汽车底盘构造与维修3.

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1、第3章 汽车转向系 第一节 概述 汽车行驶中，驾驶员通过操纵转向盘，经过一套传动机 构，使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向， 确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车 转向的一整套机构称为汽车转向系。 1.转向系的作用 通过驾驶员转动转（方）向盘，根据需要改变汽车行 驶方向。 2.转向系的分类 汽车转向系按其转向能源的不同，可分为机械式转向 系、液压式动力转向系和电动式动力转向系。 一、转向系的作用与类型 (1) 机械式转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动 机构三部分组成，汽车转向时，驾驶员作用于转向盘上的力 ，经过转向轴(转向柱)传到转向器，转向器将转向力放大后 ，

2、又通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，致使汽车 行驶方向改变。汽车的转向，完全由驾驶员所付的操纵力来 实现的，操纵较费力，劳动强度较大，但其具有结构简单、 工作可靠、路感性好、维护方便等优点，多应用于中小型货 车或轿车上。 (2) 液压式动力转向系是在机械式转向系的基础上， 增加了转向控制阀、转向油泵、转向动力缸等一套液压助力 装置，如图3-2所示。 当汽车转向时，由发动机驱动的油泵产生高压油，高 压油在控制阀的作用下，进入动力缸推动转向轮偏转，这时 作用在转向盘的作用力就很小，从而减轻了驾驶员的劳动强 度。 液压式动力转向系操纵轻便，灵活省力，维护简单。 目前，广泛应用于高速轿车和重型货

3、车上。 (3)电动式动力转向系 电动式动力转向系由电控单元、电源、电机、转向齿轮 机构和转向传感器组成。 当汽车转向时，电控单元根据传感器检测的转向力矩及 转向速度等参数，计算出最佳作用力后，使电机工作，推动 转向，减轻驾驶员的劳动强度。 电动式动力转向具有节能，无需油压管路系统，并不直 接消耗发动机功率，环保优势强、安装自由度大等优点，但 电能动力不如液压动力大，目前只用于前轴负荷较小的轿车 上。 1.转向过程 (以机械式转向系为例) 汽车转向时，驾驶员对转向盘施加一力矩，该力矩通 过转向轴，输入转向器。经过减速增力传给转向摇臂再通过 转向纵拉杆传给左转向节上的转向节臂，使左转向节和它所 支

4、承的左轮偏转，由于右转向节与左转向节之间用左、右梯 形臂和横拉杆连接，故右转向节及支承的右轮也随之偏转相 应的角度，实现了汽车转向。 二、转向原理 2.转向车轮的运动 汽车转向时，由于车轮在转弯过程中，内、外车轮滚 动的距离不相等，必然会引起车轮边滚动边滑动的现象，造 成轮胎加速磨损。 汽车转向时，要保证每 个车轮都是纯滚动而不发生侧 滑，必须使汽车车轮转向轨迹 符合一定的规律，必须使各个 车轮的轴线都相交于一点，即 使所有的车轮能围绕它们的共 同圆心转动，如图3-4所示， 交点O称为转向中心，这个转 向中心随驾驶员操纵的转向轮 转角的变化而改变，因此转向 中心也称为瞬时转向中心。 内转向轮偏

5、转角大于外转向轮 偏转角 ，两偏转角的关系是: 式中 B两侧主销中心距离； L汽车轴距。 这个关系式是由转向梯形(前轴，左 右梯形臂和横拉杆组成)来保证的。 从转向中心到转向外轮中心的距离称为转弯半径，用R表 示。 外转向轮偏转到最大允许转角时，转弯半径最小，称为 最小转弯半径。 转弯半径越小，汽车转向性越好。 三、四轮转向系简介 当汽车低速行驶转向，转向盘转动角很大时，其后轮相 对前轮反向偏转。当汽车急转弯、掉头、避障或进出车库时 ，转向半径减小，转向机动性大大提高。当汽车高速行驶转 弯时，后轮相对于前轮同向偏转，从而迫使汽车横摆角度和 横摆角速度大大减小，提高行驶的操纵性、稳定性和舒适性

6、，确保高速行车安全。 四轮转向主要类型有机械式四轮转向系、液压式四轮 转向系、电控式四轮转向系。 第二节 机械式转向系 1.转向器的作用与分类 (1) 转向器的作用 转向器的作用是增大由转向盘传到转向节的力并改变 力的传递方向，获得所要求的摆动速度和角度。 (2)转向器的分类 转向器按结构型式，可分为蜗杆指销式、循环球式和 齿轮齿条式三种。 按其作用力的传递情况，可分为可逆式、不可逆式和 极限式三种。 一、转向器 2. 蜗杆指销式转向器 (1)组成 东风EQl40型汽车采用的蜗杆双指销式转向器主要由壳 体、蜗杆、曲柄、指销、转向摇臂轴、上盖、下盖、调整螺 塞及螺钉等组成，如图3-5所示。 (2

