汽车底盘构造与维修：汽车转向系的结构与维修

项目九汽车转向系的结构与维修活动五 电子控制悬架系统的结构和检修

知识目标：1、熟悉转向系的功用和类型；2、知道转向器、转向操纵机构、转向传动机构的分类、结构及工作原理；3、了解动力转向系统的分类、结构及工作原理；4、熟悉电子控制转向系统的分类、结构及工作原理；能力目标：1、会进行机械式转向系的拆装；2、掌握机械转向系的主要零部件的检修方法和典型故障；2、掌握典型转向系的结构和工作原理；3、掌握动力转向系统的检修方法。项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

汽车行驶时要经常改变行驶方向，这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮(通常是前轮)的偏转动作。机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。一、转向车轮的偏转规律汽车转向时，要保证每个车轮都是纯滚动而不发生滑动，必须使汽车车轮转向轨迹符合一定的规律。即转向轮的行驶方向应和转向半径垂直，同时所有车轮的转向中心必须是同一点，该点O称为汽车转向中心，如图9-1所示。对于前轮转向的双桥汽车，其转向中心随驾驶员操纵的转向轮偏转角的变化而改变，因此O点也称为瞬时转向中心。内侧转向轮偏转角β大于外侧转向轮偏转角α，两转向轮偏转角的关系式为：项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

二、机械式转向系统的组成机械式转向系统由机械转向器、转向操纵机构和转向传动机构三大部分组成。汽车转向时，施加在转向盘上的转动力经转向柱传至转向器，将转向力放大后，再通过转向传动机构的传递，带动转向轮偏转，使汽车改变行驶方向。项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

三、机械式转向器机械式转向器按传动副的结构形式分，可以分为蜗杆曲柄指销式、循环球式、齿轮齿条式等几种。1、蜗杆曲柄指销式转向器如图9-3所示为蜗杆曲柄双指销式转向器，其传动副的主动件为转向蜗杆，而从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

2、循环球式转向器循环球式转向器中一般有两级传动副，第—级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副，如图9-4所示。3、齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器主要由转向齿轮、转向齿条、转向器壳和齿条压紧装置组成。如图9-5所示为齿轮齿条式转向器，转向器通过转向器壳体的两端用螺栓固定在车身（车架）上。齿轮轴通过球轴承、滚柱轴承垂直安装在壳体中，其上端通过花键与转向轴上的万向节相连，其下部分是与轴制成一体的转向齿轮。项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

四、转向操纵机构（一）转向操纵机构的功用转向操纵机构的功用是产生转动转向器所必需的操纵力，并具有一定的调节和安全性能。转向操纵机构要将驾驶员操纵转向盘的力传给转向器，同时为了驾驶员的舒适驾驶，还要求转向操纵机构可以进行调节，以满足不同驾驶员的需求；为了防止车辆撞击后对驾驶员的损伤，还要求转向操纵机构具有一定的安全保护装置。（二）转向操纵机构的组成转向操纵机构一般由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，如图9-6所示。项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

五、转向传动机构转向传动机构的作用是将转向器输出的转向力传递给转向轮，并推动转向轮发生偏转，以实现汽车转向。同时，还衰减因路面不平引起的振动，以稳定汽车行驶方向，避免转向盘打手。（一）与非独立悬架配用的转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构如图9-10所示，各杆件之间都采用球形铰链连接，并设有防止松动、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙。项目九汽车转向系的结构与维修活动一 机械式转向系的结构

（二）与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时，由于每个转向轮都需要相对于车架(或车身)作独立运动，所以，转向桥必须是断开式的。与此同时，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段。图9-14所示为几种独立悬架配用的转向传动机构示意图。其中图9-14a、b所示的机构与循环球式转向器配用，图9-14c、d所示的机构与齿轮齿条式转向器配用。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

一、动力转向系的类型1、按传能介质不同，转向加力装置有气压式和液压式两种。气压转向加力装置主要应用于前轴最大轴载质量为3-7t并采用气压制动系的货车和客车。液压动力转向的工作压力可高达10Mpa以上，而其部件尺寸却很小，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路面的冲击。因此，液压转向加力装置已在各类各级汽车上获得广泛应用。2、根据动力转向系在汽车直线行驶时，动力转向不起作用的情况下系统油压的不同特点，动力转向系可以分为常流式和常压式两种。常流式液压动力转向系统是转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。如图9-15所示。常压式液压动力转向系统是无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。如图9-16所示。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

