1、汽车底盘构造与检修 主编 刘冬生 项目三转向系统构造与检修 任务 检修转向系统 相关知识一、转向系统的作用汽车转向系统的作用是保证汽车在行驶中能按驾驶人的操纵要求,适时地改变行驶方向,且能在受到路面干扰偏离行驶方向时,还能保持汽车稳定地直线行驶,如图3-1所示。图3-1转向系统的作用相关知识二、转向系统的类型汽车转向系统按结构不同可分为机械转向系统和动力转向系统,如图3-2所示。其中动力转向系统按动力源不同可分为液压助力式和电动助力式两类。相关知识图3-2转向系统的类型a)机械转向系统b)动力转向系统相关知识1.机械转向系统机械转向系统主要由转向操纵机构(转向盘、转向柱)、转向器和转向传动机构
2、(转向直拉杆、转向节、梯形臂和转向横拉杆)等组成,如图3-3所示。图3-3机械转向系统的结构三、转向系统的结构与工作原理相关知识(1)转向操纵机构转向操纵机构的作用是将驾驶人操纵转向盘的力传递给转向器和转向传动机构,从而使转向轮偏转。它主要由转向盘和转向柱组成,如图3-4所示。图3-4转向操纵机构的作用相关知识(2)转向器1)作用。转向器是转向系统中的减速增力传动装置,其功用是增大由转向盘传到转向节的力,并改变力的传递方向。2)类型。转向器的种类较多,一般是按转向器中传动副的结构形式分类。目前应用较广泛的有齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等,如图3-5所示。其中齿轮齿条式转向器在轿车中使用
3、最广泛。图3-5转向器的类型a)齿轮齿条式转向器b)循环球式转向器c)蜗杆曲柄指销式转向器相关知识3)齿轮齿条式转向器的结构与工作原理。齿轮齿条式转向器主要由主动斜齿轮、齿条、转向器壳体、压紧弹簧、锁止螺母、齿条调整螺母和防尘套等组成,如图3-6所示。图3-6齿轮齿条式转向器的结构相关知识压紧弹簧通过齿条导向套将齿条压靠在斜齿轮上,保证无间隙啮合,压紧弹簧的预紧力可用齿条调整螺母进行调整。齿轮齿条式转向器在驾驶人转动转向盘时,转向柱内的转向轴带动斜齿轮转动,与之啮合的转向齿条则沿轴向左右移动,从而使左右横拉杆带动转向节左右转动,使左、右前轮偏转,实现汽车转向,如图3-7所示。(3)转向传动机构
4、转向传动机构的作用是将转向器输出的力传给转向轮,使两侧转向轮偏转以实现汽车转向。其主要由转向直拉杆、转向节、梯形臂和转向横拉杆等组成,这些传动杆件之间采用球头连接形式,球头结构如图3-8所示。相关知识汽车在转向时,为了保证转向轮纯滚动,需要使内侧车轮偏转角度大于外侧车轮偏转角度,如图3-9所示。为了保证这种运动关系,将转向传动机构设计成梯形连接,如图3-10所示。相关知识 图3-7齿轮齿条式转向器的工作原理齿轮齿条传动的工作原理相关知识 图3-8球头的结构相关知识图3-9转向轮的偏转角度相关知识图3-10转向梯形相关知识2.动力转向系统由于机械转向系统完全依靠驾驶人的体力来使车轮偏转,故转向较
5、重,目前只在少部分微型车上采用,现代轿车上都采用动力转向系统,动力转向系统是兼用驾驶人体力和发动机的动力为转向能源的转向系统,它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。动力转向系统按动力源不同,可分为液压助力式和电动助力式两大类,液压助力式在轿车上应用较广泛,但电动助力式在新式轿车上应用得也越来越广。相关知识液压助力式转向系统主要由机械转向部分和液压助力部分组成,其中液压助力部分主要由储油罐、转向液压泵、转向控制阀、液压缸和进、出油管等组成,如图3-11所示。图3-11液压助力式转向系统的组成相关知识图3-12储油罐(1)储油罐储油罐的作用是储存、滤清和冷却液压转向加力装置的工作
