汽車底盤課件 課題10 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造與維修

課題10

機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造與維修學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉轉(zhuǎn)向盤的結(jié)構(gòu)及自由行程的作用。熟悉轉(zhuǎn)向柱的結(jié)構(gòu)組成。掌握轉(zhuǎn)向柱檢修注意事項及檢修項目。熟悉齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)、工作原理及調(diào)整方法。了解轉(zhuǎn)向梯形的作用。熟悉轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的類型及組成。掌握轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的檢修方法。一、轉(zhuǎn)向理論基礎(chǔ)

１、兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系如圖10-1所示。兩輪的偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系如下:式中α、β——內(nèi)外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角;B——兩側(cè)主銷軸線與地面相交點之間的距離;L——汽車軸距。 ２、轉(zhuǎn)向特性駕駛員將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過一定角度后固定，保持汽車以某一穩(wěn)定車速開始轉(zhuǎn)向，可能出現(xiàn)以下４種轉(zhuǎn)向特性，如圖10-2所示。(１)不足轉(zhuǎn)向:偏離圓周軌跡向外運動，且轉(zhuǎn)彎半徑越來越大。(２)過多轉(zhuǎn)向:偏離圓周軌跡向內(nèi)運動，且轉(zhuǎn)彎半徑越來越小。(３)中性轉(zhuǎn)向:沿著圓周軌跡運動。(４)交變轉(zhuǎn)向:最初偏離軌跡向外運動，過一段時間后突然開始向內(nèi)運動。

３、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比(１)轉(zhuǎn)向器角傳動比。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量之比iω1稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比。(２)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比。轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤一側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)的相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比iω2稱為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比。(３)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比iω為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比。(４)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比。兩個轉(zhuǎn)向輪受到的轉(zhuǎn)向阻力與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比ip稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動比，它與角傳動比iω成正比。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比如圖10-3所示。二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述１、作用保證汽車在行駛中能夠按照駕駛員的操縱要求，適時改變汽車的行駛方向和保持汽車穩(wěn)定的直線行駛。２、要求工作可靠、操縱輕便，轉(zhuǎn)向機構(gòu)還應(yīng)能減輕地面?zhèn)鞯睫D(zhuǎn)向盤上的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小保?dāng)汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。３、類型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ４、機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱，如圖10-4所示。 三、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)１、概述轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總和為轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)。由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)等組成。２、轉(zhuǎn)向盤(１)組成。轉(zhuǎn)向盤又稱方向盤，由輪緣、輪輻和輪轂組成，如圖10-5所示。轉(zhuǎn)向盤裝有喇叭按鈕、車速控制開關(guān)和安全氣囊等。在多功能方向盤上還集中安裝了音響操縱按鈕、定速巡航按鈕、換擋撥片等裝置，如圖10-6所示。(２)自由行程。在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動過程的初始階段，只需要很小的力就能夠轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，該力矩只是用來克服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部的摩擦，使各傳動部件的間隙完全消除，這一空轉(zhuǎn)階段的角行程稱為轉(zhuǎn)向盤的自由行程自由行程有利于緩和路面沖擊一般方向盤自由行程不大于10°或方向盤圓周弧長0~15mm，如圖10-7所示。３、轉(zhuǎn)向柱(１)作用。