3、根据转向加力装置的零部件布置和连接组合方式的不同，可以分为以下三种：（1）整体式动力转向系：如图9-17a所示，其优点是结构紧凑，安装和维修调整方便。（2）半整体式动力转向系：如图9-17b所示，其特点是将转向控制阀和机械式转向器设计成一个整体，而转向动力缸单独布置，转向控制阀由转向轴直接操纵。（3）组合式动力转向系：如图9-17c所示，其特点是将转向控制阀和转向动力缸组合成—个整体，转向控制阀不是由转向轴直接操纵，属于间接操纵式。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

1、转向油泵的结构

转向油泵是动力转向系的动力来源，通常安装在发动机前部，由发动机通过皮带驱动。转向油泵主要有齿轮式油泵、转子式叶片油泵。整体转子式叶片油泵结构紧凑，在轿车上得到广泛的应用。二、动力转向系的组成动力转向系的组成是在普通机械转向系的基础上增加了一套转向加力装置，转向加力装置主要包括转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸。如图9-18所示。三、转向油泵的结构及原理项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

四、常流式液压动力转向的结构及工作原理1、常流式液压动力转向系的结构常流式液压动力转向装置如图9-22所示，阀体的内圆面上有三道环槽，与发动机带动的转向油泵相通；环槽D、E是回油道，与油罐相通。环槽A、D间有油道与动力缸中活塞右侧B腔相通。滑阀的外圆面上有两道环槽，B是动力缸R腔进、排油环槽；C是动力缸L腔进、排油环槽。转向油泵由发动机带动，其作用是向动力转向系提供高压油液，油泵应该保证在发动机怠速运转时供油充足，而在发动机以最高转速运转时，供油量又不过大，为此设有溢流阀，当油泵供油且超过某一定值时，多余的油经此阀流回到油泵入口处，以限制最大供油量。安全阀的作用是限制油泵的最大压力．以避免油泵及其他机构过载而损坏。动力转向系内各处充满油液，当滑阀在阀体中移动时，可使动力缸活塞在L、R两腔油压差推动下来回移动，从而起到助力作用。2、常流式液压动力转向系的工作原理（1）汽车直线行驶时如图9-22a所示，滑阀靠装在阀体内的回位弹簧和反作用柱塞保持在中间位置。由油泵输送出来的油液自进油孔进入阀体的环槽A，然后分成两路，一路流过环槽B、D，另一路流过环槽C和E。两路油流最后会合经回油孔道流回转向油罐。因此，油泵的负荷很小，只需克服管路阻力，而整个系统内油路相通，油压处于低压状态。因此，这种形式称为常流式液压动力转向系，汽车不转向时，转向控制阀保持油路相通。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

（2）汽车右转弯时当汽车右转弯，图9-22b时，驾驶员操纵方向盘带动转向螺杆顺时针旋转，由于转向轮受到路面的阻力，起初转向摇臂和转向螺母保持不动，驾驶员一经顺时针转动方向盘，与转向轴连成一体的滑阀和左螺旋杆便克服回位弹簧和反作用柱塞一侧的油压力而向右移动。这时环槽A与C、B与D分别连通，而环槽C与Z、A与B侧分别隔绝，因而动力缸中活塞左侧L腔与进油道相通，形成高油压区，而活塞右侧R腔与回油道相通，形成低油压区。在油压差的推动下，活塞向右移动，转向螺母向左移动，而纵拉杆则与活塞同向移动，并带动转向轮偏转。由于油压很高，因此汽车转向主要靠活塞推力，从而大大减小驾驶员作用在方向盘上的转向力。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

（3）汽车向左转弯时汽车向左转弯，图9-22c时，滑阀左移，改变油路，动力缸加力方向相反。在转向过程中，动力缸中的油压随转向阻力而变化，两者互相保持平衡（在油泵的负荷范围内）。如果油压过高，克服了转向阻力后还有剩余时，车轮便会加速转向。一旦车轮偏转角度超过了方向盘所给定的转向角度时，则内转向螺母带动螺杆作轴向移动。此时螺杆移动的方向与转向开始时的移动方向相反。结果，滑阀改变了油路，减小了动力缸中的油压，转向轮的转速又复减慢，以保证转向轮偏转与方向盘的转动相适应。这就是动力转向机构具有的随动作用，动力缸只提供推力，而转向过程仍由驾驶员通过方向盘进行控制。（4）汽车动力转向系统失效时如果动力转向系统（如转向油泵）失效，动力转向不但不能使转向轻便，反而增加了转向阻力。为了减小这一阻力，装置了单向阀，单向阀安装在操纵阀的进油道与回油道之间。在正常情况下，近油道中油压为高压，回油道则为低压。单向阀被弹簧和油压所关闭．两油道不相通。在油泵失效后转向时，进油道变为低压，而回油道却有一定的压力（由于此时动力缸活塞起泵油作用）。进、回油道的压力差使得单向阀打开，两油道相通，油自动力缸的—边（被活塞挤压的一边）流向另一边（活塞离开后产生低压的一边），这就减小了转向阻力。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

