汽车转向盘摆正故障分析(完成版的论文)

摘要随着社会进步科学的开展，汽车已经进入各家各户，人们对汽车的了解也越来越深。有的时候你的爱车在行驶过程中会出现各种问题或故障，对您造成不可防止的损失。而汽车行驶系统作为汽车的根本组成系统，它在行驶中也会出现各种问题。其中方向盘摆振最为常见，方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵，也会影响汽车行驶的平稳性、乘坐舒适性以及平安性。为解决此问题，不但需要平时加强对汽车转向系的保养，汽车转向系的改进也占据了重要的一局部，因此也促进了汽车转向系的开展。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶平安至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。关键字：转向系，转向盘，摆正，故障AbstractWiththedevelopmentofsocialscience,carhasenteredthehomes,people'sunderstandingoftheautomobileismoreandmoredeep.Sometimesyourcarwillappearallsortsofproblemsorfailuresintherunningprocess,theinevitableresultofthelossofyour.Thevehicledrivingsystemasthebasicsystemoftheautomobile,itwillappearavarietyofproblemsintherunningin.Themostcommonsteeringwheelshimmy,steeringwheelshimmyaffectsnotonlythedriveronthecar,willalsoaffectthestabilityofthevehicleridecomfortandsafety.Inordertosolvethisproblem,notonlyneedusuallytostrengthenthesteeringsystemofvehiclemaintenance,improvementofautomobilesteeringsystemalsooccupyamajor.Inordertosolvethisproblem,notonlyneedusuallytostrengthenthesteeringsystemofvehiclemaintenance,improvementoftheautomotivesteeringsystemhasalsobecomeanimportantpart,thereforealsopromotesthedevelopmentoftheautomotivesteeringsystem.Thefunctionoftheautomobilesteeringsystemisinaccordancewiththedirectionoftravelofthewillofthedrivertocontrolthecar.Automotivesteeringsystemiscrucialtotheautomobiledrivingsafety,sotheautomobilesteeringsystempartsarecalledsecuritymember.Keywords:steering,steeringwheel,straighten,fault目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要IAbstractII1绪论11.1课题来源11.2课题背景11.3开展历程12转向系32.1转向系统的类型32.2机械转向系统简介32.3转向系的开展趋势63转向系摆振常见故障诊断83.1轮胎磨损不正常83.2转向盘自由行程过大93.3转向沉重103.4自动跑偏113.5前轮摆头124转向系统养护144.1定期检查储液缺罐内动力转向液液面高度144.2动力转向系的清洗、换油与保护144.3案例14总结16致谢17参考文献181绪论1.1课题来源本课题《汽车转向盘摆正故障分析》来自湖北汽车工业学院汽车工程系汽车教研室。主要针对汽车转向盘的各种常见故障，对汽车转向盘的各种故障进行的维护进行各种说明。1.2课题背景在汽车开展的100多年里，到今天，转向系也经历了漫长的演进，很大程度上也促进了汽车的开展。目前已有了电液转向系、电控转向系和电子转向系。应用电子转向系的应该不会发生转向盘摆振。但由于它造价太高，因此没有得到广泛应用，所以还是在用电液和电控转向系。