6、油液,一般罐盖上有油标尺,便于检查油液的多少,如图3-12所示。相关知识(2)转向液压泵1)作用。转向液压泵是液压助力式转向系统的动力来源,其作用是将发动机输入的机械能转换为液压能输出,一般安装在发动机前部,由发动机曲轴通过传动带驱动,只要发动机运转,液压泵就使油液流动。2)类型。如图3-13所示,转向液压泵有叶片泵、齿轮泵和转子泵三种,其中以叶片泵应用较普遍。3)叶片泵的结构与工作原理。叶片泵主要由驱动轴驱动,由四周开有小槽的转子、安装在转子槽上的叶片、定子、安全阀和壳体等组成,如图3-14所示。相关知识如图3-15所示,当转子由发动机驱动旋转时,叶片在离心力及高压油的作用下紧贴在定子的内表
7、面,其工作容积开始由小变大吸进低压油液;而后工作容积由大变小,压缩油液,输出高压油。转子每旋转一周,每个工作缸都各自吸、压油两次。当系统油压过高时,安全阀打开泄压。(3)转向控制阀转向控制阀、液压缸一般与转向器制成一体,图3-16为齿轮齿条式液压助力转向器。转向控制阀的作用是将来自液压泵的压力油精确地分配到液压缸,并将多余的油液流回储油罐。相关知识图3-13转向液压泵的类型a)叶片泵b)齿轮泵c)转子泵相关知识图3-14叶片泵的结构相关知识图3-15叶片泵的工作原理相关知识图3-16齿轮齿条式液压助力转向器相关知识图3-17转向控制阀的结构转向控制阀主要由阀体、阀芯、扭杆和壳体等组成,如图3-
8、17所示。相关知识由液压泵过来的液压油经控制阀后直接流回储油罐,液压缸两端压力相等。液压助力转向系统工作原理当车辆直线行驶时,如图3-18所示,控制阀阀芯处于阀体的中间位置,此时相关知识 图3-18直线行驶时转向控制阀的工作原理相关知识接通油缸右侧与液压泵的油路,来自液压泵的高压液压油推动液压缸向左侧移动,同时液压缸左侧的油液流回储油罐,从而推动转向轮向右偏转。图3-19向右转向时转向控制阀的工作原理当车辆向右转向时,如图3-19所示,在转向轴的带动下,控制阀也随之移动,相关知识当车辆向左转向时,如图3-20所示,在转向轴的带动下,控制阀也随之移动,接通油缸左侧与液压泵的油路,来自液压泵的高压
9、液压油推动液压缸向右侧移动,同时液压缸右侧的油液流回储油罐,从而推动转向轮向左偏转。图3-20向左转向时转向控制阀的工作原理相关知识任务实施根据任务引入和任务分析所述,结合本任务所学内容,可做以下检修步骤:首先支起前桥,悬空车轮,转动转向盘,若感到转向困难,则故障在前桥与车轮等部件,应检查前桥总成和车轮;若感到转向轻便,则说明故障在转向器检查转向器外部是否有助力转向液泄漏,如果有,则更换转向器。一、检查助力泵传动带在传动带连接中心位置(如图3-21中箭头位置),以98N的力压传动带,测量传动带的张紧度,标准值:任务实施图3-21传动带连接中心任务实施二、检查转向助力液1.液位的检查1)使用干净
10、的布清洁转向助力液储液罐上的污物。2)检查转向助力液液面的位置,如是加热后的转向助力液,油液应在标记MAX(最高)和MIN(最低)之间。如是冷却后的转向助力液,油液位置应在MIN(最低)标记处,如图3-22所示。3)如果发现转向助力液液位明显下降,应检查转向助力液中是否有空气,如有空气,应进行系统排气操作。任务实施4)保持发动机运转状态,向左向右转动转向盘到底34次,排除系统中的空气。5)检查软管接头处和O形密封圈处是否有渗油、漏油,若存在以上问题应修复,并添加相同型号的转向助力液。任务实施 图3-22油液标记2.加注转向助力液当助力液液位不足时应按维修手册规定加注规定型号的转向助力液,使液面
11、至“MIN”标记位置,如图3-23所示。任务实施 图3-23加注转向助力液任务实施图3-24排出系统中的空气任务实施3.排净助力转向系统中的空气1)进入驾驶室,起动发动机并让其怠速运转,重新检查液面,必要时,添加转向助力液,使液面达到“MIN”标记位置。2)将转向盘从左到右,从右到左来回转动,排出系统中的空气,如图3-24所示。3)检查储液罐内的油液是否有泡沫。如果起泡则说明油液中渗入水分,应更换油液。4)转向盘回到中心位置,让发动机继续运转13min后,关闭点火钥匙,使发动机停止运转。任务实施注意事项:助力转向系统经过维修,必须排除转向机构中的空气,才能得到正确的液面读数。油液中的空气可能会
