汽車(chē)底盤(pán)課件 課題10 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造與維修

課題10

機(jī)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(pán)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(xiàng)及檢修項(xiàng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及組成。掌握轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)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(xiāo)軸線與地面相交點(diǎn)之間的距離;L——汽車(chē)軸距。 ２、轉(zhuǎn)向特性駕駛員將轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后固定，保持汽車(chē)以某一穩(wěn)定車(chē)速開(kāi)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(yùn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)彎半徑越來(lái)越大。(２)過(guò)多轉(zhuǎn)向:偏離圓周軌跡向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)彎半徑越來(lái)越小。(３)中性轉(zhuǎn)向:沿著圓周軌跡運(yùn)動(dòng)。(４)交變轉(zhuǎn)向:最初偏離軌跡向外運(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間后突然開(kāi)始向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

３、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)比(１)轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角增量與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量之比iω1稱(chēng)為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。(２)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤(pán)一側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)的相應(yīng)轉(zhuǎn)角增量之比iω2稱(chēng)為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比。(３)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向盤(pán)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(dòng)比。(４)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動(dòng)比。兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪受到的轉(zhuǎn)向阻力與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力之比ip稱(chēng)為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳動(dòng)比，它與角傳動(dòng)比iω成正比。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動(dòng)比如圖10-3所示。二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述１、作用保證汽車(chē)在行駛中能夠按照駕駛員的操縱要求，適時(shí)改變汽車(chē)的行駛方向和保持汽車(chē)穩(wěn)定的直線行駛。２、要求工作可靠、操縱輕便，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)還應(yīng)能減輕地面?zhèn)鞯睫D(zhuǎn)向盤(pán)上的沖擊，并保持適當(dāng)?shù)摹奥犯小?，?dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對(duì)駕駛員的傷害。３、類(lèi)型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ４、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱，如圖10-4所示。 三、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)１、概述轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總和為轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。由轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)等組成。２、轉(zhuǎn)向盤(pán)(１)組成。轉(zhuǎn)向盤(pán)又稱(chēng)方向盤(pán)，由輪緣、輪輻和輪轂組成，如圖10-5所示。轉(zhuǎn)向盤(pán)裝有喇叭按鈕、車(chē)速控制開(kāi)關(guān)和安全氣囊等。在多功能方向盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程的初始階段，只需要很小的力就能夠轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，該力矩只是用來(lái)克服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部的摩擦，使各傳動(dòng)部件的間隙完全消除，這一空轉(zhuǎn)階段的角行程稱(chēng)為轉(zhuǎn)向盤(pán)的自由行程自由行程有利于緩和路面沖擊一般方向盤(pán)自由行程不大于10°或方向盤(pán)圓周弧長(zhǎng)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(pán)和轉(zhuǎn)向器之間，其主要作用是將來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)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(dòng)軸、萬(wàn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向柱調(diào)整機(jī)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(dòng)裝置，目前汽車(chē)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hù)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(guò)程中產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)，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(gè)首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)，如圖10-11所示。五、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)１、概述轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按照轉(zhuǎn)向器傳遞來(lái)的扭力使左右車(chē)輪按照一定的規(guī)律偏轉(zhuǎn)。這就要求轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有較大的剛度和強(qiáng)度，吸收振動(dòng)、緩沖振動(dòng)。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)傳給直拉桿或橫拉桿，進(jìn)而推動(dòng)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(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的二個(gè)主要零件，直拉桿是方向機(jī)拉臂和轉(zhuǎn)向節(jié)左臂連接的一個(gè)桿，把方向機(jī)動(dòng)力傳給轉(zhuǎn)向節(jié)后就可以控制車(chē)輪了。轉(zhuǎn)向直拉桿如圖10-13所示。４、轉(zhuǎn)向橫拉桿指轎車(chē)的轉(zhuǎn)向器橫拉桿與前減震器固定在一起的部件。其特點(diǎn)是長(zhǎng)度可調(diào)，通過(guò)調(diào)整橫拉桿的長(zhǎng)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(dòng)裝置的最后一級(jí)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(xiāo)和轉(zhuǎn)向橫拉桿連接。