项目10 机械转向系统

项目10机械转向系统COMPANYNAME汽车在行驶过程中，需要经常根据驾驶人的意愿改变行驶方向，而行驶系统和传动系统只能保证汽车直线行驶，此时就需要转向系统发挥作用。而机械转向系统是最早被使用、发展最久的转向系统，它完全依靠驾驶人的人力操纵。项目导读知识目标能够拆装机械转向系统。能够诊断常见的机械转向系统故障。3能够对机械转向系统进行检修。12技能目标1能够拆装悬架。2能够诊断常见的悬架故障。3能够对悬架进行检修。思政目标1培养安全操作的意识。2培养分析问题、解决问题的能力。3培养良好的职业素养和道德品质。目录任务10.1认识机械转向系统任务10.2机械转向系统故障诊断与检修任务10.1

认识机械转向系统机械转向系统的主要部件如图10-1所示，你能看出它们分别是什么吗？任务引入（a）部件1（b）部件2（c）部件3图10-1机械转向系统的主要部件10.1.1转向系统概述转向系统按转向动力源的不同可分为机械转向系统和助力转向系统两大类。1．转向系统的分类机械转向系统以驾驶人的人力作为转向动力源。机械转向系统主要由转向操纵机构、机械式转向器和转向传动机构等部分组成。助力转向系统也称为助力转向系统，是在机械转向系统的基础上加设一套动力转向装置形成的。助力转向系统兼用驾驶人的人力和其他动力（如发动机、电动机的动力）作为转向动力源。1）机械转向系统2）助力转向系统相交点O就是转向中心，由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离R就称为汽车的转弯半径，如图10-2所示。转弯半径越小，汽车转向时所需要的场地就越小，其机动性也就越好。2．转向系统常用术语图10-2转向中心与转弯半径1）转向中心与转弯半径转向时，内转角β与外转角α之差称为转向前展。转向系统的角传动比是转向器角传动比和转向传动机构角传动比的乘积，可以用转向盘转角增量与转向盘同侧转向轮的转角增量之比来表示。2）转向前展3）转向系统的角传动比转向盘的自由行程便是转向盘在空转阶段的角行程。转向盘的自由行程对于缓和路面冲击和避免驾驶人过于紧张是有利的，但过大的自由行程会影响转向操纵的灵敏性。4）转向盘的自由行程机械转向系统由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成，其构造如图10-3所示。转向操纵机构包括转向盘、转向轴、万向节和传动轴等。转向传动机构包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂和转向横拉杆等。10.1.2机械转向系统的构造及工作原理图10-3机械转向系统的构造1．机械转向系统的构造汽车转向时，驾驶人转动转向盘，通过转向轴、万向节和传动轴，将转向力矩输入转向器。转向器中有1～2级啮合传动副，具有减速增矩作用。当一侧转向节偏转时，经“一侧梯形臂→转向横拉杆→另一侧梯形臂”的传递，另一侧转向节及装于其上的转向轮随之绕主销同向偏转相应的角度，从而实现转向。2．机械转向系统的工作原理1．转向操纵机构的构造转向操纵机构是用来操纵转向器和转向传动机构的，它一般由转向盘、转向柱（包括转向轴和转向柱管）、万向节、传动轴等组成，如图10-4所示。10.1.3转向操纵机构图10-4转向操纵机构详细构造名称详见教材p218转向盘具有柔软的外表面，可起缓冲作用。1在转向盘上装设安全气囊。安全气囊可在汽车发生碰撞时弹出，为驾驶人提供有效的防撞保护，如图10-5所示2撞车时，转向盘的骨架能产生变形，以吸收冲击能量，减轻撞车对驾驶人造成的伤害。31）转向盘安全措施2．转向操纵机构的安全措施（b）汽车发生碰撞后图10-5安全气囊（a）汽车发生碰撞前分开式转向柱。分开式转向柱（见图10-6）的转向轴分为上转向轴和下转向轴（套在轴上）两部分，二者用塑料销钉连成一体。12）转向柱安全措施图10-6分开式转向柱当汽车发生碰撞时，转向器总成对转向柱施加轴向冲击力（第一次冲击），将连接上、下转向轴的塑料销钉切断，下转向轴便套在上转向轴上向上滑动，如图10-7（a）所示。