五、齿轮齿条式动力转向系1、齿轮齿条式动力转向系的结构现代轿车广泛采用齿轮齿条式转向系，为了操纵轻便，在中高级轿车上增加动力转向，其一般布置如图9-23所示。转向油罐和转向油泵单独布置，转向控制阀与齿轮齿条式转向器作成一体，并且由转向轴直接操纵。转向动力缸设置在转向器壳体内，动力缸活塞直接安装在齿条上，活塞两边的油腔分别用油管与转向控制阀连通。液压齿轮齿条式转向系主要运用于小轿车及赛车上，同时在前桥负载（质量）不超过1800kg的轻型货车上也有应用。除了兼有常规的齿轮齿条式转向器的优缺点之外，液压式齿轮齿条转向器在有同等液压转向力情况下，自重更轻。项目九汽车转向系的结构与维修活动二 动力转向装置的结构

2、齿轮齿条式动力转向系的工作原理（1）动力转向系的工作过程如图9-24所示，汽车转向时，方向盘直接带动齿轮齿条转向器并控制转向控制阀，控制阀用于控制来自转向油泵（由发动机皮带带动）的高压油流动方向。汽车直线行驶时，转向控制阀将转向油泵泵出的油液与转向油罐连通，动力转向器不起作用，油路系统处于低压状态。当汽车右转向时，方向盘顺时针转动，转向控制阀将转向油泵泵出的油液与转向器右腔R连通，而将L腔与油罐连通，在油压作用下，动力转向器的活塞F移，通过左右横拉杆带动左右车轮偏转，从而实现转向助力。当汽车左转向时。转向控制阀将转向油泵泵出的油液与转向器左腔L连通，而将R腔与油罐连通，助力方向正好相反。如果动力转向装置失效，驾驶员仍然可以通过方向盘操纵汽车转向，只不过此时转向比较费力。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

一、转向系统的拆卸与安装1、四轮辐方向盘拆卸安装注意：由于该动力转向系统中安装有安全气囊(SRS)的主要部件，故在维修前必须注意安全气囊系统的有关注意事项和操作步骤，以免造成危险。拆卸时，车轮处于直线行驶状态，将转向柱调节把手向下翻转，将转向柱向上提到顶并向下翻到底。将方向盘转到如图9-27所示的位置上，将平口螺丝刀通过方向盘背面的洞孔插到方向盘内。将平口螺丝刀的手柄向安全气囊单元方向压去，平口螺丝刀的尖端刃口必须夹在箭头所示的弹簧下，螺丝刀的柄向上撬，将安全气囊单元拉出，在方向盘的另一面重复这一过程，旋出方向盘上的螺栓，并将方向盘拉出（不允许将安全气囊单元随意放置）。

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2、转向柱开关饰板拆卸（1）拆下上饰板。拆下箭头所示两个十字螺钉，取下转向柱开关的上饰板，如图9-29；

（2）拆下下饰板。拆下箭头所示四个十字螺钉，再拆下内六角螺钉，松开方向盘的高度调节把手。取下转向柱开关的下饰板，如图9-30；（3）拆下连接器拨下插头，挑开箭头所指搭扣，将安全气囊环状连接器从转向柱开关上拆下，如图9-31所示；安全气囊环状连接器的拆卸和安装必须使方向机处于行程的中间位置(车轮处于直线前进的位置)上进行。作为内配件提供的安全气囊环状连接器是用一根绳索将其滑动环固定在中间位置。（4）拔下线束插头项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