12、导致助力泵产生噪声,时间一久还会导致助力泵损坏。5)重新检查转向助力液液位。起动发动机确保转向功能正常且没有噪声。重新检查液面,确保系统达到正常工作温度并稳定后,液面应达到“MAX”(最高)和“MIN”(最低)之间,如图3-25所示。任务实施2)向左和向右慢慢转动转向盘,检查转向盘的自由行程。最大自由行程为30mm,如图3-26所示。3)如果自由行程超过最大值,检查转向系统各部件是否磨损松动。三、检查转向盘自由行程1)停车,使车轮正对前方。任务实施 图3-25检查转向助力液液位任务实施 图3-26检查转向盘的自由行程任务实施1.拆卸需更换转向球头侧的轮胎(1)摆正车轮将点火开关置于ACC档位。
13、然后将转向盘转至直线行驶的位置。再检查两个前轮是否处于直线行驶位置,如图3-27所示。(2)锁止转向盘将钥匙转到Lock位置,拔下点火钥匙,稍微转动转向盘,使转向盘锁止而不能转动。(3)拆卸车轮如图3-28所示。四、更换转向拉杆任务实施 图3-27摆正车轮任务实施 图3-28拆卸车轮任务实施(1)清洁转向拉杆球头使用干净的抹布清洁转向拉杆球头及拉杆,如图3-29所示。(2)在拉杆球头和锁紧螺母上做标记使用专用记号笔在拉杆球头和锁紧螺母的中心水平方向做一个装配记号,如图3-30所示。2.拆卸转向拉杆球头任务实施 图3-29清洁转向拉杆球头任务实施 图3-30做标记任务实施缘位置与锁紧螺母之间的螺
14、牙个数,如图3-31所示。图3-31记录外露部分的螺纹长度(3)记录外露部分的螺纹长度检查并记录转向拉杆螺纹部分内侧最边任务实施(4)拆卸转向拉杆球头的紧固螺母选用19mm套筒、棘轮扳手,拆卸转向拉杆与转向节的固定螺母,拧松后用手取下。(5)分离转向拉杆球头按照维修手册规定,选用转向球节拆卸专用工具。将转向球节拆卸专用工具安装到转向球节上,并用手紧固转向球节拆卸专用工具,如图3-32所示,旋转专用工具上的紧固螺栓,使球头和转向节分离,分离后取下专用工具。用手从转向节上分开转向球头。将制动盘顺时针转动一个角度。(6)松开横拉杆总成的锁止螺母一只手用18号呆扳手固定转向拉杆球头,另一只手用22号呆
15、扳手顺时针松开转向横拉杆的锁紧螺母。任务实施 图3-32分离转向拉杆球头任务实施 图3-33取下转向球头选用呆扳手,正确使用工具固定转向拉杆,用手转动并取下转向球头,如图3-33所示。任务实施任务实施(1)检查新的转向拉杆球头检查新的转向拉杆球头零件号是否正确;检查转向拉杆球头外观是否有破损、螺纹是否有损伤锈蚀等现象;检查球头是否活动自如,如图3-34所示。(2)将转向拉杆球头安装到转向拉杆上检查转向拉杆锁紧螺母内侧外露螺牙个数是否与记录相符,必要时调整,如图3-34所示。一只手用呆扳手固定转向拉杆,另一只手将转向拉杆球头慢慢旋入到与锁紧螺母接触,如图3-35所示。3.安装新转向拉杆球头任务实
16、施 图3-34检查外露螺牙个数任务实施 图3-35旋转拉杆球头任务实施其螺纹部分向下,将转向横拉杆球头压入转向臂内,再用塑料锤向下敲击转向拉杆球头,使其安装到位。(4)旋紧转向横拉杆球头紧固螺母用手将转向拉杆球头紧固螺母旋入,再选用19mm套筒、扭力扳手旋紧转向横拉杆球头紧固螺母,如图3-36所示。(5)紧固转向横拉杆调整螺母一只手用18号呆扳手固定转向拉杆球头,另一只手用22号呆扳手紧固转向横拉杆的锁紧螺母,如图3-37所示。(3)将转向横拉杆球头部分连接到转向节上适当旋转转向拉杆球头使任务实施 图3-36旋紧转向横拉杆球头紧固螺母任务实施 图3-37紧固转向横拉杆调整螺母(6)安装车轮当检