当驾驶人的身体因惯性撞向转向盘（第二次冲击），连接橡胶垫与转向柱管托架的塑料销钉被切断，转向柱管托架脱离橡胶垫，如图10-7（b）所示。（a）下转向轴套在上转向轴上向上滑动（b）转向柱管托架脱离橡胶垫图10-7分开式转向柱工作原理变形收缩式转向柱。变形收缩式转向柱的转向轴分上、下两段，分别连接于转向柱管的上、下两端。转向柱管可以做成网络式和波纹管式，如图10-8所示。2（a）网络式转向柱管（b）波纹管式转向柱管图10-8变形收缩式转向柱的转向柱管可溃缩式转向柱。可溃缩式转向柱由吸能式转向轴、组合板、剪力板、滑板和伸缩悬臂等组成。

当汽车发生严重碰撞时，组合板、剪力板、滑板和伸缩悬臂组成的总成会按照预先的设计发生溃缩变形或折叠，整个转向操纵机构会向汽车下部溃缩，从而吸收了冲击能量，实现安全保护，如图10-9所示。3图10-9可溃缩式转向柱的工作原理转向器的功用是把来自转向盘的转向力矩和转向角进行适当的变换（主要是减速增矩），再输出给转向传动机构，从而使汽车转向，所以转向器本质上就是减速传动装置。机械转向系统中使用的转向器又称为机械式转向器。机械式转向器一般按照其啮合传动副的结构形式进行分类，可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中，使用较为广泛的类型有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式等。10.1.4转向器齿轮齿条式转向器主要由转向器壳体、转向驱动齿轮、转向齿条等组成，如图10-11所示。

齿轮齿条式转向器通过转向器壳体两端的螺栓固定在车身（或车架）上。1．齿轮齿条式转向器图10-11齿轮齿条式转向器（转向齿条中部与左、右转向横拉杆连接）如图10-11所示，转向齿条中部（有些是转向齿条两端，如图10-12所示）通过拉杆支架与左、右转向横拉杆连接。转动转向盘时，转向驱动齿轮转动，与之啮合的转向齿条沿轴向移动，从而使左、右转向横拉杆带动转向节转动，使转向轮偏转，实现汽车转向。图10-12转向齿条两端与左、右转向横拉杆连接循环球式转向器主要由转向螺杆、转向螺母、转向器壳体及循环球等组成，如图10-13所示。与其他形式的转向器相比，循环球式转向器在结构上的主要特点是有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿轮齿条传动副。2．循环球式转向器图10-13循环球式转向器蜗杆曲柄指销式转向器主要由转向器壳体、转向蜗杆、转向摇臂轴、曲柄和指销等组成，如图10-14所示。蜗杆具有梯形螺纹，锥形的指销用双排圆锥滚子轴承支撑在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。3．蜗杆曲柄指销式转向器图10-14蜗杆曲柄指销式转向器1—上盖；2、3—推力轴承；4—调整螺塞；5—锁紧螺母；6—转向蜗杆；7—下盖；8—曲柄；9—指销；10—双排圆锥滚子轴承；11、14—螺母；12—螺盖；13—调整螺钉；15—衬套；16—转向摇臂轴；17—油封；18—转向器壳体。10.1.5转向传动机构转向摇臂是转向器传动副与转向直拉杆之间的传动部件。转向摇臂的常见构造如图10-15所示。1．转向传动机构的组成图10-15转向摇臂的常见构造1）转向摇臂转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动部件，其构造如图10-16所示。图10-16转向直拉杆的构造2）转向直拉杆转向横拉杆（见图10-17）与梯形臂共同构成转向梯形机构，是转向梯形机构的底边。转向横拉杆杆体用钢管制成，其两端切有螺纹，一端为右旋，一端为左旋，分别与两端的转向横拉杆接头（见图10-18）用螺纹连接，两端的转向横拉杆接头结构相同。图10-17转向横拉杆3）转向横拉杆图10-18转向横拉杆接头转向节臂和梯形臂如图10-19所示。

转向直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。4）转向节臂和梯形臂图10-19转向节臂和梯形臂2．转向传动机构布置形式前置式。1转向直拉杆横向布置式。2后置式。31）与非独立悬架配用的转向传动机构布置形式（a）前置式（b）后置式（c）转向直拉杆横向布置式图10-20与非独立悬架配用的转向传动机构布置形式1—转向器；2—转向摇臂；3—转向直拉杆；4—转向节臂；5—梯形臂；6—转向横拉杆。转向传动机构中的转向梯形机构也必须分成两段或三段，如图10-21所示。

转向摇臂在平行于路面的平面内左右摆动，传递力和运动。2）与独立悬架配用的转向传动机构布置形式（a）两段（b）三段图10-21与独立悬架配用的转向传动机构布置形式1—转向摇臂；2—转向直拉杆；3—右转向横拉杆；4—右梯形臂；5—悬架右摆臂；6—摇杆；7—悬架左摆臂；8—左梯形臂；9—左转向横拉杆案例分析——拆装转向器与转向横拉杆实践操作以2015款大众迈腾轿车为例，拆装转向器与转向横拉杆。12准备工作拆装转向器与转向横拉杆详细操作步骤请扫描二维码查看拆装转向器与转向横拉杆任务10.2