因此现在方向盘摆振故障依然存在。1.3开展历程最初的汽车是用舵来控制驾驶的。舵不能说不好，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传递给驾驶者，增加其控制方向的难度。当发动机被改为安装在车头部位之后，由于重量的增加，驾驶员根本没有方法再用车舵来驾驶汽车了。转向盘这种新设计便应运而生，它在驾驶员与车轮之间引入的齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了来自道路的剧烈振动。不仅如此，好的转向盘系统还能为驾驶者带来一种与道路亲密无间的感受。但是最初设计转向盘的人没有能够预见到在汽车车速越来越快的今天，一旦发生车祸，转向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首。五十年代，不带转向盘的概念型汽车相继问世，可是消费者对这种汽车一点也不感兴趣。毕竟，没有转向盘的汽车根本就不成其为汽车。120多年前，汽车创造人最初在蒸汽汽车上安置的转向盘是装在垂直的转向柱上，其缺陷是不利于驾车者的操纵和阻碍视线。在1887年秋季，德国戴姆勒汽车公司修理工人为从司特立克兰德驾驶而来的一辆，菲顿濒汽车进行大修。当吊车工人把修好的车身吊回装配之时，吊钩突然滑出，车身跌落在转向柱上，结果使转向柱从垂直位置上弯曲了好几度。一名修理工人试图把弯曲了的转向柱矫正过来，却意外地发现新的角度使转向盘不再操纵困难和阻碍视线了。戴姆勒对修理工人的意外发现给予奖励，并抽调研究人员立即改进转向盘的装配工艺，到了1890年，戴姆勒汽车公司生产的，派立生汽车就第一次装上了倾斜式的转向柱和倾斜式的转向盘。各国汽车公司纷纷效仿，使转向盘趋于定型，日臻完善2转向系2.1转向系统的类型〔1〕汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。〔2〕它完全靠驾驶员的手力操纵的转向系统称为机械转向系统。〔3〕靠助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。2.2机械转向系统简介机械转向系是以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大局部组成。转向操纵机构转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。转向器转向器是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。下面主要介绍前几种。〔1〕齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间〔或单端〕输出式两种。两端输出的齿轮齿条式转向器，作为传动副主动件的转向齿轮轴通过轴承和安装在转向器壳体中，其上端通过花键与万向节叉和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条水平布置，两端通过球头座与转向横拉杆相连。弹簧通过压块将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞调整。当转动转向盘时，转向器齿轮转动，使与之啮合的齿沿轴向移动，使左右横拉杆带动转向节左右转动，转向车轮偏转，从而实现汽车转向。中间输出的齿轮齿条式转向器，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器根本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。〔2〕循环球式转向器循环球式转向器是目前在国内外应用最广泛的结构型式之一，一般有两传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹不直接接触，二者其间装有多个钢球，从而实现滚动摩擦。在转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔，将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管，在每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流道”。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。在转向器工作时，两列钢球只在各自的封闭流道内循环，钢球便不会脱出。〔3〕蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器的传动副，它是以转向蜗杆为主动件，装在摇臂轴曲柄端部的指销是它的从动件。