轉(zhuǎn)向柱介于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器之間，其主要作用是將來自轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力矩傳遞給轉(zhuǎn)向器。(２)組成。轉(zhuǎn)向柱主要由轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向傳動軸、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向柱調(diào)整機構(gòu)等組成，如圖10-8所示。四、轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的減速傳動裝置，目前汽車上廣泛使用的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式。１、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器主要由轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒條和轉(zhuǎn)向器殼體等組成，如圖10-9所示。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，嚙合緊密、反應(yīng)靈敏、轉(zhuǎn)向輕便，采用密封結(jié)構(gòu)，不需要維護轉(zhuǎn)向器。２、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器它的原理相當(dāng)于利用了螺母與螺栓在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的相對移動，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動，如圖10-11所示。五、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)１、概述轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)按照轉(zhuǎn)向器傳遞來的扭力使左右車輪按照一定的規(guī)律偏轉(zhuǎn)。這就要求轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)有較大的剛度和強度，吸收振動、緩沖振動。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形、轉(zhuǎn)向減震器組成。２、轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向搖臂的作用是把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給直拉桿或橫拉桿，進而推動轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，如圖10-12所示。３、轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向直拉桿和轉(zhuǎn)向橫拉桿是汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的二個主要零件，直拉桿是方向機拉臂和轉(zhuǎn)向節(jié)左臂連接的一個桿，把方向機動力傳給轉(zhuǎn)向節(jié)后就可以控制車輪了。轉(zhuǎn)向直拉桿如圖10-13所示。４、轉(zhuǎn)向橫拉桿指轎車的轉(zhuǎn)向器橫拉桿與前減震器固定在一起的部件。其特點是長度可調(diào)，通過調(diào)整橫拉桿的長度，可以調(diào)整前輪前束。如圖10-14所示。５、轉(zhuǎn)向節(jié)臂又叫梯形臂，是轉(zhuǎn)向傳動裝置的最后一級傳力部件，轉(zhuǎn)向節(jié)臂安裝在左右轉(zhuǎn)向節(jié)上，另一端用球銷和轉(zhuǎn)向橫拉桿連接。轉(zhuǎn)向節(jié)是最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的部件，可是如何將轉(zhuǎn)向機搖臂產(chǎn)生的扇形運動連接到左側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)呢?于是在左側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)上加裝了轉(zhuǎn)向節(jié)臂，通過轉(zhuǎn)向縱拉桿將其與轉(zhuǎn)向搖臂連接起來，并實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。轉(zhuǎn)向節(jié)臂如圖10-15所示。６、轉(zhuǎn)向梯形汽車轉(zhuǎn)向時，各個車輪的軸線只有相交于一點，才能實現(xiàn)車輪的純滾動，否則，輪胎將發(fā)生打滑。因此，內(nèi)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)大于外轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角。為了實現(xiàn)內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角的上述關(guān)系，發(fā)明了轉(zhuǎn)向梯形桿系，通過由橫拉桿和左右轉(zhuǎn)向梯形臂組成的這種梯形桿系，可以非常近似地滿足上述要求。在非獨立懸架的整體前橋上，可以采用整體轉(zhuǎn)向梯形桿系。而在獨立懸架的非整體前橋上，則必須采用分段式梯形桿系。７、轉(zhuǎn)向減震器在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)向減震器是克服轉(zhuǎn)向輪擺振的有效措施。轉(zhuǎn)向減震器的一端與車身(或前橋)鉸接，另一端與轉(zhuǎn)向直拉桿(或轉(zhuǎn)向器)鉸接。轉(zhuǎn)向減震器如圖10-17所示。六、機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見的故障分析１、轉(zhuǎn)向盤自由行程偏大(１)故障現(xiàn)象。汽車保持直線行駛位置時，輕輕晃動轉(zhuǎn)向盤，感到游動角度很大。(２)故障原因。①轉(zhuǎn)向器內(nèi)主從動嚙合部位松曠或主從動部位的軸承松曠。②轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向軸的連接部位松曠。③轉(zhuǎn)向器垂臂軸與垂臂連接部位松曠。④縱橫拉桿球頭連接部位松曠。⑤縱橫拉桿臂與轉(zhuǎn)向節(jié)的連接部位松曠。⑥轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷松曠。⑦輪轂軸承松曠。(３)故障診斷與排除方法。