机械转向系统故障诊断与检修任务引入张先生有两辆汽车，其中一辆是十几年前买的车，用的是较老式的机械转向系统，所以平时不怎么开。可开的时候，他发现转动转向盘时十分费力。他原本以为是太久没开，所以转向器缺油了，便自行上了油。可开了几天后，情况没有变好，还更严重了。检查后，维修师傅说是前束调整不当造成的。本任务要求学生从确认故障现象、制订诊断流程、找出故障原因、排除故障等方面完成机械转向系统的故障诊断与检修。10.2.1机械转向系统的故障诊断1．转向沉重在汽车行驶过程中，驾驶人转动转向盘时感到沉重费力，有时转弯后转向盘不易回正。1）故障现象2）故障原因表10-4转向沉重的故障原因大致原因具体原因转向器原因（1）转向器缺油，导致其润滑不良（2）转向轴弯曲、变形，转向柱管凹陷，导致二者发生碰擦（3）转向器传动副啮合间隙过小（4）转向器各轴承的轴向间隙过小转向传动机构原因（1）各拉杆的球头销调整过紧（2）各拉杆的球头销缺油或损坏（3）各拉杆或转向节变形（4）转向节推力轴承缺油、损坏，或转向节主销轴向间隙过小其他方面原因（1）转向轮轮胎气压过低（2）转向轮定位失准（3）转向轮轮毂轴承过紧（4）转向桥或车架变形大概诊断。12检查转向轮、转向桥和车架。2）故障原因检查转向传动机构。34检查转向器。汽车在直线行驶时，转向盘不居于中间位置，驾驶人需要不断向一边轻拉转向盘，才能保持直线行驶。2．行驶跑偏1）故障现象2）故障原因左、右转向轮气压不等，造成滚动半径不等。12两转向轮的定位角不等。两转向轮轮毂轴承的松紧度不等。34一侧车轮的制动器拖滞。一侧钢板弹簧松动或断裂、车桥歪斜、车架变形等。56转向轮前束调整不当，过大或过小。3）故障诊断方法检查左、右转向轮轮胎的规格是否一致。12检查左、右转向轮轮胎的磨损程度是否一致。检查左、右转向轮轮胎的气压。34检查跑偏一侧的轮毂和制动器是否温度过高。检查钢板弹簧有无松动、断裂，车桥有无歪斜移位，车架有无变形等。56检查转向轮定位情况。若前束调整不当，则故障由此引起，应调整前束。操纵转向盘时感觉松旷范围很大，需要用较大幅度转动转向盘才能控制汽车的行驶方向，汽车在直线行驶时也会行驶不稳。3．转向不灵敏1）故障现象2）故障原因转向盘与转向轴配合松旷。12转向器传动副啮合间隙过大，安装松旷。转向传动机构各拉杆球头销处配合松旷。34转向轮轮毂轴承间隙过大。主销与转向节衬套孔间隙过大。56主销与转向节轴向间隙过大。7转向轮前束过大。3）故障诊断方法检查转向盘的自由行程。12若自由行程过大，应先检查转向盘与转向轴的配合情况，若配合松旷，则故障由此引起若自由行程正常，应检查转向轮轮毂轴承、主销等处，查找是否有松旷部位，若有，则故障由此引起。3若各处间隙均正常，应检查转向轮定位情况，若前束过大，则故障由此引起。4汽车行驶过程中，处在高速范围内某一转速时，出现转向盘发抖，车头在横向平面内左右摆动、行驶不稳等现象。转速越高，上述现象越严重。4．高速摆振1）故障现象2）故障原因悬架出现故障，如减振器失效、弹簧弹性下降或断裂等。12转向传动机构发生运动干涉。传动轴弯曲严重或松旷。34转向轮动不平衡。转向轮偏摆量大。56车架、车桥变形。7转向轮定位失准。3）故障诊断方法检查左、右转向轮轮胎的规格是否一致。12检查左、右转向轮轮胎的磨损程度是否一致。检查左、右转向轮轮胎的气压。34检查跑偏一侧的轮毂和制动器是否温度过高。检查钢板弹簧有无松动、断裂，车桥有无歪斜移位，车架有无变形等。56检查转向轮定位情况。若前束调整不当，则故障由此引起，应调整前束。操纵转向盘时感觉松旷范围很大，需要用较大幅度