17、修工作结束后,用洁净的布将工具擦干净并放回工具箱,将废弃物分门别类放入相应的垃圾桶,将工作现场打扫干净。任务实施五、助力转向器的拆卸与调整1.拆卸助力转向器图3-38断开蓄电池负极任务实施1)断开蓄电池负极,如图3-38所示。2)拧松左前车轮的螺栓。3)举升车辆。4)拆卸左前车轮的螺栓,并拿下左前车轮。5)断开转向器出液管、进液管,用容器接收动力转向油液。6)对正转向器正前位置。转动转向盘直到动力转向器处于正前位置,对准中间轴下联轴器上的标记,在短轴壳体上做一个标记,如图3-39所示。任务实施 图3-39对正转向器正前位置任务实施 图3-40拆卸夹紧螺栓7)拆卸中间轴夹紧螺栓,如图3-40所示
18、。任务实施 图3-41断开转向横拉杆断开转向横拉杆,如图3-41所示。任务实施9)拆下转向器装配架上的螺母和螺栓,如图3-42所示。10)从横梁卡夹上拆下回油管螺栓,如图3-43所示。11)移开变速驱动桥中心托架。12)取出助力转向器总成。任务实施 图3-42拆下螺母和螺栓任务实施图3-43拆下回油管螺栓任务实施2.调节转向器齿条轴承预紧度1)松开锁止螺母。2)顺时针拧紧调节器塞至7Nm,然后松开3040。3)检查小齿轮力矩,最大小齿轮预紧力矩为1Nm。4)固定调节器塞的同时,将锁止螺母紧固到调节器塞上,如图3-44所示。任务实施图3-44紧固锁止螺母任务实施六、检查转向助力油泵1.拆卸转向助
19、力泵进、出油管1)断开转向助力泵进油管(图3-45)。将接油小容器放到转向助力泵与空调压缩机之间;再选用鲤鱼钳将进油管固定卡箍移至适合位置处,拆下油泵进油管;然后放出残余油液后用油管塞子塞住进油管管口和转向助力泵进油口。任务实施复件 QC42)断开转向助力泵出油管。选用17mm油管扳手拧松转向助力泵出油管固定螺母;再旋出转向助力泵出油管固定螺母,断开转向助力泵出油管;然后向左向右打转向盘,放出残余油液,然后用油管塞子塞住油泵出油管管口和转向助力泵出油口。3)使用发动机吊架将发动机提高到适合位置(保证有足够的空间拿出转向助力泵),如图3-46所示。任务实施 图3-45断开转向助力泵进油管任务实施
20、 图3-46将发动机提高到合适位置任务实施1)拆下转向助力泵支座的两个固定螺母(图3-47)。选用12mm套筒、短接杆、棘轮扳手,通过带轮上的孔,依次旋松转向助力泵的两个固定螺栓;再用手旋出两个固定螺栓。2)拆下转向助力泵。向外拉出转向泵。使其从双头螺柱分离,向上取出转向助力泵,如图3-48所示。2.拆卸转向助力泵任务实施 图3-47拆下两个固定螺母任务实施 图3-48取出转向助力泵任务实施1)检查转向助力泵的零件号。确认新的转向助力泵零件号是否正确。2)检查转向助力泵的外观(图3-49)。检查助力转向泵的外观有无损伤,带轮转动是否卡滞。4.安装转向助力泵1)将转向助力泵安装至支座螺栓上。对准
21、转向助力泵双头螺栓,轻轻推入转向助力泵。2)安装转向助力泵固定螺母(图3-50)。依次旋上转向助力泵的两个固定螺母;再选用10mm长套筒、扭力扳手,根据维修手册规定,调整扭力扳手的力矩,依次紧固转向助力泵的两个固定螺母。3.检查新的转向助力泵任务实施 图3-49检查转向助力泵任务实施 图3-50安装转向助力泵固定螺母任务实施1)安装转向助力泵出油管密封圈(图3-51)。检查新的密封圈零件号是否正确;检查密封圈有无损伤或变形;还要在新密封圈上涂少许新的转向助力油,再将新密封圈安装在出油管接口处。图3-51安装出油管密封圈5.安装转向助力泵进、出油管任务实施2)安装转向助力泵出油管。取下出油管管口
22、的塞子,对正转向助力泵上的出油口,安装出油管,正确选用工具紧固出油管路接头固定螺母。3)连接转向助力泵进油管。4)取下油管塞子,将进油管连接到转向助力泵进油口上,正确使用鲤鱼钳将锁紧卡箍移至阻挡位置。七、检查液压管路检查液压管路是否扭曲、折皱或破裂漏油,如有,则更换油管。任务实施知识拓展一、循环球式转向器1.结构循环球式转向器在一些越野车和载货汽车上使用较广泛,它主要由转向蜗杆、钢珠、螺母、齿扇和壳体等组成,如图3-52所示。图3-52循环球式转向器结构知识拓展2.工作原理驾驶人转动转向盘通过转向轴带动转向螺杆转动,所有钢球在螺母之间形成“球流”,并推动齿形螺母沿螺杆轴线前后移动,然后通过齿条
