項目10機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)COMPANYNAME汽車在行駛過程中，需要經(jīng)常根據(jù)駕駛?cè)说囊庠父淖冃旭偡较?，而行駛系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)只能保證汽車直線行駛，此時就需要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)揮作用。而機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是最早被使用、發(fā)展最久的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它完全依靠駕駛?cè)说娜肆Σ倏v。項目導(dǎo)讀知識目標能夠拆裝機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。能夠診斷常見的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障。3能夠?qū)C械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行檢修。12技能目標1能夠拆裝懸架。2能夠診斷常見的懸架故障。3能夠?qū)壹苓M行檢修。思政目標1培養(yǎng)安全操作的意識。2培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。3培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)和道德品質(zhì)。目錄任務(wù)10.1認識機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)任務(wù)10.2機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與檢修任務(wù)10.1

認識機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部件如圖10-1所示，你能看出它們分別是什么嗎？任務(wù)引入（a）部件1（b）部件2（c）部件3圖10-1機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部件10.1.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按轉(zhuǎn)向動力源的不同可分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。1．轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛?cè)说娜肆ψ鳛檗D(zhuǎn)向動力源。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、機械式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)等部分組成。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱為助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動力轉(zhuǎn)向裝置形成的。助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兼用駕駛?cè)说娜肆推渌麆恿Γㄈ绨l(fā)動機、電動機的動力）作為轉(zhuǎn)向動力源。1）機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2）助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相交點O就是轉(zhuǎn)向中心，由轉(zhuǎn)向中心O到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離R就稱為汽車的轉(zhuǎn)彎半徑，如圖10-2所示。轉(zhuǎn)彎半徑越小，汽車轉(zhuǎn)向時所需要的場地就越小，其機動性也就越好。2．轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常用術(shù)語圖10-2轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)彎半徑1）轉(zhuǎn)向中心與轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向時，內(nèi)轉(zhuǎn)角β與外轉(zhuǎn)角α之差稱為轉(zhuǎn)向前展。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動比是轉(zhuǎn)向器角傳動比和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比的乘積，可以用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向盤同側(cè)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角增量之比來表示。2）轉(zhuǎn)向前展3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角傳動比轉(zhuǎn)向盤的自由行程便是轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段的角行程。轉(zhuǎn)向盤的自由行程對于緩和路面沖擊和避免駕駛?cè)诉^于緊張是有利的，但過大的自由行程會影響轉(zhuǎn)向操縱的靈敏性。4）轉(zhuǎn)向盤的自由行程機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成，其構(gòu)造如圖10-3所示。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)和傳動軸等。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿等。10.1.2機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造及工作原理圖10-3機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造1．機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，通過轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)和傳動軸，將轉(zhuǎn)向力矩輸入轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器中有1～2級嚙合傳動副，具有減速增矩作用。當一側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)時，經(jīng)“一側(cè)梯形臂→轉(zhuǎn)向橫拉桿→另一側(cè)梯形臂”的傳遞，另一側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)及裝于其上的轉(zhuǎn)向輪隨之繞主銷同向偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。2．機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理1．轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的構(gòu)造轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)是用來操縱轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的，它一般由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱（包括轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管）、萬向節(jié)、傳動軸等組成，如圖10-4所示。10.1.3轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)圖10-4轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)詳細構(gòu)造名稱詳見教材p218轉(zhuǎn)向盤具有柔軟的外表面，可起緩沖作用。1在轉(zhuǎn)向盤上裝設(shè)安全氣囊。安全氣囊可在汽車發(fā)生碰撞時彈出，為駕駛?cè)颂峁┯行У姆雷脖Ｗo，如圖10-5所示2撞車時，轉(zhuǎn)向盤的骨架能產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕撞車對駕駛?cè)嗽斐傻膫Α?1）轉(zhuǎn)向盤安全措施2．轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的安全措施（b）汽車發(fā)生碰撞后圖10-5安全氣囊（a）汽車發(fā)生碰撞前分開式轉(zhuǎn)向柱。分開式轉(zhuǎn)向柱（見圖10-6）的轉(zhuǎn)向軸分為上轉(zhuǎn)向軸和下轉(zhuǎn)向軸（套在軸上）兩部分，二者用塑料銷釘連成一體。12）轉(zhuǎn)向柱安全措施圖10-6分開式轉(zhuǎn)向柱當汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向器總成對轉(zhuǎn)向柱施加軸向沖擊力（第一次沖擊），將連接上、下轉(zhuǎn)向軸的塑料銷釘切斷，下轉(zhuǎn)向軸便套在上轉(zhuǎn)向軸上向上滑動，如圖10-7（a）所示。

