項目一：轉(zhuǎn)向系構(gòu)造與維修（教案）-《汽車底盤構(gòu)造與維修》同步教學(xué)（高教版）

項目一：轉(zhuǎn)向系構(gòu)造與維修一、項目要求：（一）專業(yè)能力1、能夠描述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用、組成和分類；2、能夠描述機械轉(zhuǎn)向器的功用、組成和工作原理；3、能獨立制定工作計劃，并能夠使用正確的工具按照維修手冊流程進行拆裝；4、能夠描述轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)和傳動機構(gòu)的功用和組成；5、能夠進行典型動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的拆裝、調(diào)整和檢修；6、掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要零部件的檢修方法及常見故障的診斷和排除7、能夠檢查、評估自身的工作業(yè)績。社會能力1、具有較強的口頭與書面表達能力、人際溝通的能力；2、具有團隊合作精神和協(xié)作精神；3、具有良好的心理素質(zhì)和克服困難的能力；4、能與客戶建立良好、持久的關(guān)系。（三）方法能力1、能夠自主學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)；2、能夠?qū)W(xué)習(xí)的知識舉一反三，靈活掌握運用；3、能夠通過各種媒體資源查找所需要的信息；4、能夠獨立制定工作計劃并進行實施；5、能夠不斷積累各種工作經(jīng)驗，從實踐中尋找共性二、相關(guān)知識：任務(wù)一：轉(zhuǎn)向系的概述轉(zhuǎn)向系的功用及要求轉(zhuǎn)向系的功用就是用來改變或回復(fù)汽車行駛方向，使汽車按照駕駛員的意圖行駛的機構(gòu)。其性能的好壞直接影響汽車行駛的安全性和操縱性。因此對轉(zhuǎn)向系有以下要求：必須有良好的操縱性能，操縱輕便并準(zhǔn)確靈活盡可能衰減來自路面不平引起的沖擊振動，不至于傳到方向盤上，同時又保證駕駛員有一定的路感具有合適的剛度以確保汽車對較小的轉(zhuǎn)向修正有快捷的反應(yīng)，同時當(dāng)駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤時車輪能自動回到直線位置。汽車的轉(zhuǎn)向操縱性能并不完全取決于轉(zhuǎn)向系，還與行駛系有關(guān)，汽車在行駛中會受到偶然出現(xiàn)的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Χl(fā)生意外偏轉(zhuǎn)，從而使汽車意外轉(zhuǎn)向，為使汽車能穩(wěn)定地保持原來的行駛方向，要求轉(zhuǎn)向輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)后能自動回復(fù)到原來的位置，車輪定位即是保證轉(zhuǎn)向輪自動回正的措施之一。此外，懸架導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和布置以及輪胎的徑向和側(cè)向剛度都對汽車的轉(zhuǎn)向操縱性有很大影響。任務(wù)二、轉(zhuǎn)向系的組成及分類汽車轉(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。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由方向盤、轉(zhuǎn)向柱、萬向節(jié)、傳動軸等組成。功能是操縱轉(zhuǎn)向器和傳動機構(gòu)，使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向器可增大方向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力，并改變力的傳遞方向。按照傳動形式可分為齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷式。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給車輪，并使左右車輪按照一定關(guān)系偏轉(zhuǎn)的機構(gòu)，由轉(zhuǎn)向橫拉桿、球頭、轉(zhuǎn)向搖臂等組成。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按動力源不同可分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類（一）機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系是以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向動力的轉(zhuǎn)向系，所有的傳力部件都是機械的。1—轉(zhuǎn)向盤；2—轉(zhuǎn)向管柱；3—轉(zhuǎn)向節(jié)；—4轉(zhuǎn)向傳動軸；5—轉(zhuǎn)向器；6—轉(zhuǎn)向搖臂；7—轉(zhuǎn)向直拉桿；8—轉(zhuǎn)向節(jié)臂；9—轉(zhuǎn)向節(jié)；10—轉(zhuǎn)向縱桿11—轉(zhuǎn)向橫拉桿；12—球頭銷；13—轉(zhuǎn)向銷如圖所示，駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩通過轉(zhuǎn)向軸傳給轉(zhuǎn)向器，經(jīng)過轉(zhuǎn)向器放大后的力矩經(jīng)過轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿作用在轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，帶動轉(zhuǎn)向節(jié)繞轉(zhuǎn)向銷轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)向縱拉桿和轉(zhuǎn)向橫拉桿帶動右側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而使汽車轉(zhuǎn)向。