的一种概念：单靠四轮定位自身并不足以消除转向故障和磨胎问题，还有其他一些影响因素。在进行四轮定位工作前，应检查所有转向与悬挂部件。第三步:跑偏故障的定位前工作。如果司机所描述的症状是车辆跑偏，则在定位前应首先确定此种跑偏是否由侧滑引起。方法如下。1 如果是真空胎（子午胎），将前轮左右两车轮进行互换对调，然后试车。如果车轮左右对调后跑偏方向朝向对调前

11、的相反方向，可以确定前轮侧滑是影响因素之一。解决办法：1 四车轮全面对调，直至找到消除跑偏的组合;2 将前轴两车轮中任一车轮的轮胎拆下，翻面后装上。轮胎翻面后大多数情况下可以大幅度降低侧滑引起的跑偏。如果效果不明显则建议司机更换新轮胎。2 如果前轮左右两轮对调后跑偏方向不变，则对后轴左右两车轮重复上述相同过程。轮对调后跑偏方向任然不变，可以确定跑偏不是由侧滑造成，必须进行四轮定位测量以进一步找出原因。第四步：四轮定位测量及结果分析。 3.2 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，不仅增加了驾驶员的劳动强度，而且可能会不及时正确转向而影响汽车安全行驶。如果转向

12、太轻，又可能导致驾驶员路感太弱或转向发飘，同样不利于安全行驶。 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来表示，采用转向参数测量仪可以测量转向盘的转向力。下面以国产Z-2型转向参数测量仪为例，介绍其检测转向盘的转向力的方法。 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的长度，与转向盘牢固连接。 （1）检测 转动操纵盘，转向力通过地板，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距转化为电信号，而定位杆内端连接的光电装置将转交的变化信号变为电信号。这两种电信号由微机自动完成数据采集，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

13、转向力，又可测得转向盘的转角 转向力的检测可按转向轻便性实验方法来进行。一般有原地转向力实验。低速大转角转向力实验、弯道转向力实验等 （2）结果分析 路试时检测转向盘最大转向力采用下面方法：汽车空载在平坦、干燥、清洁的硬路面上，以10M/S的速度在5S之内沿螺旋路线从直线行驶过渡到直径为24M的圆周行驶，施加于转向盘外圆的最大切向力不得大于150N。3.3转向盘自由转动量的检测 当汽车保持直线行驶位置不动时，向左或向右轻轻转动转向盘时，可以发现汽车的转向轮并没有转动。把转向盘的这个游动角度称为自由转动量，也就是说在转动转向盘时的自由量。在用转向参数仪检测时，先定好零点，然后从中间位置向左转动到

14、车轮似动非动时，记下测量值；再回到中间位置，然后向右转动到车轮似动非动时，记下测量值。取两次测量结果的最大值作为其自由转动量，并与国家标准中的有关规定进行对比，从而判断其是否合格。4、汽车转向系统故障诊断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有:转向沉重、转向自由行程过大、行驶跑偏和转向轮抖动。(1）转向沉重汽车行驶中，驾驶员向左、向右转动转向盘时，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。故障原因及处理方法: 转向沉重的根本原因是转向轮气压不足或定位不准，转向传

15、动链中配合过紧或卡滞而引起摩擦力增大。具体原因主要有： 转向轮胎气压不足，应当按规定充足气 转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成定位失准，应校正车轴、车架，并重新做车轮定位。 转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合的太紧，应予以调整。 转向器主、从动部分的配合间隙过小，应予以调整。 转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。 转向器壳体变形，应予以调整或修复。 转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应于修理。 转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油，应予调整，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。（2）转向盘自由行程过大 汽

16、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。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、从动啮合部位间隙过大或主、从动部位轴承松旷，应予以调整或更换。 转向盘与转向轴连接部位松旷，应予以调整。 转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷，应予以调整。 纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予以调整或更换。 纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予以调整或更换。 转向节主销与衬套磨损后

17、松旷，应予以更换。 车轮轮毂轴承间隙过大，应予以更换。故障诊断方法 造成转向盘自由行程过大的主要原因是转向系传动链连接中一处或多出配合间隙过大，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，找出故障的部位。（3）转向轮抖动故障现象汽车在某低速范围内或高速范围内行驶时，出现转向轮各自围绕自身主销进行振动现象。特别在高速时，转向轮摆振严重，握转向盘，手有麻木的感觉，甚至在驾驶室时可以看见车头在晃动。故障原因及处理方法 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，旋转部件动不平横。具体原因有： 转向轮旋转质量不平衡或转向轮毂轴承松旷，应予

18、以校正，更换轴承。 转向轮使用翻新轮胎，应更换新轮胎。 两转向轮的定位不准，应重新定位。 转向系与悬挂部件发生运动干涉，应调整或更换零件。 转向器主、从动部分啮合间隙过大或轴承松旷，应调整间隙或更换轴承。 转向器在车架上的链接松动，应紧固。 转向轮所在车轴悬架的减震器失效或左右减震器效能不一，应更换。 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，应紧固或调整。 转向轮所在车轴左右两悬架的高度或刚度不一，应更换。 转向垂臂与其轴的配合间隙过大，横拉杆球头松旷，应调整或更换。4.2动力转向系统故障诊断 为了操纵轻便，转向灵敏和提高行车安全，目前大多数汽车上采用了动力转向系。动力转向

