《汽车转向系统问题研究8500字（论文）》

汽车转向系统的性能分析TOC\o"1-3"\h\u30578第一章绪论 5140391.1研究目的及意义 537721.2文献综述 5327671.3主要研究内容 620434第二章四轮转向系统的原理与及应用 726102.1四轮转向系统的结构 7244442.1.1机械转向系统 732192.1.2动力转向系统 740612.2汽车轮转向系统的工作原理 8291862.2.1四轮转向系统的基本结构和工作原理 893392.2.2四轮转向系统的主要部件 927526第三章四轮转向系统的常见故障及现象 10326253.1四轮转向系统的故障 10151603.2四轮转向系统发生故障的诱因 10187443.3四轮转向故障诊断与排除 1090683.3.1转向沉重 10285843.3.2方向盘抖动 111056第四章四轮转向系统检测 12322924.1基本检测方法 12166434.1.1转向机检查 1282104.1.2动力转向液的检查与更换 1273134.2四轮转向系统的检测策略 12266284.2.1规范进行养护工作 12227964.2.2加强汽车使用常识 1323694.2.3将安全巡查制度落到实处 13139274.2.4对保养制度进行完善 1324214第五章四轮转向系统的维修 14236415.1四轮转向系统的基本维修 14124275.1.1车轮的维修 14312825.1.2前桥的维修 14323755.1.3车架及悬架的维修 14292245.2四轮转向系统的大型维修 14268915.2.1转向操纵机构的维修 14215525.2.2转向器的维修 1446765.2.3转向传动机构的维修 15196315.3四轮转向系统的发展 1511256第六章总结 1616859参考文献 171402致谢 19第一章绪论1.1研究目的及意义目前，我国机动车保数量越来越高，而市区道路状况明显滞后，车辆在狭窄道路上转弯、掉头也较为困难，因此给日常出行带来极大的不便。伴随着交通事业的蓬勃发展的同时高速公路事故数量也逐年递增，特别是在路面与轮胎间摩擦系数较低时，由于地面附着系数降低而引起的车辆失控。人们发现汽车四轮转向技术可以较好地解决这两个问题。转向四轮转向汽车的前后四个车轮都具有转向功能，根据前后轮各自的角位移和相位移，来对汽车相应地转弯半径进行调整，从而提高汽车安全驾驶的稳定性。因此四轮转向系统相对于两轮转向系统具有以下优点：低速行驶时，后轮的旋转方向与前轮相异，减少回旋半径，能够在有限的空间内实现灵活的转向；高速行驶时，后轮的旋转方向与前轮相同。四轮转向系统并未完全普及，其原因在于四轮转向系统结构较为复杂，并且对电子控制技术要求较高。因此研究四轮转向系统的工作原理对于汽车行业的快速发展有着非常重要的意义，针对相应地故障提出相应地维修以及有意识的保护系统薄弱的部分，可以大大提高驾驶的安全性，减少由于转向系统的故障造成的交通事故。1.2文献综述200年前，在汽车的早期，它的转向是模仿马车和自行车的方向盘，用操纵杆或手柄直接偏转前轮。1817年，德国人伦肯斯波格发明了转向梯形机制，并将在英国获得的专利转让给了阿克曼（鲁道夫阿克曼）。在汽车中驾驶方向盘的方法是使用齿条和齿轮传动机构。它在1885年被用在公司的汽车里。从1817年德国人伦肯斯普格尔发明的现代转向梯形机械装置的发明，转向系统因其在汽车中的重要作用而引起了广泛的关注。目前，国内外专家学者主要关注转向机构动力学和转向机构运动学。前者主要使用多体动力学软件进行动态仿真，并根据仿真结果不断修改相应的参数，以达到最佳的目的。这项研究的主要内容是：汽车转向稳定性9-10，汽车车轮定位参数影响了转向11-13的性能，汽车悬架的性能影响了方向盘的性能（14-16），前轮转向负荷的转移和轮胎17-18的影响，基于Adams19的汽车转向机构研究，新转向技术主要应用现代电子控制技术，如主动前轮转向和线控转向20-22。