3、转向柱的拆卸安装（1）转向柱的拆卸为了使转向柱的上部和下部在从转向机上抽出时不互相拉开，需要一个装配保护装置。将钢丝穿过转向柱下部的洞孔(箭头所示)和弹簧，如图9-33，旋掉万向节上的螺母，按顺时针方向旋掉螺栓，并将螺栓取出。从转向机构上拉出万向节，拆下转向柱上的内六角螺栓,并拆下转向柱。（2）转向柱的安装用4个内六角螺栓将转向柱安装在横梁上（不要拧紧），将万向节插入转向机的小齿轮轴上。将夹紧螺栓插进转向柱下部，并以逆针方向预紧，除掉转向柱上、下两部分之间的钢丝/运输保护装置。安装转向柱锁定壳，旋入新的断头防盗螺栓。拧紧断头防盗摞栓，直到螺栓头折断为止。 安装转向柱开关的饰板和转向柱开关。调整转向柱，使得饰板的接缝均匀。用25N.m拧紧转向柱的内六角螺栓。安装驾驶员一侧的储物箱。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

5、动力转向器拆卸安装（1）转向器拆卸步骤①拆下蓄电池和驾驶员侧的杂物箱，将方向盘位于中间位置。将点火开关钥匙在方向盘处于中点位置时取出，少量移动方向盘，使得转向挡锁锁上。旋下万向节上的螺母。按顺时针方向转动紧固螺栓，并取出螺栓，向下摇动万向节，如图9-36所示；②用软管夹紧器夹住进油管和出油管，如图9-37所示；③拆下前车轮，拆下六角螺栓，拉出转向横拉杆的球销，如图9-38所示；④拆下箭头塑料螺母，撬出卡钉并取出面板，如图9-39所示；⑤将废油盘放在汽车下面，从转向器上拆掉回油软管的空心螺栓。如图9-40所示；⑥从转向器上拆掉压力软管的空心螺栓，如图；

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二、转向系统的检查与调整1、动力转向油位的检查发动机不运转，前轮处于直线行驶位置。（1）油处于冷状态：旋下油壶盖，用干净的抹布擦拭油尺。用手拧紧油壶盖并重新拆下。检验油位，油位必须位于MIN（最小）标志附近（在标志之上或之下2mm）。（2）在工作温度状态下的油（约50℃以上）：检验油位，油位必须位于MIN（最小）和MAX（最大）标志之间。（3）说明：如油位在规定的范围之上，必须将油抽出。如果油位处于低于规定的范围，必须检查液压系统是否渗漏。仅将油补加满是不够的。2、泵的出油压力的检查（4缸发动机的汽车）用软管夹紧器夹住进油软管和出油软管，拆掉叶片泵上压力软管的定心螺栓。转换接头代替空心螺栓拧在叶片泵上，将压力表连接到转换接头上。关闭压力表上的截止阀（杠杆向左边），拆掉软管夹紧器，起动发动机。3、转向系统的密封性检查在维修之后，或者液压油位降低，必须检查转向系统的密封性：启动发动机，方向转到两侧极限位置，并用力保持很短一段时间。在转向机壳体上，检查转向小齿轮轴的密封性、所有油管接头、齿条密封性。打开波纹管的软管夹箍，推回波纹管。如果在转向机壳和/或在波纹管中发现液压油，则转向机必须更换。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

4、转向柱的检查（1）目测检查：检查转向柱等零件是否有损坏。（2）功能检查：检查转向柱在旋转时是否轻便灵活没有卡住的感觉；检查转向柱是否可调整高度和角度；5、动力转向机构调整汽车在举升机上升起，车轮处于直线行驶位置。如图9-44所示，小心地旋转调节螺栓(箭头)，直到在车厢听不到震动的噪音。进行试车，检查在转变或曲线行驶之后，方向能顺利地自动回正。必要时重新进行调整。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

三、液压动力转向系的故障诊断与排除（一）转向沉重故障的诊断与排除1、故障现象装有液压动力转向系统的汽车，在行驶中突然感到转向沉重。2、故障原因一般是液压转向助力系统失效或助力不足所造成的，其根本原因在于液压不足，引起转向系统油压不足的主要原因有：（1）储油罐缺油或油液高度低于规定要求。（2）液压回路中渗入了空气。（3）油泵驱动皮带过松或打滑。（4）各油管接头处密封不良，有泄漏现象。（5）油路堵塞或滤油器污物太多。（6）油泵磨损、内部泄漏严重。（7）油泵安全阀、溢流阀泄漏、弹簧弹力减弱或调整不当。（8）动力缸或转向控制阀密封损坏。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