當駕駛?cè)说纳眢w因慣性撞向轉(zhuǎn)向盤（第二次沖擊），連接橡膠墊與轉(zhuǎn)向柱管托架的塑料銷釘被切斷，轉(zhuǎn)向柱管托架脫離橡膠墊，如圖10-7（b）所示。（a）下轉(zhuǎn)向軸套在上轉(zhuǎn)向軸上向上滑動（b）轉(zhuǎn)向柱管托架脫離橡膠墊圖10-7分開式轉(zhuǎn)向柱工作原理變形收縮式轉(zhuǎn)向柱。變形收縮式轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向軸分上、下兩段，分別連接于轉(zhuǎn)向柱管的上、下兩端。轉(zhuǎn)向柱管可以做成網(wǎng)絡(luò)式和波紋管式，如圖10-8所示。2（a）網(wǎng)絡(luò)式轉(zhuǎn)向柱管（b）波紋管式轉(zhuǎn)向柱管圖10-8變形收縮式轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向柱管可潰縮式轉(zhuǎn)向柱。可潰縮式轉(zhuǎn)向柱由吸能式轉(zhuǎn)向軸、組合板、剪力板、滑板和伸縮懸臂等組成。

當汽車發(fā)生嚴重碰撞時，組合板、剪力板、滑板和伸縮懸臂組成的總成會按照預(yù)先的設(shè)計發(fā)生潰縮變形或折疊，整個轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)會向汽車下部潰縮，從而吸收了沖擊能量，實現(xiàn)安全保護，如圖10-9所示。3圖10-9可潰縮式轉(zhuǎn)向柱的工作原理轉(zhuǎn)向器的功用是把來自轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向角進行適當?shù)淖儞Q（主要是減速增矩），再輸出給轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)，從而使汽車轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向器本質(zhì)上就是減速傳動裝置。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用的轉(zhuǎn)向器又稱為機械式轉(zhuǎn)向器。機械式轉(zhuǎn)向器一般按照其嚙合傳動副的結(jié)構(gòu)形式進行分類，可分為齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。其中，使用較為廣泛的類型有齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷式等。10.1.4轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器主要由轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向驅(qū)動齒輪、轉(zhuǎn)向齒條等組成，如圖10-11所示。

齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向器殼體兩端的螺栓固定在車身（或車架）上。1．齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器圖10-11齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器（轉(zhuǎn)向齒條中部與左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿連接）如圖10-11所示，轉(zhuǎn)向齒條中部（有些是轉(zhuǎn)向齒條兩端，如圖10-12所示）通過拉桿支架與左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿連接。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，與之嚙合的轉(zhuǎn)向齒條沿軸向移動，從而使左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。圖10-12轉(zhuǎn)向齒條兩端與左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿連接循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要由轉(zhuǎn)向螺桿、轉(zhuǎn)向螺母、轉(zhuǎn)向器殼體及循環(huán)球等組成，如圖10-13所示。與其他形式的轉(zhuǎn)向器相比，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在結(jié)構(gòu)上的主要特點是有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒輪齒條傳動副。2．循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器圖10-13循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器主要由轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向蝸桿、轉(zhuǎn)向搖臂軸、曲柄和指銷等組成，如圖10-14所示。蝸桿具有梯形螺紋，錐形的指銷用雙排圓錐滾子軸承支撐在曲柄上，曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。3．蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器圖10-14蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器1—上蓋；2、3—推力軸承；4—調(diào)整螺塞；5—鎖緊螺母；6—轉(zhuǎn)向蝸桿；7—下蓋；8—曲柄；9—指銷；10—雙排圓錐滾子軸承；11、14—螺母；12—螺蓋；13—調(diào)整螺釘；15—襯套；16—轉(zhuǎn)向搖臂軸；17—油封；18—轉(zhuǎn)向器殼體。10.1.5轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向搖臂是轉(zhuǎn)向器傳動副與轉(zhuǎn)向直拉桿之間的傳動部件。轉(zhuǎn)向搖臂的常見構(gòu)造如圖10-15所示。1．轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成圖10-15轉(zhuǎn)向搖臂的常見構(gòu)造1）轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動部件，其構(gòu)造如圖10-16所示。圖10-16轉(zhuǎn)向直拉桿的構(gòu)造2）轉(zhuǎn)向直拉桿轉(zhuǎn)向橫拉桿（見圖10-17）與梯形臂共同構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊。轉(zhuǎn)向橫拉桿桿體用鋼管制成，其兩端切有螺紋，一端為右旋，一端為左旋，分別與兩端的轉(zhuǎn)向橫拉桿接頭（見圖10-18）用螺紋連接，兩端的轉(zhuǎn)向橫拉桿接頭結(jié)構(gòu)相同。圖10-17轉(zhuǎn)向橫拉桿3）轉(zhuǎn)向橫拉桿圖10-18轉(zhuǎn)向橫拉桿接頭轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂如圖10-19所示。