转向运动学的研究主要包括建筑物平面和空间数学模型的指导机制，尽可能满足对转向机制需求，优化纯滚动需求。转向机构和转向装置数学模型的研究包括整体式梯形转向机构，带双摇杆的齿条和小齿轮独立悬挂转向机构，齿轮，齿条和连接件的三种不同组合，具有扁平四连杆机构的简化汽车转向系统。实际上，在转向过程中，“梯形”的上边缘的长度发生了变化。简化的汽车转向模型忽略了空间的角度和联轴器枢轴的角度以及实际空间，该模型存在一些缺陷。在后两种情况下，考虑了每个机构的空间角度和耦合枢轴的倾斜度，但是以模糊的方式定义了空间模型的转向角，并且枢轴角的变化在行驶过程中忽略了由车轮的脉动引起的耦合。根据以上评论，国内外的研究都是基于阿克曼转向机构的设计原理和转向机构的实际运动。通过建立左右转向角的数学模型，将实际转向角的内部和外部用作自变量，然后再计算一个计算值和理想值，以及该值之间的差计算出目标函数的理想值并优化转向机构。该方法只能根据独立变量的优化结果来修改转向角的值并选择转向角，而不能深入研究纯滚动理论的转向机理。汽车方向盘轴延长线交点和纯净,之间的关系研究的起点滚动路口汽车转向梯形机构基于平面模型,提出一种新的平面法研究转向梯形机构的研究转向梯形机构平面转弯性能,并采取捷达车的空间转向悬架系统模型为基础,研究空间悬架-转向机构的转向性能。1.3主要研究内容本文主要研究的对象为四轮转向系统。分析总结转向系统的工作原理，主要部分为控住部分。汽车四轮转向系统的故障是不可避免的，如何对出现的故障作出准确合理的诊断，这与测试技术有关。针对常见的故障现象提出相应地解决方案和策略，对诱发故障原因作出合理的解释，提高转向系统检测和维护的科学性和时效性。第二章四轮转向系统的原理与及应用2.1四轮转向系统的结构2.1.1机械转向系统机械转向系统将驾驶员在方向盘上的扭矩用作转向动力的来源。大多数传动元件是机械的。机械转向系统由三部分组成：转向控制机构，转向机构和转向传动机构。汽车机械转向系统的组成和空间结构如图2.1所示。图2.1机械转向系统当汽车转弯时，驾驶员转动方向盘1，并通过转向轴2，向万向接头3和转向轴4输入到转向装置5。通过转向5转矩放大和移动到转向摇臂6，7通过转向拉杆再次固定在转向关节9转向8上，转向关节臂，使左转向节，而左边转向偏转它的支撑。为了使左、右车轮偏转同时,转向梯形的机构设置和梯形机制通过固定在左右转向10、12，最后到达拉杆球铰链连接两端的11转向横拉杆。2.1.2动力转向系统动力转向系统是一组驱动的能量和发动机动力转向节能系统。它由转向系统和助推系统组成。如图2.2显示了汽车动力转向系统的组成和布局。转向油罐9,转向液压泵10、转向阀5和转向动力缸12属于转向力。图2.2动力转向系统2.2汽车轮转向系统的工作原理2.2.1四轮转向系统的基本结构和工作原理转向系统对前轮使用传统的转向系统，对后轮使用直接辅助的电动助力转向系统。来自方向盘的信号，前轮的角度和速度，偏航角和速度传感器的信号由ECU分析和计算。ECU和后轮的旋转角度位于步进电机输出信号上。车辆的方向和运动信号的变化量通过ECU的分析和计算传递到步进电机驱动信号，ECU控制步进电机的运动，后轮偏转由后轮的方向控制。同时，ECU实时监视汽车状况，并计算目标转向角和后轮实际转向角之间的差，以通过以下方式调节后轮的旋转角度：可以根据汽车的实际运动状态来实现汽车的方向。系统中有两种转向模式，可以切换到转向状态或保持传统的两轮转向状态，驾驶员可以从驾驶室的转向模式开关中进行选择。当转向车辆在行驶过程中无法正常运行时，后轮会自动返回中间位置，而前轮会自动改变，以确保汽车像普通的前轮转向车一样行驶。同时，仪表板上的“4转WS”指示灯亮起，并警告驾驶员该故障已存储在ECU中以进行维护。电子控制的后轮转向速度传感器的电动转向系统具有以下特征：后轮偏转的方向和角度主要由汽车的速度控制，但它也会做出反应改变前轮旋转角度和偏航速度。