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。转向传动机构转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。〔1〕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主要包括转向摇臂、转向直拉杆转向节臂和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆和左、右梯形臂组成的转向梯形一般布置在前桥之后。当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时，梯形臂与横拉杆在与道路平行的平面(水平面)内的交角＞90。在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为防止运动干预，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角＜90，假设转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在与道路平行的平面向左右摇动，那么可将转向直拉杆横置，并借球头销直接带动转向横拉杆，从而推使两侧梯形臂转动。〔2〕与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。〔3〕转向直拉杆转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。它所受的力既有拉力、也有压力，因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的，以保证工作可靠。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干预，上述三者间的连接都采用球销。〔4〕转向减振器随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振〔转向轮绕主销轴线往复摆动，甚至引起整车车身的振动〕，这不仅影响汽车的稳定性，而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身〔或前桥〕铰接，另一端与转向直拉杆〔或转向器〕铰接。动力转向系统使用机械转向装置可以实现汽车转向，当转向轴负荷较大时，仅靠驾驶员的体力作为转向能源那么难以顺利转向。动力转向系统就是在机械转向系统的根底上加设一套转向加力装置而形成的。转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的作用力。转向能源来自驾驶员的体力和发动机(或电动机)，其中发动机(或电动机)占主要局部，通过转向加力装置提供。正常情况下，驾驶员能轻松地控制转向。但在转向加力装置失效时，就回到机械转向系统状态，一般来说还能由驾驶员独立承当汽车转向任务。〔1〕液压式动力转向系统.其中属于转向加力装置的部件是：转向液压泵、转向油管、转向油罐以及位于整体式转向器内部的转向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘时，通过机械转向器使转向横拉杆移动，并带动转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用，驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩，就能使转向轮偏转。〔2〕电动助力动力转向系统，简称电动式EPS或EPS(ElectronicPowerSteeringsystem)在机械转向机构的根底上，增加信号传感器、电子控制单元和转向助力机构。电动式EPS是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等因素，由电子控制单元完成助力控制，其原理可概括如下：当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电控单元根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转动方向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。2.3转向系的开展趋势助力转向系统经过几十年的开展，技术日趋完善。