（二）動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一套助力裝置。正常情況下汽車轉(zhuǎn)向所需的力，只有一小部分由駕駛員提供，大部分由助力裝置由助力裝置提供?，F(xiàn)代汽車普遍采用轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)又分為液壓助力轉(zhuǎn)向（圖1）和電動助力轉(zhuǎn)向（圖2）兩大類。本章重點介紹汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。圖1液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1—轉(zhuǎn)向盤；2—轉(zhuǎn)向管柱；3—轉(zhuǎn)向軸；4—助力油管；5—助力泵；6—儲油罐；7—球頭；8—轉(zhuǎn)向橫拉桿；9—轉(zhuǎn)向搖臂；10—整體式轉(zhuǎn)向器；11—轉(zhuǎn)向直拉桿；12—轉(zhuǎn)向減震器圖2助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其主要零部件（見圖2）1）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡介：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即EPS，EPS就是英文ElectricPowerSteering的縮寫，該系統(tǒng)由電動助力機直接提供轉(zhuǎn)向助力，省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪，既節(jié)省能量，又保護了環(huán)境。另外，還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。根據(jù)助力電機的安裝位置不同，EPS系統(tǒng)又可以分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式3種。轉(zhuǎn)向軸助力式EPS的電動機固定在轉(zhuǎn)向軸一側(cè)，通過減速機構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。齒輪助力式EPS的電動機和減速機構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動齒輪助力轉(zhuǎn)向。齒條助力式EPS的電動機和減速機構(gòu)則直接驅(qū)動齒條提供助力。駕駛員在操縱方向盤進行轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)矩電壓信號、轉(zhuǎn)動方向和車速信號等，向電動機控制器發(fā)出指令，使電動機輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生輔助動力。汽車不轉(zhuǎn)向時，電子控制單元不向電動機控制器發(fā)出指令，電動機不工作。EPS的基本原理是：轉(zhuǎn)矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸（小齒輪軸）連接在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩傳感器開始工作，把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)動角位移變成電信號傳給ECU，ECU根據(jù)車速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器的信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小，從而完成實時控制助力轉(zhuǎn)向。因此它可以很容易地實現(xiàn)在車速不同時提供電動機不同的助力效果，保證汽車在低速轉(zhuǎn)向行駛時輕便靈活，高速轉(zhuǎn)向行駛時穩(wěn)定可靠。[1]電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它利用電動機產(chǎn)生的動力來幫助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作，系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成，信號傳感裝置(包括扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和車速傳感器)，轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)(電機、離合器、減速傳動機構(gòu))及電子控制裝置。