ECU通过程序控制来控制汽车。当低速或方向盘角度大时，前轮和后轮会产生相反的方向，并且后轮的偏转角会随着前轮旋转角度的增加而增加。这种转向方法可以改善低速行驶时的汽车操纵性，减小汽车的转弯半径并提高汽车的可控性。当汽车中高速档位或方向盘倾斜时，前轮和后轮实现相同的相移。它可以减少车身的动态横向偏差并提高高速行驶控制的稳定性。2.2.2四轮转向系统的主要部件（1）传感器传感器的功能是在汽车的方向上检测电机的物理数量，并将其转换为电信号，并将其输入ECU进行分析和计算。1）前后轮角传感器。前后轮角传感器分别安装在前轮和后轮转向机构上，并采用非接触式霍尔元件传感器检测前轮和后轮的瞬时偏转角。2)速度传感器。速度传感器安装在转子速度计程器附近，采用光电速度传感器，车辆速度检测，以脉冲信号输出的形式，进入ECU转向系统，同时，电子信号输入自动传输ECU。3）横向角速度传感器。横向角速度传感器安装在汽车车身的重心,使用压电射流角速度传感器,可以检测由于汽车运动状态的改变而造成的的电信号的改变，确保汽车驾驶的动态稳定性。（2）电子控制单元（ECU）是4轮转向汽车（4WS）系统的核心，其功能是基于已建立的控制方案，根据各种分析、传感器输入信号的计算和处理、输出控制信号指令、驱动步进电机的程序。四轮转向系统的ECU主要由微处理器、输入信号调节电路、输出信号处理电路、电源电路和其他硬件部件和控制程序、软件平台和其他软件组件组成。为了保证控制系统的可靠运行，电子控制单元必须采取有效的抗干扰措施和自我诊断和治疗措施。（3）步进电机采用步进电机，其功能是根据ECU输出的指示，扭矩和后轮转向机构的角度，后轮转向是由转向系统的后轮控制部分控制的。步进电机是一种基于数字量信号的控制电机，因此具有较高的位移精度和良好的控制性能，它非常适合单片机控制。采用步进电机的主要优点是:步进电机的角位移是与输入脉冲数严格成正比、动态响应快、容易实现停止、运动状态的改变、自锁和维护较为简单。第三章四轮转向系统的常见故障及现象3.1四轮转向系统的故障当汽车遇到大的阻尼时，驾驶人员对方向盘进行相应地旋转操作时，所需力矩过大，超过正常人的承受范围，回转较困难。汽车转向系统的故障有很多因素可以造成。3.2四轮转向系统发生故障的诱因除了方向盘故障之外，转向桥的故障原因有:（1）转向节臂的变形；（2）转向节止推轴承缺油或损坏；（3）转向节主销与衬套间隙过小或缺油；（4）前轴或车架变形引起前轮定位失准；（5）轮胎气压不足；（6）转向器轴承装配过紧；（7）传动副啮合间隙过小；（8）横、直拉杆球头销装配过紧或接头缺油；（9）转向轴或主管弯曲,相互摩擦或卡住；（10）转向装置润滑不当,前束调整不当。3.3四轮转向故障诊断与排除在汽车的诊断中，应首先检查轮胎压力，以确定转向系统的故障是否由轮胎低压引起的。当汽车行驶时，方向盘相对角度较大，在转向系统的操作基础上，应采取较大的力偶，使汽车的方向控制。然而，汽车在过程中产生方向不稳定。方向盘过度自由旅行的原因是由于装配不当，转向系统驱动链是松散的。在这种情况下，我们应该加强汽车维修管理。转向系统的常见故障包括一个沉重的方向盘和一个太不稳定的方向盘。以下将分析这些常见的错误。3.3.1转向沉重造成严重交通问题的原因包括：（1）轮胎充气不足（2）方向盘定位，框架变形（3）轴承调整相对较紧（4）转向齿轮啮合间隙调整太小（5）转向装置间缺乏润滑（6）转向柱壳产生弯曲变形3.3.2方向盘抖动研究表明，汽车在低速行驶时，会出现方向盘抖动现象，尤其是在高速行驶的情况下，抖动现象更为严重，驾驶员的手会变得麻木。造成方向盘抖动的原因如下：（1）方向盘轮毂轴承配合公差不一致；（2）轮胎问题，轮胎表面的平整性遭到破坏；（3）横拉杆问题，车辆的横拉杆球头由于出现磨损而造成松动；（4）车辆内球笼的剧烈磨损；（5）减震器的遭到损坏。