19、系一般是在机械转向系的基础上增加了助力装置。常用的助力装置是液压助力式，主要由转向泵、油罐、油管、控制阀等组成。 动力转向系统的常见故障部位有：转向盘自由行程过大、转向传动连接处、转向器、转向泵、控制阀和油管等。动力转向系统常见的故障有：转向沉重和转向噪声。（1）转向沉重故障现象同机械转向系一样。故障原因及处理方法 转向沉重故障一般有液压转向系统失效或助力不足，机械传动机构损坏或调整不当引起。具体原因主要有; 转向油罐油液不足或规格不对，应使用正确的油液并调整到规定的高度。 油路堵塞或不畅，应检修。 油路中有泄漏现象，应检修排除。 油路中有空气，应排气。 转向泵传动带损坏或打滑，应调整或更换。

20、 调节阀失效，使输出压力降低，应更换或调整。 转向机构调整不当 ，应调整。故障诊断方法 检查转向油罐中油液是否不足，规格是否不对或有气泡，检查接头是否松动，转向泵传动皮带张紧度是否正常。将转向盘向左右来回打死转动，如果左右都沉重，故障在转向泵、液压缸、转向传动机构；如果左右转向助力不同，故障在控制阀。（2）转向噪声 故障现象汽车转向时，转向系出现过大的声音。故障原因及处理方法装有动力转向系的汽车，在发动机发送后，转向助力泵的溢流阀出现液流噪声是正常的，可噪声过大，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有： 转向泵磨损或严重磨损，应修理或更换。 转向泵传动带打滑，应调

21、整或更换。 控制阀性能不良，应检修。 系统中渗入空气，应排除空气。 管道不通畅，应检修等故障诊断方法转向时发出“咔哒”的声音，在已排除转向泵叶片噪声的情况下，则是转向泵带轮出现松动引起的。转向时发出“嘎嘎”声，是由转向泵传动带打滑引起的。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，而系统无泄漏，转向泵传动带张紧度也适合，则由油路不畅或控制阀性能不良引起的。动力转向系统的其他故障（1）转向助力瞬间消失故障原因是：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：系统内有空气、压力限制阀工作不良，控制阀弹簧失效

22、。（3）转向盘自由行程过大故障原因：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。(3) 行驶跑偏故障现象车辆行驶时自动地向左或向右偏，不能维持直线行驶，严重时必须握紧转向盘，若稍有放松转向盘，车辆就自动向一侧跑偏的现象。严格来说，它包括总是跑向一侧的恒定跑偏和在一定条件下的行驶跑偏。通常说的行驶跑偏是指定的行驶跑偏。故障原因 造成汽车行驶跑偏的根本原因是汽车车轮的相对位置不正确，两侧车轮受到的助力不一致。具体原因主要是： 两前轮轮胎气压不等，直径不一，或汽车装载质量左右分布不均匀;前轮驱动汽车新换的左、右半轴直径、质量不符合原厂规定。 转向轮某一侧的前稳定杆、下摆臂变形。 前左

23、、前右减震器弹簧刚度不一致。 两前轮轮毂轴承的松紧度不一。 车身变形或车架变形使两侧轴距不等。 四轮定位不正确，应调整或更换部件。 车轮单边制动或拖滞。 转向杆系变形 动力转向系统控制阀损坏或密封环弹性减弱，阀芯运动不畅或偏离中间位置。 麦弗逊悬架的减振器上轴承卡滞或损坏、减震器上轴承橡胶座磨损变形开裂等。 转向器固定螺栓松动，一侧的转向横拉杆弯曲等导致转向横拉杆与下臂的空间几何位置关系发生变动。故障诊断方法 检查左右转向轮气压是否符合标准或一致，不符合标准或不一致时应充气至标准。 将两前轮左右对调，再进行试车。如果跑偏方向改变，应更换轮胎。 检查减振器弹簧刚度及左右弹簧的变形量是否一致。 检

24、查前稳定杆和前臂是否变形。 行车后检查左右轮毂和制动鼓的温度情况。若温度不一致时，则说明高温一侧的制动器存在单边制动、制动拖滞或轮毂轴承装配过紧、或损坏等 检查麦弗逊式悬架的减振器上轴承是否卡滞或损坏、减振器上轴承橡胶座是否磨损变形开裂等。若是，应更换减振器上轴承橡胶总成。 检查左右侧轴距和四轮定位参数是否符合标准值。 检查动力转向系控制阀是否损坏或密封环弹性是否减弱，阀芯是否运动不畅或偏离中间位置。若是，应调整或更换。也可以顶起车辆，使车轮离地，启动发动机，若车轮向一侧偏转，则可估计是控制阀或转向器的故障。 若前轮驱动汽车新换了左、右半轴后出现跑偏，说明车轮定位未发现异常，就应进行路试。若加

25、速时跑偏严重而空挡滑行不跑偏，说明存在力矩转向现象，应是新换的左、右半轴直径、质量不符合原厂规定，需要更换合格配件。 若每次转向后即出现行驶跑偏的现象，说明车辆可能存在记忆转向。此时应检查球关节或主销及其推力轴承是否存在润滑不良、卡滞的现象，转向器或齿条调节是否过紧。 若试车时，发现汽车存在颠簸转向时，应检查转向器固定螺栓是否松动、一侧的转向横拉杆是否弯曲等，导致转向横拉杆与下摆臂的空间几何位置关系发生变动，需要更换相关部件并重新进行四轮定位。 总 结经过上面得论述，汽车转向系统的基本构造进行深入的了解，转向系统在车辆安全行驶的过程中，起着很关键的作用。确保转向系统操纵稳定性，轻便性能，就是让汽车有安全的保障。汽车转向系统的检测，是确保汽车转向的稳定性，精确度，及轻便性重要的手段，能及时检查出车辆转向系统存在的安全隐患，确保汽车自身处于安全状态。汽车转向系统的故障诊断，是