電動機僅在需要助力時工作，駕駛員在操縱轉(zhuǎn)向盤時，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器根據(jù)輸入扭矩和轉(zhuǎn)向角的大小產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號，車速傳感器檢測到車速信號，控制單元根據(jù)電壓和車速的信號，給出指令控制電動機運轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)向助力。2）主要零部件A、轉(zhuǎn)向角速度傳感器G85如圖安裝在轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開關(guān)與方向盤之間，與安全氣囊時鐘彈簧集成為一體，通過CAN總線將方向盤轉(zhuǎn)角信號傳遞給轉(zhuǎn)向柱控制單元J527，經(jīng)過分析后傳送給轉(zhuǎn)向助力控制單元J500。B、轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269如圖與轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向小齒輪連接在一起，將轉(zhuǎn)向柱的力矩信號傳送給轉(zhuǎn)向助力控制單元J500。2、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要零部件（1）、方向盤與轉(zhuǎn)向管柱方向盤安裝在駕駛室內(nèi)，承受駕駛員施加的力并通過轉(zhuǎn)向管柱把力傳給轉(zhuǎn)向器，方向盤上有喇叭按鈕，轉(zhuǎn)向管柱用來連接方向盤和轉(zhuǎn)向器，并把駕駛員作用在方向盤上的力傳給轉(zhuǎn)向器，其上端通過花鍵與方向盤連接，下端通過萬向節(jié)與轉(zhuǎn)向器輸入端連接，有的采用滑動花鍵改變方向盤的軸向長度，使方向盤的相對高度和工作角度可以自由調(diào)節(jié)。方向盤與轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)見下圖（以桑塔納2000為例），拆裝和分解方向盤與轉(zhuǎn)向管柱時可參照此圖進行。圖5方向盤與轉(zhuǎn)向管柱分解圖1-方向盤蓋板2-喇叭按鈕蓋板3-方向盤與轉(zhuǎn)向柱緊固螺母M16（45N·m）4-方向盤5-接觸環(huán)6-壓縮彈簧7-連接圈8-轉(zhuǎn)向柱套管9-軸承10-轉(zhuǎn)向柱上段11-夾箍12-動力轉(zhuǎn)向器13-轉(zhuǎn)向柱防塵橡膠圈14-轉(zhuǎn)向減振尼龍銷15-轉(zhuǎn)向減振橡膠圈16-轉(zhuǎn)向柱下段2、轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器的作用是將方向盤的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成左右擺動，轉(zhuǎn)向機根據(jù)結(jié)構(gòu)不同主要分為齒輪齒條式和循環(huán)球式兩種?，F(xiàn)代轎車一般都采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機，如圖所示。齒輪齒條式循環(huán)球式任務(wù)三：轉(zhuǎn)向系工作原理（以桑塔納2000為例）一、總體結(jié)構(gòu)桑塔納2000型轎車的動力轉(zhuǎn)向是在原機械式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器基礎(chǔ)上增加了儲油罐、液壓泵、控制閥及動力缸。轉(zhuǎn)向器和動力缸、控制閥組合成一體，故稱為整體式動力轉(zhuǎn)向器。其結(jié)構(gòu)與原理分別如圖1和圖2和圖3所示?？刂崎y為常流轉(zhuǎn)式，上部的閥體為滑閥結(jié)構(gòu)，閥體與小齒輪設(shè)計加工為一體。閥芯上有控制槽，閥芯通過轉(zhuǎn)向齒輪軸上的撥叉來撥動。轉(zhuǎn)向齒輪軸用銷釘與閥中彈性扭力桿相連，扭力桿的剛度決定了閥的特性曲線，同時起到閥的中心定位作用。液壓泵（葉片泵）的額定流量為6L／min，額定工作壓力為104±4kPa，為了保證轎車在高速行駛時有較強的路感，泵的流量隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高呈下降趨勢。為了保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作，防止液壓系統(tǒng)工作壓力超過允許的最大工作壓力，在泵內(nèi)裝有一限壓閥，當(dāng)工作壓力超過限壓閥的額定值時，壓力油通過限壓閥卸壓返回到吸油口。發(fā)動機驅(qū)動液壓泵，由液壓泵的壓力油通過控制閥，作用于轉(zhuǎn)向器的齒輪、齒條上來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，圖1動力轉(zhuǎn)向器及管路布置1-儲油罐2-動力轉(zhuǎn)向器出油軟管3-動力轉(zhuǎn)向器出油硬管4-動力轉(zhuǎn)向器5-動力轉(zhuǎn)向器進油硬管6-動力轉(zhuǎn)向器進油軟管7-葉片式油泵8-進油軟管圖2液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的分解與檢修1-油管40N·m2-壓蓋3-自鎖螺母35N·m4-自鎖螺母20N·m5-更換齒形環(huán)6-擋圈7-齒條密封罩8-圓柱內(nèi)六角螺栓9-圓繩環(huán)42×210-中間蓋11、12、18-圓繩環(huán)13-轉(zhuǎn)向機構(gòu)主動齒輪14-密封圈15-閥門罩殼16-管接頭螺栓30N·m17-回油管19-補償墊片20-壓簧二、工作原理其工作原理如下：當(dāng)直線行駛時，方向盤處于中間位置，閥芯和閥套之間也處于中間位置，所有的控制口接通，液壓油流經(jīng)控制閥的阻力很小，液壓泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，工作油缸不起作用。