第四章四轮转向系统检测4.1基本检测方法4.1.1转向机检查由于不同的转向机构的结构和原理各不相同，所以检查也不同。但也有一些值得注意的地方——传动臂和前轮连接的转向关节球，这个地方很容易失效，即使灰尘盖松或有裂纹，也必须及时更换。固体金属齿轮转向机主要检查有无漏油和金属零件磨损，这不在一般业主的能力范围内，除了检查润滑油是否因金属泄漏而磨损外，液压传动操舵装置还应检查机油是否足够，以及油管是否发生损坏。除了以上方面，还需要检查电路、传感器和转向动力电机等。4.1.2动力转向液的检查与更换市场上仍有大量的汽车使用液压转向系统，有必要对于转向液的变化做检查，这是业主自己的操作。具体操作如下：首先，让发动机处于闲置状态，将方向盘前后转动几次，达到70左右的液体温度，然后是方向盘。其次，停止发动机，检查转向液体贮罐的液位是否正常。一般来说，发动机空转速度和停止状态之间的差值在5毫米以内。最后，检查一下方向盘是否正在冒泡或乳化。当切换到石油时，要确保汽车与它匹配的是哪种转向油，通常是用右旋r3转向油。还要注意的是，在不同的温度下注入的油量是不同的。70注油量，保持最高和最小水平之间的液体水平;低于20的极端温度水平应与最小值一致，注意将导致流量溢出。4.2四轮转向系统的检测策略为了促进汽车转向系统的有效运行，应加强汽车维修管理工作，作者将分别从标准维护工作、加强用户教育、实施安全巡逻系统、改进维修系统等方面进行阐述，以促进汽车转向系统的运行。4.2.1规范进行养护工作车辆在维修的过程中,应定期维护，由于不规格的维护造成的汽车使用寿命缩短的例子并不少见,在汽车长时间运行的过程中,为维护不规范可能会导致汽车处于疲劳的状态,在开车的过程中安全隐患。但在现实生活中，由于适当的护理，一些固定年限的车辆也能在一定程度上运行正常、可见和有效的维修和修理车，决定汽车固定年限的使用。因此,车的应用过程中,应充分注意的规范汽车保养和维修,具体来说,可以从以下几个方面:首先,详细检查汽车,汽车保养和维修,注意共同安全组件不检查的同时,应注意车身的检查,发现有故障和隐患,检查以确保全面和详细。在进行检查时，有必要明确车辆的具体参数和应用情况，仔细听驾驶员的描述，然后对可能的故障进行检查。然后对光表、刹车、发动机等基本部件进行特别检查，并对故障进行检查，并应用于相应的维护。其次，维修的关键部件，汽车发动机运行的心脏，在维修汽车时，需要注重发动机维护和保养。例如，在冬季，可能由于环境某些因素，汽车内部构件温度达不到正常使用时的温度，将会影响发动机的使用，因此，环境因素是影响汽车转向系统的忠言影响因素之一，在日常汽车的使用过程中，应采取相应的措施减少环境因素的影响。4.2.2加强汽车使用常识汽车的服务对象是人，车辆保护和维修与用户息息相关，因此，在汽车销售上，销售单位应与用户教育相对应。一方面，关于汽车维护和维护的重要性和必要性是客户必须了解的知识，要求用户定期检查汽车，并定期将车开到标准维修中心进行维护。另一方面,培养良好的驾驶习惯,比如,下坡需要减速,注意刹车的应用场合,避免急刹，保持汽车行驶状态的突变。此外,当车量发生故障时,用户应及时与厂商联系,让专业维修人员修理,不要为了节省时间或维修费用到维修质量不高的维修店维修。如果需要更换汽车零部件,应选择原装配件,保证零件之间的配合公差,从而延长汽车的生命周期。4.2.3将安全巡查制度落到实处由于转向系统故障不是按照一定规律发生的，所以在对于汽车使用过程中，应该充分检查先关系统的安全性、可靠性，避免汽车在行驶的过程中由于出现某些方面的问题而出现安全事故。4.2.4对保养制度进行完善汽车的保养需要由相应的系统来管理。因此，在汽车维修过程中，需要改进相应的维修系统，要不断加强完善相关管理条例，用户在使用汽车的过程中，应该以汽车维修手册上的规范操作为准，同时，应对汽车进行进行定期保养。相关维修人员应全面和详细的考试车,找出可能存在的小问题,和及时的维护,使汽车的功能和相关指数在正常条件下,保证汽车在运行的过程中没有问题。