轉(zhuǎn)向節(jié)是最終實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的部件，可是如何將轉(zhuǎn)向機(jī)搖臂產(chǎn)生的扇形運(yùn)動(dòng)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(guò)轉(zhuǎn)向縱拉桿將其與轉(zhuǎn)向搖臂連接起來(lái)，并實(shí)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(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，各個(gè)車(chē)輪的軸線只有相交于一點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的純滾動(dòng)，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(shí)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(guò)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(dú)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(dú)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(dòng)機(jī)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(chē)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(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見(jiàn)的故障分析１、轉(zhuǎn)向盤(pán)自由行程偏大(１)故障現(xiàn)象。汽車(chē)保持直線行駛位置時(shí)，輕輕晃動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，感到游動(dòng)角度很大。(２)故障原因。①轉(zhuǎn)向器內(nèi)主從動(dòng)嚙合部位松曠或主從動(dòng)部位的軸承松曠。②轉(zhuǎn)向盤(pán)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(xiāo)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(pán)與轉(zhuǎn)向軸是否松曠。②檢查轉(zhuǎn)向器內(nèi)主從動(dòng)部分的軸承或襯套是否松曠。③檢查轉(zhuǎn)向器內(nèi)主從動(dòng)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(xiāo)是否松曠。⑤若以上部位均無(wú)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(chē)行駛中駕駛員向左右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，感到沉重費(fèi)力，無(wú)回正感;當(dāng)汽車(chē)以低速轉(zhuǎn)彎行駛或掉頭時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)非常吃力，甚至打不動(dòng)。(２)故障原因。①輪胎氣壓不足。②轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷(xiāo)配合過(guò)緊或缺油。③縱橫拉桿球頭連接調(diào)整過(guò)緊或缺油。④轉(zhuǎn)向器主動(dòng)部分軸承預(yù)緊力太大或從動(dòng)部分與襯套配合太緊。⑤轉(zhuǎn)向器主從動(dòng)部分的嚙合調(diào)整得太緊。⑥轉(zhuǎn)向器無(wú)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(xiāo)后傾過(guò)大、主銷(xiāo)內(nèi)傾過(guò)大或前輪負(fù)外傾。⑩前梁、車(chē)架變形造成前輪定位失準(zhǔn)。(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(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)。若感到明顯輕便省力，則故障在前輪、前橋或車(chē)架。若轉(zhuǎn)向仍然沉重費(fèi)力，則應(yīng)將轉(zhuǎn)向垂臂拆下，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，若明顯輕便省力，則故障在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu);若仍沉重費(fèi)力，則故障在轉(zhuǎn)向器。③對(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行檢查。先檢查外部轉(zhuǎn)向軸，看有無(wú)變形凹陷等。④對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查。檢查各部連接處是否過(guò)緊而運(yùn)動(dòng)發(fā)卡，檢查各拉桿及轉(zhuǎn)向節(jié)有無(wú)變形，檢查轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)軸向間隙是否過(guò)小。⑤必要時(shí)，還應(yīng)對(duì)前輪及車(chē)架是否變形進(jìn)行檢查。３、行駛跑偏(１)故障現(xiàn)象。汽車(chē)行駛中自動(dòng)跑向一邊，必須用力握住轉(zhuǎn)向盤(pán)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(chē)箱裝載不均。②左右車(chē)架前鋼板彈簧撓度不等或彈力不一。③前梁、后轎軸管或車(chē)架發(fā)生水平平面內(nèi)的彎曲。④車(chē)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(chē)輪有單邊制動(dòng)或單邊拖滯現(xiàn)象。⑦兩前輪外傾角、主銷(xiāo)后傾角或主銷(xiāo)內(nèi)傾角不等。⑧前束太大或負(fù)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(chē)輪轂和制動(dòng)器是否溫度過(guò)高，若溫度過(guò)高，則為輪轂軸承過(guò)緊和制動(dòng)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(wú)松動(dòng)、斷裂，車(chē)橋有無(wú)歪斜移位，車(chē)架有無(wú)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(chē)轉(zhuǎn)向操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)感覺(jué)曠量很大，需用較大幅度才能轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán);汽車(chē)在直線行駛時(shí)又感到行駛不穩(wěn)。(２)故障原因。①轉(zhuǎn)向器嚙合間隙過(guò)大，安裝松曠。②轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向盤(pán)配合松曠。③主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套孔間隙過(guò)大。④主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)軸向間隙過(guò)大。⑤轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各球頭銷(xiāo)處配合松曠。⑥前輪轂軸承間隙過(guò)大。⑦汽車(chē)前輪前束過(guò)大。(３)故障診斷與排除方法。①先檢查轉(zhuǎn)向盤(pán)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)量，若過(guò)大，則說(shuō)明轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)存在間隙過(guò)大的故障。②若轉(zhuǎn)向盤(pán)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)量正常，則故障原因可能是前輪轂軸承間隙過(guò)大、主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套孔間隙過(guò)大、主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)軸向間隙過(guò)大及前束過(guò)大等。③檢查前輪轂軸承、主銷(xiāo)等處，找出松曠部位。④由一人原地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，另一人觀察垂臂擺動(dòng)，當(dāng)垂臂開(kāi)始擺動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)自由轉(zhuǎn)動(dòng)量不大，說(shuō)明是轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)松曠;否則為轉(zhuǎn)向器松曠。⑤必要時(shí)應(yīng)檢查前束，前束值過(guò)大時(shí)，會(huì)伴隨有輪胎異常磨損。５、轉(zhuǎn)向晃動(dòng)(１)故障現(xiàn)象。汽車(chē)在某低速范圍內(nèi)或某高速范圍內(nèi)行駛時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)兩前輪各自圍繞主銷(xiāo)進(jìn)行角振動(dòng)的現(xiàn)象。尤其是高速擺頭時(shí)，兩前輪左右擺震嚴(yán)重，握轉(zhuǎn)向盤(pán)的手有麻木感，甚至在駕駛室內(nèi)可看到整個(gè)車(chē)頭晃動(dòng)。(２)故障原因。①前輪輪胎、輪輞、制動(dòng)鼓或盤(pán)、輪轂等旋轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡。②前輪徑向圓或端面圓跳動(dòng)太大。③前輪使用翻新胎。④前輪外