7、)工作过程 汽车转向时，通过转向盘和转向轴使蜗杆转动，嵌于 螺杆螺旋槽的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴摆动， 并通过转向传动机构，使汽车转向轮偏转，实现汽车转向。 3.循环球式转向器 (1)组成 循环球式转向器由两套传动副组成，一套是螺杆螺母 传动副、一套是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。 解放CA1092所采用的循环球式转向器由螺杆、螺母、 齿条、齿扇、外壳等组成。 (2)工作过程 当转动转向盘时，转向螺杆也随之转动，通过钢球将作 用力传给螺母，螺母即产生轴向移动，同时，由于摩擦力的 作用，所有钢球在螺杆与螺母之间滚动，形成 “球流”。 钢球在螺母内绕行两周后，流出螺母进入导管，再由导

8、管流 回螺母，随着螺母沿螺杆作轴向移动，其齿条带动齿扇运动 ，齿扇带动垂臂轴转动，从而使转向垂臂产生摆动，通过转 向传动机构使转向轮偏转完成汽车转向。 4.齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器具有结 构简单，轻巧，传力杆件少， 维修方便，操纵灵敏等优点， 目前广泛应用于采用前轮独立 悬架的轻、微型汽车和中、高 级轿车上，如上海桑塔纳、一 汽奥迪、天津TJ7100等。 (1)组成 如图所示轿车转向器主要 由转向齿轮、转向齿条、转向 器壳、调整螺钉等组成。 弹簧通过转向齿条压块将转向齿条压紧在转向齿轮上 ，以保证齿轮齿条始终无间隙啮合，有效地减小转向自由行 程，提高操纵灵敏度，而其弹力的大小可由调整

9、螺钉调整。 (2)工作过程 驾驶员通过转向操纵机构，转向齿轮转动，从而使转向 齿条移动，转向齿条通过转向直拉杆，转向摆杆和左右转向 横拉杆，使两车轮绕主销偏转。 1.蜗杆指销式转向器的检修 (1)分解要点 首先拧下放油螺栓，放尽转向器中的润滑油，再用扳 手拧松摇臂轴调整螺钉的锁紧螺母，把调整螺钉逆时针旋转 一周，拆下转向器侧盖上的双头螺栓，然后，再拧下其余固 定螺栓，取下侧盖。 接着用手抓住摇臂轴扇形块，用力拔出摇臂轴(如果拔 不出来，可用木锤敲击摇臂轴输出端头，即可拔出)，再拧 下转向器下盖螺栓，取下垫圈及下盖，用铜锤或铜棒轻轻敲 击蜗杆轴花键端部，取出蜗杆，轴承等(注意:用铜锤敲击时 ，要

10、保持蜗杆垂直于轴承的位置，以防止碰伤轴承的保持架 和油封刃口)。 二、转向器的检测与维修 最后，松开转向器上盖的螺栓，取出垫片、止推轴承外 圈和保持架等，分解后，对全部零件进行彻底清洗，清洗后 分开放置，以备检测维修。 (2)主要部件的检修 壳体及盖的检修 用敲击及直观法检查壳体及盖应无裂损，无法修补， 则换用新件，在平台上用塞尺检测壳体与盖的结合面的平面 度误差，其值应为0.10mm，否则应进行修磨，壳体上两蜗杆 轴承孔公共轴线与摇臂轴承孔公共轴线垂直度误差，应符合 原厂技术标准，否则进行修理或更换。 蜗杆的检修 直观检查蜗杆滚道若有轻微剥落或明显阶梯形磨损， 用油石修磨后可继续使用，若磨损

11、严重，剥落较大，应换用 新件。磁力探伤蜗杆应无裂纹，否则换用新件。 蜗杆平面止推轴承的检修 直观检查内外滚道，若有金属剥落，磨损严重或保持 架变形、有缺口，一律更换，检查轴承钢球，若有碎裂，能 从保持架上脱落，则一律换用新件，更换轴承时注意：内外 圈保持架要成套更换。 用游标卡尺检测蜗杆与轴承的配合间隙 其配合间隙应为0.10mm ，或符合原厂技术标准，否则 可用电镀法进行修复或换用新件。 摇臂轴的检修 用磁力探伤法检查摇臂轴任何部位不得有裂纹，否则 换用新件，检查摇臂轴端部花键应无明显扭曲、变形。若发 现有两齿以上扭曲、变形、损坏，一律换用新件，用外径千 分尺检测油封轴颈的磨损应不得大于0.