此外,需要司机的常规培训和评估,培训内容,如安全系统,安全知识,并指导司机沟通彼此之间分享他们的经验和技术,尤其是对突发事故的有效治疗,使司机的安全意识推动技术改进,并确保司机能规范操作,使其安全驾驶汽车。第五章四轮转向系统的维修5.1四轮转向系统的基本维修5.1.1车轮的维修绕车一周,检查轮胎胎压太低,车轮轮胎是否变形(重点检查车辆碰撞事故发生),胎压过低或轮4转向m变形会使轮胎变形,降低轮胎的弹性。如果轮胎压力过低，请检查一下是否有理由填充标准的轮胎压力。5.1.2前桥的维修将车前轴抬起，或将车吊在电梯上，将前桥从地面上移开，转动方向盘。如果不重旋转,你可以判断故障是由前轴位置参数是不允许的(因为位置参数体现在与地面接触),这种失败的驾驶指导将更大、更快的更重,如果方向重,可以判断故障是由于连接紧或舵机石油短缺,发夹和轴弯曲,字符串凹曲线,如需要考虑转向系统故障的机械部分，在驱动方向上的失败，以及速度变化的变化。如果前轴定位参数不允许重，应检查前轮是否符合技术标准。如果它不符合技术标准，调整摆动杆的长度以调整它。如果见面,应该检查主销后倾角是否太大,如果太大,应调整其大小(例如,可以通过调整调整双方的垫圈或偏心凸轮调整),如不调整主销后倾角,应该在技术范围内有点大。此外，框架或悬架的变形会影响前轮的定位参数。5.1.3车架及悬架的维修底盘和悬架的弯曲变形等将导致前轮定位参数的不精确,如底盘和悬架变形使前轮中心或前轮外倾角、主销内倾/改变后,沉重的方向,检查什么时候能崛起后的汽车起重机。如果框架或悬挂变形需要修正或替换为相应的部件。5.2四轮转向系统的大型维修5.2.1转向操纵机构的维修车辆举升的条件下,转方向盘,一个人坐在车轮和观察到的下一个人在车里司机转方向盘同时,通过观察和触摸是否有任何更多的凹曲线转向轴和转向柱变形、声音等等,汽车被检查与操舵装置的传动轴。如果有弯曲变形，则需要修正或替换。5.2.2转向器的维修一个人转动方向盘，一个人把手放在方向盘上，看着方向盘的位置，看是否有延迟。如果有缝隙太小，则可能有方向盘油的短缺或故障，由于内部摩擦阻力增加，它会产生重型转向装置，需要拆卸方向盘来调整间隙、润滑或更换新的转向装置。5.2.3转向传动机构的维修举升条件下的车辆检查转向传动机构的状态,根据车辆的实际情况——通常需要检查是否系/拉杆,转向节弯曲变形和水平/直拉杆球头,转向节球头,主销平面轴承连接位置太紧,腐蚀,或缺乏石油。如有弯曲变形，应予以纠正或更换。如果连接位置太紧、锈蚀或缺少油，则需要更换球头或球头轴承/衬套、主销轴承或润滑脂。5.3四轮转向系统的发展目前阶段，转向电动助力转向系统日趋成熟，转向随着人们在车辆的舒适性、转向安全性和智能性方面更高的要求，转向在基于电动助力转向系统上延伸开发了许多新的系统，转向如自动泊车系统和自动转向规避碰撞系统等。转向就转向系统而言，转向其将会在如下几个方面取得较大的发展：（1）转向传感器技术电动助力转向系统的技术完善有赖于转向盘的转角、转向转矩和转速等信号的采集，转向而传感器的成本大大制约了电动助力转系统的市场化，转向所以设计开发性能优良且成本较低的传感器对于转向及技术的发展至关重要。（2）转向控制策略方面控制策略是决定转向系统性能的关键，转向也是较为核心的技术之一。转向其研究的目的是为了优化助力转向熊的动态性能和稳定性，转向因此重点将主要几个方面，转向包括如何抑制电机的力矩波动、转向如何获得较好的路感以及如何抑制路面的干扰。（3）转向助力电机方面助力电机作为电动助力转向系统的执行元件，转向它的特性将直接对控制的难易程度和驾驶员的手感造成影响。转向当前电动助力转向系统普遍采用的直流有刷电机还存在许多问题，与此同时，转向直流无刷电动机较之有很多优点如可通过电子换向较大程度地避免换向时的火花切具有较大的效率和功率密度转向。由此可见，转向适用于转向系