轉(zhuǎn)向直拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)臂與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端經(jīng)左、右梯形臂與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。4）轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂圖10-19轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂2．轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)布置形式前置式。1轉(zhuǎn)向直拉桿橫向布置式。2后置式。31）與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)布置形式（a）前置式（b）后置式（c）轉(zhuǎn)向直拉桿橫向布置式圖10-20與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)布置形式1—轉(zhuǎn)向器；2—轉(zhuǎn)向搖臂；3—轉(zhuǎn)向直拉桿；4—轉(zhuǎn)向節(jié)臂；5—梯形臂；6—轉(zhuǎn)向橫拉桿。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)也必須分成兩段或三段，如圖10-21所示。

轉(zhuǎn)向搖臂在平行于路面的平面內(nèi)左右擺動，傳遞力和運動。2）與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)布置形式（a）兩段（b）三段圖10-21與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)布置形式1—轉(zhuǎn)向搖臂；2—轉(zhuǎn)向直拉桿；3—右轉(zhuǎn)向橫拉桿；4—右梯形臂；5—懸架右擺臂；6—搖桿；7—懸架左擺臂；8—左梯形臂；9—左轉(zhuǎn)向橫拉桿案例分析——拆裝轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向橫拉桿實踐操作以2015款大眾邁騰轎車為例，拆裝轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向橫拉桿。12準備工作拆裝轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向橫拉桿詳細操作步驟請掃描二維碼查看拆裝轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向橫拉桿任務(wù)10.2