23、带动齿扇摆动,如图3-53所示。知识拓展 图3-53循环球式转向器的工作原理循环球式转向器的工作原理知识拓展 二、齿轮式液压泵1.结构齿轮式液压泵在液压助力式转向系统中使用也较广泛,它主要由两个相互啮合的齿轮组、齿轮泵壳、带轮和前、后盖等组成,如图3-54所示。知识拓展图3-54齿轮式液压泵的结构知识拓展2.工作原理发动机通过带轮带动主动齿轮再带动从动齿轮旋转时,进油腔主从动齿轮脱离啮合,容积增大,腔内形成真空度,油液从进油口被吸入,齿轮将油液带到出油腔,出油腔主从动齿轮进入啮合,容积减小,导致油压升高,油液经出油口被压出,形成压力油,如图3-55所示。知识拓展 图3-55齿轮式液压泵的工作原
24、理齿轮式液压泵的工作原理知识拓展 课后测评一、填空题1.机械转向系统主要由 、和 三大部分构成的。2.液压助力式转向系统主要由 和 两大部分组成,其中液压助力部分主要由储油罐、液压缸和进、出油管等组成。3.转向操纵机构包括 和 等部分组成。4.转向传动机构的作用是将 传递的力传给转向车轮,以实现 。5.按转向助力装置的助力源不同可分为 和 两种。6.转向器的种类较多,按转向器中传动副的结构不同分类,有 、和 等几种。7.转向油泵的结构类型有多种,常见的有 式、和 式。二、判断题1.转向系统的作用是保证汽车能够可靠转向。()课后测评2.汽车在转弯时,内转向轮和外转向轮滚过的距离是相等的。()3.
25、当汽车转弯时,内侧轮胎转向半径通常小于外侧轮胎转向半径。()4.采用动力转向系统的汽车,当转向加力装置失效时,汽车也就无法转向了。()5.液压动力转向实际上是依靠发动机输出的动力来帮助转向的。()6.液压动力转向油液脏污可能会造成动力转向左、右转弯时轻重不同。()7.液压泵驱动带打滑会造成动力转向快速转向时沉重。()课后测评8.转向传动机构是指转向盘至转向器间的所有连杆部件。()三、选择题1.汽车转向时,内侧转向轮偏转角 外侧转向轮偏转角。A.等于B.大于C.不大于D.小于2.在转向系统中,转向器采用的是齿轮齿条式液压动力转向器,当转向液压泵出现故障时,转向系统将 实现转向功能。A.还能B.不
26、能C.汽车低速行驶时能 D.不能确定课后测评3.转向液压泵是助力转向的动力源,其作用是将输出的 。A.液压能转化为机械能B.机械能转化为液压能C.液压能转化为势能D.动能转化为机械能4.轿车转向系统中多采用 转向器。A.循环球式B.齿轮齿条式C.蜗轮蜗杆式 D.蜗杆曲柄指销式课后测评A.转向盘自由行程B.转向盘行程C.自由行程D.有效行程6.转向器的作用是 。A.把转动变成往复运动,再变回转动B.把往复运动变成转动D.把转动变成往复运动D.调整前轮前束7.在下列部件中 不属于转向传动机构。A.转向节臂B.转向横拉杆C.转向摇臂 D.转向轮5.汽车转向系统中各连接零部件和传动副之间存在着一定间隙,这使转向盘在转向轮发生偏转前能转过一定角度,这段角行程称为 。课后测评8.齿轮齿条式动力转向系统中动力缸与控制阀间有 条油管相连。A.一条B.两条C.三条D.四条9.整体式动力转向系统将部件装在一个壳体内,不包括 。A.动力缸B.控制阀C.转向器D.动力转向油泵10.采用液压助力式转向系统的汽车转向沉重的原因不可能是 。A.油路中有空气B.液压泵磨损C.传动带太紧 D.安全阀卡住课后测评四、简答题1.机械转向系统主要由哪些部件构成?并简述动力的传递过程。2.简述液压助力式转向系统空气排放过程。3.简述采用液压助力转向的车辆出现转向沉重时就车检查的内容。课后测评