今后，电动助力转向系统将进一步成熟，转向系统主要从以下几个方面进一步开展：传感器技术性能完善的电动助力转向系统需要采集转向盘转角信号、转向盘转矩信号、转向盘转速信号、电机电压信号、电机电流信号等。目前，传感器的本钱是制约电动助力转向系统迅速市场化的主要因素，因此，设计和开发适合电动助力转向系统使用的性价比拟高的传感器是未来技术开展的关键。控制策略的研究控制策略是影响助力转向系统性能的关键因素之一，也是电动助力转向系统的核心技术之一。目前，国内外许多学者都在探讨将先进的控制理论应用于助力转向系统的研究，如鲁棒控制理论、模糊控制理论、神经网络控制理论和自适应控制理论等。今后，控制策略研究的重点主要集中在如何抑制电机的力矩波动、如何获得较好的路感、如何抑制路面干扰和传感器的噪声等方面，以进一步优化和改善助力转向系统的动态性能和稳定性。助力电机的研究助力电机是电动助力转向系统的执行元件，助力电机的特性直接影响到控制的难易程度和驾驶员的手感。目前，电动助力转向系统普遍采用本钱较低的直流有刷电机。由于直流无刷电机采用电子换向，减少了换向时的火花，不需要经常维护以及具有较高的效率和功率密度等优点而受到越来越多的关注。因此，开发适合助力转向系统使用的低本钱的直流无刷电机是今后助力电机的研究方向。3转向系摆振常见故障诊断3.1轮胎磨损不正常〔1〕现象：轮胎磨损速度加快，胎面形状出现异常。〔2〕原因：1〕轮胎气压不符合要求；2〕轮胎长期未换位；3〕前轮定位不正确，其中尤其是前束与外倾配合不正确；4〕轮毂轴承松旷或转向节与主销松旷；5〕纵、横拉杆或方向机松旷；6〕钢板弹簧U形螺栓松旷；7〕钢板弹簧衬套与其销松旷；8〕前轮径向圆或端面圆跳动太大；9〕前轮旋转质量不平衡；10〕前轮摆头；11〕前轴与车架纵向中心线不垂直或车架两边的轴距不等；12〕前轴或车架弯、扭变形；13〕前轴刚度缺乏；14〕转向横拉杆〔尤其是弓形横拉杆〕或横拉杆臂刚度缺乏；15〕前轮放松制动回位慢或制动拖滞；16〕轮胎螺栓松动；17〕经常超载、偏载、起步过急、高速转弯或制动过猛；18〕经常行驶在拱度较大的路面上；19〕转向梯形不能保证各车轮纯滚动，出现过多转向或缺乏转向；20〕轮胎质量不佳。图3.1前轮轮胎磨损不正常示意图3.2转向盘自由行程过大〔1〕现象：汽车保持直线行驶位置静止不动时，轻轻来回晃动转向盘，感到游动角度很大。〔2〕原因：1〕转向器内主、从动啮合部位松旷或主、从动局部的轴承松旷；2〕转向盘与转向轴的连接部位松旷；3〕转向器垂臂轴与垂臂连接部位松旷；4〕纵、横拉杆球头连接部位松旷；5〕纵、横拉杆臂与转向节的连接部位松旷；6〕转向节与主销松旷；7〕轮毂轴承松旷。〔3〕诊断方法：按以下方法诊断，其流程图如图3.2所示：图3.2转向盘自由行程过大故障诊断流程图3.3转向沉重〔l〕现象：汽车行驶中驾驶员向左、右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；当汽车以低速转弯行驶或掉头时，转动转向盘非常吃力，甚至打不动。〔2〕原因：l〕轮胎气压缺乏；2〕转向节与主销配合过紧或缺油；3〕纵、横拉杆球头连接调整过紧或缺油；4〕转向器主动局部轴承预紧力太大或从动局部与衬套配合太紧；5〕转向器主、从动局部的啮合调整得太紧；6〕转向器无油或缺油；7〕转向节止推轴承缺油或损坏；8〕转向器转向轴弯曲或其套管凹瘪造成刮碰；9〕主销后倾过大、主销内倾过大或前轮负外倾；10〕前梁、车架变形造成前轮定位失准。〔3〕诊断方法：按以下方法诊断，其流程图如图3.3所示：图3.3转向沉重故障诊断流程图3.4自动跑偏〔1〕现象：汽车行驶中自动跑向一边，必须用力把住转向盘才能保持直线行驶。〔2〕原因：1〕两前轮轮胎气压不等、直径不一或车箱装载不均；2〕左右两架前钢板弹簧挠度不等或弹力不；3〕前梁、后轿轴管或车架发生水平平面内的弯曲；4〕车架两边的轴距不等；5〕两前轮轮毂轴承或轮毂油封的松紧度不一；6〕前、后桥两端的车轮有单边制动或单边拖滞现象；7〕两前轮外倾角、主销后倾角或主销内倾角不等；8〕前束太大或负前束；9〕路面拱度较大或有侧向风。〔3〕诊断方法：按以下方法诊断，其流程图如图3.4所示：图3.4自动跑偏故障诊断流程图3.5前轮摆头〔1〕现象：汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，有时出现两前轮各自围绕主销进行角振动的现象，通常称之为前轮摆头。尤其是高速摆头时，两前轮左右摆振严重，握转向盘的手有麻木感，甚至在驾驶室内可看到整个车头晃动。