12、15mm。用百分表检测 摇臂轴支承轴径的径向跳动不得大于0.05mm，否则进行修磨 或换用新件。 摇臂轴主销、支承轴承的检修 直观检查摇臂轴主销工作面应无金属剥落，若有剥落 或严重偏磨或轴承挡片碎裂，应更换主销轴承总成。当摇臂 轴主销装入滚道时，其距离要符合技术标准，并对主销轴承 预紧度进行调整。 (3)装复与调整要点 装复壳内衬套和油封 当换用新衬套时用图3-8所示的芯棒，分别把衬套垂直 压入壳体内，如图3-9所示，然后对衬套孔铰削、使其与摇 臂轴配合间隙符合技术标准，再用图3-10所示芯棒在压床上 将油封压入转向器前端摇臂轴孔内，压装时，油封端面平的 一面必须朝向壳体外，U形槽一面朝向壳体

13、内，如图3-11所 示。 装复转向器下盖 先把转向器壳体竖立放置固定，将新轴承外圈压入壳 体轴承孔内(注意:轴承外圈有滚道一面朝壳体内)。外圈压 入后距端面距离为12.513mm，如图312所示，接着把新 的O形密封圈套入轴承垫块的槽中，然后装入轴承垫块(注 意：O形密封圈光滑的外缘不要被轴承孔边划坏，更不得反 装)，再把转向器下盖，调整螺钉，锁紧螺母依次装入轴承 孔中，最后以3060Nm的扭力对角扭紧固定螺栓。再把 转向器壳旋转180 。使上盖轴承孔朝上，将下轴承的保 持架总成装到壳体下盖的轴承外圈轨道上，如图313所示 。 装复蜗杆 装复蜗杆时，一般不需要更换蜗杆轴承，若更换新轴 承，利用

14、压力机套管(图3-14)把新轴承压入蜗杆两端，然后 ，把蜗杆从转向器壳体上盖轴承孔中装入，这时，蜗杆输入 端朝上，另一端内圈与下盖平面轴承保持架总成应吻合，如 图315所示。注意：保持架方向，应符合规定要求，如图3 16所示。 装复上盖总成 装好蜗杆的上轴承保 持架，用压床压入轴承外 圈，使其到壳体上端面距 离达到12.513mm，如图3 -17所示，一般情况下，上 盖密封圈不需要更换。用 新0形密封圈时，注意密封 圈方向不要装错。 当上盖油封更换时，取出旧油封压入新油封即可，但 注意油封安装方向，正确的安装方法是，把油封的U形端面 朝向壳体，平端面朝外，转向器端面均匀地涂上密封胶，最 后把装

15、有调整垫片的上盖（注意：调整垫片或垫片总厚度为 1.2mm，垫片不要漏装，0.5mm垫片1个，0.02mm，0.10mm， 0.05mm垫片各2个）对准壳体端面上的螺孔、并在壳体端面 上均匀涂上密封胶，再用专用的固定螺栓，以3060Nm的 扭力，对角均匀拧紧。在拧紧螺栓时，边拧边观察下盖上的 调整螺钉是否拧紧，此螺钉应处在旋松的位置。 蜗杆轴承预紧度的调整 装好上盖后，摇臂轴未装入之前，必须对蜗杆轴承预 紧度进行调整，它是利用转向器下盖处的调整螺塞来调整的 。调整时，先用内六角扳手把调整螺塞拧到底，再退回1/8 1/4圈，使蜗杆在输入端具有1.01.7 Nm预紧力矩，然 后以50Nm的扭力拧紧

16、调整螺塞的锁紧螺母。 当摇臂轴主销总成检修 后，若重新进行组装或更换 主销轴承，必须检查并调整 轴承预紧度。调整时，主销 轴承要洗干净，清洗后，加 足润滑脂，并换用新的主销 轴承止动垫片。然后 把主 销轴承装入摇臂孔中，认真 调整主销上的螺母，使主销 转动自如，无卡滞，无轴向 间隙，最后用钳子翻起止动 垫片23齿锁住。如图3-18 所示。 装复摇臂轴总成 先把转向蜗杆螺纹槽、轴承和摇臂轴轴颈涂满润滑油 ，然后把摇臂轴插入壳体的支承孔中；摇臂轴主销与蜗杆 螺纹槽要互相啮合，最后用手转动螺杆数圈，蜗杆应转动 自如，无发卡现象及沉闷感觉。 装复侧盖 先在侧盖平面上涂抹一层密封胶，再放上衬垫，然后 把带有衬垫的侧盖扣合在转向器壳体上并将带有弹性垫圈 的各螺栓拧入相对应的螺栓孔中（注意：双头螺柱长的一 端朝壳体里面)，如图3-19所示，当侧盖上的调整螺钉处在 旋松的位置时，由中间向两端拧紧侧盖上的紧固螺栓，并 达到扭力标准(中间4个螺栓M4扭力为70106Nm，其余4个 M10扭力为3060Nm）