3、诊断与排除（1）用手压下转向油泵的驱动皮带，检查皮带的松紧度，若皮带过松，应调整。（2）起动发动机，使发动机处于怠速运转，突然提高发动机的转速，检查转向油泵驱动皮带有无打滑现象，其他驱动型式的齿轮传动有无损坏，发现问题后应按规定更换性能不良的部件。（3）检查储油罐内的油液质量和液面高度，若油液变质则应重新更换规定油液。若只是液面低于规定高度，应加油使油面达到规定位置。（4）检查转向油液储油罐内的滤清器。若发现滤网过脏，说明滤清器堵塞，应清洗。若发现滤网破裂，说明滤清器损坏，应更换。（5）检查油路中是否渗入空气，如果发现储油罐中的油液有气泡时，说明油路中有空气渗入，应检查各油管接头和接合面的螺栓是否松动，各密封件是否损坏，有无泄漏现象，油管是否破裂等。对于出现故障的部位应进行修整和更换，并进行排气操作，最后重新加入油液。（6）检查各油管接头等处有无泄漏，油路中是否有堵塞，查明故障后按规定力矩拧紧有关接头或清除污物。（7）对转向油泵进行输出油压检查，如果油泵输出压力不足，说明油泵有故障，此时应分解油泵，检查油泵是否磨损或内部泄漏严重、安全阀、溢流阀是否泄漏或卡滞、弹簧弹力是否减弱或调整不当、各轴承是否烧结或严重磨损等。对于叶片泵还应检查转子上的密封环或油封是否损坏，对于齿轮泵应检查齿轮间隙是否过大等，查明故障予以修理，必要时更换油泵。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

（二）转向系有噪音故障的诊断与排除1、故障现象汽车转向时，转向系统有不太大的噪音是正常现象，但当噪音过大或影响汽车的转向性能时，必须对转向系统进行检查，并排除故障。2、故障原因（1）储油罐中液面太低，油泵在工作时容易渗入空气。（2）液压系统中渗入空气。（3）储油罐滤网堵塞，或液压回路中有过多的沉积物。（4）油管接头松动或油管破裂。（5）油泵严重磨损或损坏。（6）转向控制阀性能不良。3、诊断与排除（1）当转向盘处于极限位置或原地慢慢转动转向盘时转向器发出“嘶嘶”声，如果这种异响严重则可能为转向控制阀性能不良，应更换转向控制阀。（2）当转向油泵发出“嘶嘶”声或尖叫声时，应进行以下检查：①检查储油罐液面高度，液面高度不够时应查明泄漏部位并修理，然后按规定加足油液。②检查转向油泵驱动皮带是否打滑，若打滑应查明原因更换皮带或调整皮带紧度。③察看油液中有无泡沫，若有泡沫，应查找漏气部位并予以修理，然后排除空气。若无漏气，则说明油路有堵塞处或油泵严重磨损及损坏，应予以修复或更换。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

（三）左右转向轻重不同故障的诊断与排除1、故障现象汽车行驶时，向左和向右转向操纵力不相等。2、故障原因（1）转向控制阀阀芯（或滑阀）偏离中间位置，或虽然在中间位置但与阀体槽肩的缝隙大小不一致。（2）控制阀内有污物阻滞，使左右转动阻力不同。（3）液压系统中动力缸的某一油腔渗入空气。（4）油路漏损。3、诊断与排除这种故障多是油液脏污所致，应按规定更换新油后再进行检查。（1）如果油质良好或更换新油后故障没有消除，应对液压系统进行排气并检查系统有无油液泄漏，液压系统中出现泄漏时，应更换泄漏部位的零部件。（2）如果故障仍不能排除，则可能是由于控制阀定中不良造成的。滑阀式转向控制阀可在动力转向器外部进行排除，通过改变转向控制阀阀体的位置来实现。如果滑阀位置调整后仍不见好转，应拆检滑阀测量其尺寸，若偏差较大，应更换滑阀；对于转阀式转向控制阀必须通过分解检查来排除故障。项目九汽车转向系的结构与维修活动三 转向系的检修

（四）直线行驶转向盘发飘或跑偏故障的诊断与排除1、故障现象汽车直线行驶时，难以保持正前方向而总向一边跑偏。2、故障原因（1）油液脏污、转向控制阀回位弹簧折断或变软，使转向控制阀不能及时回位。（2）转向控制阀阀芯（或滑阀）偏离中间位置，或虽在中间位置但与阀体槽肩的缝隙大小不一致。（3）流量控制阀卡滞使油泵流量过大或油压管路布置不合理，造成油压系统管路节流损失过大，使动力缸左右腔压力差过大。3、诊断与排除（1）首先检查油液是否赃污。对于新车或大修以后的车辆，由于不认真执行