〔2〕原因：1〕前轮旋转质量〔包括轮胎、轮辋、制动鼓或盘、轮毂等〕不平衡；2〕前轮径向圆或端面圆跳动太大；3〕前轮使用翻新胎；4〕前轮外倾角太小、前束太大、主销负后倾或主销后倾角太大；5〕两前轮的主销后倾角或主销内倾角不一致；6〕前梁或车架弯、扭变形；7〕转向系与前悬挂的运动互相干预；8〕转向系〔如横拉杆、横拉杆臂、垂臂等〕刚度太低；9〕转向机主、从动局部晴合间隙或轴承间隙太大；10〕转向机垂臂与其轴配合松旷；11〕纵、横拉杆球头连接松旷；12〕转向节与主销配合松旷或转向节与前梁拳形部沿主销轴线方向配合松旷；13〕前轮轮毂轴承松旷；14〕转向机在车架上的连接松动；15〕前悬挂减振器失效或左、有两边减振器效能不一；16〕左、右两架前悬挂高度或刚度〔钢板弹簧表现在厚度、长度、片数、弧高或新旧程度等方面〕不一；17〕前钢板弹簧U形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷；18〕道路不平度太大，路面对车轮的冲击频率与前梁角振动的固有频率一致时，在陀螺仪效应的影响下，引起前轮摆头。4转向系统养护现代中高级轿车和重型汽车普遍采用动力转向系统，不仅大大改善了汽车操纵轻便性，还提高了汽车行驶平安性。动力转向系统是在机械转向系的根底上加设一套依靠发动机输出动力的转向加力装置而形成的。目前轿车普遍采用齿轮条式动力转向机构。这种转向器结构简单、操纵灵敏性高、转向操纵轻便，而且由于转向器完全封闭的，平时不需检查调整。动力转向系统的养护主要是：4.1定期检查储液缺罐内动力转向液液面高度热态时(约66摄氏度，用手摸感觉烫手)，其液面高度必须在HOT(热)和COLD(冷)标记之间。如果是冷态(约为21摄氏度)，那么液面高度必须在ADD(加)和CLOD(冷)标记之间。如果液面高度不符合要求，必须加注DEXRON2型动力转向液(4.2动力转向系的清洗、换油与保护动力转向系的清洗、换油与保护应在有动力转向换油的设备的汽车养护中心进行，使用专用设备，用动力转向系统强力清洗剂首先换出动力转向系统中的旧油，然后用清洗剂清洗动力转向系统，最后用新油(加动力转向保护剂)再次换出动力转向清洗剂，直至换油结束。动力转向系的清洗、换油与保护作业通常应行驶5万km进行一次。这样能确保动力转向系工作更平安更可靠，防止出现早期损坏，延长使用寿命。4.3案列案例1故障现象：一辆速腾1.6手动挡汽车在时速到达120公里时方向盘轻微抖动。故障诊断与排除：首先询问车主在车速在120公里以上或以下时方向盘是否抖动，如果汽车在时速超120公里或低于120案例2故障现象：一辆本田CRV，在行驶到4万到5万公里时，出现刹车方向盘抖动故障诊断与除对于4万到5万公里的汽车，在刹车时方向盘抖动的原因有刹车盘于刹车片之间摩擦的不平刹；车盘锈蚀局部被摩擦后不平；刹车盘高温时遇水变形；刹车盘材质软；刹车与刹车片之间有小石子进入导致刹车盘磨损不平。对于这种现象，车主可以到4S店做光盘处理或直接更换刹车盘案例3故障现象：汽车行驶时速在80公里至90公里之间时，出现方向盘抖动现象，时速超过90公里那么恢复正常。出现这种情况多数是由于轮胎变形或车辆传动系统引起的，须检查前轮各定位角和前束是否符合要求，如失准应调整；架起前桥试转车轮，检查车轮静平衡情况及轮胎是否变形过大，如变形应更换。案例4故障现象：行驶在平坦路面上车辆正常，但遇到坑洼的路面时，方向盘会出现抖动。这是由于汽车在行驶时，因拉杆球头磨损松动或接头处胶套脱落，还有轮胎因磨损变得不规那么，应送专业维修点检查，更换损坏部件。案例5故障现象：车辆时速在30至40公里时，车身有晃动感，如坐船的感觉。出现这种情况多数是由于轮胎在日常使用时由于擦、撞或是老旧等原因引起变形所导致的，更换轮胎即可。总结随着社会的快速开展，汽车产业也在飞速开展，但在其开展的同时也带来许许多多的问题。本文主要阐述汽车转向盘摆振故障所引起的问题以及解决的方法，通过各种方法减少汽车带给人们的烦恼，使汽车更加平安，更加环保，节能。在本次论文中首先通过对汽车转向系和转向盘的开展历程做一个介绍，在对汽车摆振故障的存在有哪些，并对其分析原因，通过分析找出问题之根本，从而找出解决方法。使汽车的使用者们能够更好的了解汽车摆振故障所在原因，对汽车的使用平安性更加具有保障。再是对汽车转向系的维护，可以使其减少汽车的摆振故障的发生。然后通过对案列的进行分析让大家更加了解现实中遇到的情况去怎样解决。本文通过电子对电子助力转向技术开展对其提出了电子助力转向开展趋势，并对其应该向其开展的方向。它的性能更加完善，它的性价比将会去适合大流人群。转向的控制将会更轻便，使人们更好的驾驶。使汽车的动态性和稳定性得到提高，驾驶的更加舒适。它将获得较好的路感，抑制路面的干扰，减少传感的噪声。它的助力电机功率密度和效率较高，性能价比也会使大家乐于接受。因此随着社会的开展电子助力转向必将面向广阔人群，将促进汽车市场的开展。致谢经过这半年左右时间的努力,毕业论文终于完成了。这段时间通过这次毕业论文对三年所学的知识得到全面的稳固,由于本人知识有限在撰写期间难免会遇到种种困难,但