機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與檢修任務(wù)引入張先生有兩輛汽車，其中一輛是十幾年前買的車，用的是較老式的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所以平時不怎么開?？砷_的時候，他發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時十分費力。他原本以為是太久沒開，所以轉(zhuǎn)向器缺油了，便自行上了油。可開了幾天后，情況沒有變好，還更嚴重了。檢查后，維修師傅說是前束調(diào)整不當造成的。本任務(wù)要求學(xué)生從確認故障現(xiàn)象、制訂診斷流程、找出故障原因、排除故障等方面完成機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷與檢修。10.2.1機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷1．轉(zhuǎn)向沉重在汽車行駛過程中，駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時感到沉重費力，有時轉(zhuǎn)彎后轉(zhuǎn)向盤不易回正。1）故障現(xiàn)象2）故障原因表10-4轉(zhuǎn)向沉重的故障原因大致原因具體原因轉(zhuǎn)向器原因（1）轉(zhuǎn)向器缺油，導(dǎo)致其潤滑不良（2）轉(zhuǎn)向軸彎曲、變形，轉(zhuǎn)向柱管凹陷，導(dǎo)致二者發(fā)生碰擦（3）轉(zhuǎn)向器傳動副嚙合間隙過小（4）轉(zhuǎn)向器各軸承的軸向間隙過小轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)原因（1）各拉桿的球頭銷調(diào)整過緊（2）各拉桿的球頭銷缺油或損壞（3）各拉桿或轉(zhuǎn)向節(jié)變形（4）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承缺油、損壞，或轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸向間隙過小其他方面原因（1）轉(zhuǎn)向輪輪胎氣壓過低（2）轉(zhuǎn)向輪定位失準（3）轉(zhuǎn)向輪輪轂軸承過緊（4）轉(zhuǎn)向橋或車架變形大概診斷。12檢查轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向橋和車架。2）故障原因檢查轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。34檢查轉(zhuǎn)向器。汽車在直線行駛時，轉(zhuǎn)向盤不居于中間位置，駕駛?cè)诵枰粩嘞蛞贿呡p拉轉(zhuǎn)向盤，才能保持直線行駛。2．行駛跑偏1）故障現(xiàn)象2）故障原因左、右轉(zhuǎn)向輪氣壓不等，造成滾動半徑不等。12兩轉(zhuǎn)向輪的定位角不等。兩轉(zhuǎn)向輪輪轂軸承的松緊度不等。34一側(cè)車輪的制動器拖滯。一側(cè)鋼板彈簧松動或斷裂、車橋歪斜、車架變形等。56轉(zhuǎn)向輪前束調(diào)整不當，過大或過小。3）故障診斷方法檢查左、右轉(zhuǎn)向輪輪胎的規(guī)格是否一致。12檢查左、右轉(zhuǎn)向輪輪胎的磨損程度是否一致。檢查左、右轉(zhuǎn)向輪輪胎的氣壓。34檢查跑偏一側(cè)的輪轂和制動器是否溫度過高。檢查鋼板彈簧有無松動、斷裂，車橋有無歪斜移位，車架有無變形等。56檢查轉(zhuǎn)向輪定位情況。若前束調(diào)整不當，則故障由此引起，應(yīng)調(diào)整前束。操縱轉(zhuǎn)向盤時感覺松曠范圍很大，需要用較大幅度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤才能控制汽車的行駛方向，汽車在直線行駛時也會行駛不穩(wěn)。3．轉(zhuǎn)向不靈敏1）故障現(xiàn)象2）故障原因轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向軸配合松曠。12轉(zhuǎn)向器傳動副嚙合間隙過大，安裝松曠。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)各拉桿球頭銷處配合松曠。34轉(zhuǎn)向輪輪轂軸承間隙過大。主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套孔間隙過大。56主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)軸向間隙過大。7轉(zhuǎn)向輪前束過大。3）故障診斷方法檢查轉(zhuǎn)向盤的自由行程。12若自由行程過大，應(yīng)先檢查轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向軸的配合情況，若配合松曠，則故障由此引起若自由行程正常，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向輪輪轂軸承、主銷等處，查找是否有松曠部位，若有，則故障由此引起。3若各處間隙均正常，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向輪定位情況，若前束過大，則故障由此引起。4汽車行駛過程中，處在高速范圍內(nèi)某一轉(zhuǎn)速時，出現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤發(fā)抖，車頭在橫向平面內(nèi)左右擺動、行駛不穩(wěn)等現(xiàn)象。轉(zhuǎn)速越高，上述現(xiàn)象越嚴重。4．高速擺振1）故障現(xiàn)象2）故障原因懸架出現(xiàn)故障，如減振器失效、彈簧彈性下降或斷裂等。12轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)發(fā)生運動干涉。傳動軸彎曲嚴重或松曠。34轉(zhuǎn)向輪動不平衡。轉(zhuǎn)向輪偏擺量大。56車架、車橋變形。7轉(zhuǎn)向輪定位失準。3）故障診斷方法檢查左、右轉(zhuǎn)向輪輪胎的規(guī)格是否一致。12檢查左、右轉(zhuǎn)向輪輪胎的磨損程度是否一致。檢查左、右轉(zhuǎn)向輪輪胎的氣壓。34檢查跑偏一側(cè)的輪轂和制動器是否溫度過高。檢查鋼板彈簧有無松動、斷裂，車橋有無歪斜移位，車架有無變形等。56檢查轉(zhuǎn)向輪定位情況。若前束調(diào)整不當，則故障由此引起，應(yīng)調(diào)整前束。操縱轉(zhuǎn)向盤時感覺松曠范圍很大，需要用較大幅度