①應(yīng)先檢查轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向軸是否松曠。②檢查轉(zhuǎn)向器內(nèi)主從動部分的軸承或襯套是否松曠。③檢查轉(zhuǎn)向器內(nèi)主從動部分的嚙合是否松曠。④若故障不在以上部位，則應(yīng)檢查垂臂與垂臂軸、縱與橫拉桿球頭連接、轉(zhuǎn)向節(jié)與主。銷是否松曠。⑤若以上部位均無故障，則故障是由輪轂軸承或拉桿臂松曠所造成的。２、轉(zhuǎn)向沉重(１)故障現(xiàn)象。汽車行駛中駕駛員向左右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，感到沉重費力，無回正感;當(dāng)汽車以低速轉(zhuǎn)彎行駛或掉頭時，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤非常吃力，甚至打不動。(２)故障原因。①輪胎氣壓不足。②轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷配合過緊或缺油。③縱橫拉桿球頭連接調(diào)整過緊或缺油。④轉(zhuǎn)向器主動部分軸承預(yù)緊力太大或從動部分與襯套配合太緊。⑤轉(zhuǎn)向器主從動部分的嚙合調(diào)整得太緊。⑥轉(zhuǎn)向器無油或缺油。⑦轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承缺油或損壞。⑧轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向軸彎曲或其套管凹癟等造成刮碰。⑨主銷后傾過大、主銷內(nèi)傾過大或前輪負外傾。⑩前梁、車架變形造成前輪定位失準。(３)故障診斷與排除方法。①檢查輪胎氣壓、輪轂軸承松緊程度，前輪定位等。②頂起前橋，使前輪懸空，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤。若感到明顯輕便省力，則故障在前輪、前橋或車架。若轉(zhuǎn)向仍然沉重費力，則應(yīng)將轉(zhuǎn)向垂臂拆下，繼續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，若明顯輕便省力，則故障在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu);若仍沉重費力，則故障在轉(zhuǎn)向器。③對轉(zhuǎn)向器進行檢查。先檢查外部轉(zhuǎn)向軸，看有無變形凹陷等。④對轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)進行檢查。檢查各部連接處是否過緊而運動發(fā)卡，檢查各拉桿及轉(zhuǎn)向節(jié)有無變形，檢查轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸向間隙是否過小。⑤必要時，還應(yīng)對前輪及車架是否變形進行檢查。３、行駛跑偏(１)故障現(xiàn)象。汽車行駛中自動跑向一邊，必須用力握住轉(zhuǎn)向盤才能保持直線行駛。(２)故障原因。①兩前輪輪胎氣壓不等、直徑不一或車箱裝載不均。②左右車架前鋼板彈簧撓度不等或彈力不一。③前梁、后轎軸管或車架發(fā)生水平平面內(nèi)的彎曲。④車架兩邊的軸距不等。⑤兩前輪輪轂軸承或輪轂油封的松緊度不一。⑥前后橋兩端的車輪有單邊制動或單邊拖滯現(xiàn)象。⑦兩前輪外傾角、主銷后傾角或主銷內(nèi)傾角不等。⑧前束太大或負前束。⑨路面拱度較大或有側(cè)向風(fēng)。(３)故障診斷與排除方法。①應(yīng)先檢查跑偏一側(cè)的車輪轂和制動器是否溫度過高，若溫度過高，則為輪轂軸承過緊和制動拖滯。②檢查輪胎氣壓以及輪轂軸承松緊程度。③新?lián)Q輪胎出現(xiàn)跑偏，多為輪胎規(guī)格不等。④檢查鋼板彈簧有無松動、斷裂，車橋有無歪斜移位，車架有無變形等。⑤檢查前輪定位情況。４、轉(zhuǎn)向不靈(１)故障現(xiàn)象。在汽車轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)向盤時感覺曠量很大，需用較大幅度才能轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤;汽車在直線行駛時又感到行駛不穩(wěn)。(２)故障原因。①轉(zhuǎn)向器嚙合間隙過大，安裝松曠。②轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向盤配合松曠。③主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套孔間隙過大。④主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)軸向間隙過大。⑤轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)各球頭銷處配合松曠。⑥前輪轂軸承間隙過大。⑦汽車前輪前束過大。(３)故障診斷與排除方法。①先檢查轉(zhuǎn)向盤的自由轉(zhuǎn)動量，若過大，則說明轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)存在間隙過大的故障。②若轉(zhuǎn)向盤的自由轉(zhuǎn)動量正常，則故障原因可能是前輪轂軸承間隙過大、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套孔間隙過大、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)軸向間隙過大及前束過大等。③檢查前輪轂軸承、主銷等處，找出松曠部位。④由一人原地轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，另一人觀察垂臂擺動，當(dāng)垂臂開始擺動時轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動量不大，說明是轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)松曠;否則為轉(zhuǎn)向器松曠。⑤必要時應(yīng)檢查前束，前束值過大時，會伴隨有輪胎異常磨損。５、轉(zhuǎn)向晃動(１)故障現(xiàn)象。汽車在某低速范圍內(nèi)或某高速范圍內(nèi)行駛時，有時出現(xiàn)兩前輪各自圍繞主銷進行角振動的現(xiàn)象。尤其是高速擺頭時，兩前輪左右擺震嚴重，握轉(zhuǎn)向盤的手有麻木感，甚至在駕駛室內(nèi)可看到整個車頭晃動。(２)故障原因。①前輪輪胎、輪輞、制動鼓或盤、輪轂等旋轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡。②前輪徑向圓或端面圓跳動太大。③前輪使用翻新胎。④前輪外