當(dāng)向右轉(zhuǎn)動方向盤時，轉(zhuǎn)向齒輪軸帶動閥芯相對于閥套運動，改變了閥的控制口位置：右邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯下降，開大過油通道，關(guān)閉回油通道；左邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯上移，關(guān)閉進油通道，打開回油通道。根據(jù)右邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯進油通道開度的大小，來控制流入工作缸左邊的液壓油的流量和油壓，油壓推動活塞向右運動，起到助力作用。同時，工作缸右邊的液壓油在活塞的作用下，通過打開的回油槽返回儲油罐（圖3所示）。當(dāng)向左轉(zhuǎn)動方向盤時，情況與向右轉(zhuǎn)動方向盤時相反。圖3動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理1-齒條2-齒輪3-工作主缸4-活塞5-彈性扭力桿6-控制閥7-進油口8-出油口9-柱塞閥芯10-通向工作缸右邊11-通向工作缸左邊采用動力轉(zhuǎn)向后，由于液壓阻尼力的增加，削弱了汽車轉(zhuǎn)向回正能力，因此，桑塔納2000轎車的前橋主銷后傾角增大到1°30ˊ±30ˊ，滿足了汽車回正性的要求，改善了司機“路感”反應(yīng)保證汽車在高速行駛時的穩(wěn)定性。由于動力轉(zhuǎn)向器的閥孔具有節(jié)流阻尼作為，減輕了因道路不平引起的方向盤抖動和打手，所以動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了機械式齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向減振器。桑塔納2000系列轎車轉(zhuǎn)向控制閥采用的是常流轉(zhuǎn)閥式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、操作可靠、工作靈敏。這種轉(zhuǎn)閥在轉(zhuǎn)向盤位于中間位置時常開，工作液壓油一直處于常流狀態(tài)，如圖7-4所示。圖4轉(zhuǎn)向控制閥工作原理圖1-閥套2-閥芯3-扭桿4-動力油缸5-轉(zhuǎn)向油泵6-儲油罐任務(wù)四：故障案例一輛2004年產(chǎn)桑塔納2000GSI到店維修，客戶報修的項目如下：轉(zhuǎn)向不靈敏，感覺方向盤曠量很大；并且轉(zhuǎn)向沉重。維修人員通過問診得知此車已行駛近20萬公里，還沒有做過任何關(guān)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作。試車時發(fā)現(xiàn)方向盤曠量很大導(dǎo)致轉(zhuǎn)向靈敏下降。將車輛舉升檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器防塵套已嚴(yán)重破碎，而轉(zhuǎn)向球頭防塵套幾乎沒有。左右晃動車輪及橫拉桿感到有明顯松曠，于是判斷為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障。曠量很大即是方向盤自由行程過大，其原因有：齒輪與齒條嚙合間隙過大；球鉸磨損嚴(yán)重配合松曠；橫拉桿與支架配合松曠等，檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向球頭由于防塵套破裂導(dǎo)致磨損出現(xiàn)松曠，于是更換轉(zhuǎn)向球頭。轉(zhuǎn)向沉重主要原因有：轉(zhuǎn)向器故障；轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)故障；動力轉(zhuǎn)向故障；及前輪定位失準(zhǔn)，輪胎氣壓偏低，前輪軸承過緊等。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)油泵V形帶磨損過度、松弛，于是更換新的V形帶，維修完畢后路試，故障大部分排除，但依然有轉(zhuǎn)向沉重感。于是檢查四輪定位，發(fā)現(xiàn)前束超標(biāo)，調(diào)整后再次路試，故障消失。三：項目實施：任務(wù)一：桑塔納2000轎車轉(zhuǎn)向系拆裝1、轉(zhuǎn)向柱的拆卸轉(zhuǎn)向柱上裝有一套組合開關(guān)，包括點火開關(guān)、前風(fēng)窗刮水及清洗開關(guān)。轉(zhuǎn)向燈開關(guān)及遠近光變光開關(guān)，因此在拆卸前必須將蓄電池電源線斷開，轉(zhuǎn)向指示燈開關(guān)放在中間位置，并將車輪處在直線行駛位置，然后按下列拆卸步驟進行。（l）向下按橡皮邊緣，撬出蓋板。（2）取下喇叭蓋，拆卸喇叭按鈕及有關(guān)接線。（3）拆下轉(zhuǎn)向盤緊固螺母，用拉器將轉(zhuǎn)向盤取下。（4）拆下組合開關(guān)上的三個平口螺栓，取下開關(guān)。（5）拆下阻風(fēng)門控制把手手柄上的銷子，然后旋下手柄、環(huán)形螺母，取下開關(guān)。（6）拆下轉(zhuǎn)向柱套管的兩個螺釘，拆下套管。（7）將轉(zhuǎn)向柱上段往下壓，使上段端部法蘭上的兩個驅(qū)動銷脫離轉(zhuǎn)向柱下端，取出轉(zhuǎn)向柱上段。（8）取下轉(zhuǎn)向柱橡膠圈，松開夾緊箍的緊固螺栓，拆下轉(zhuǎn)向柱下端。（9）用水泵鉗旋轉(zhuǎn)卸下彈簧墊圈，卸下左邊的內(nèi)六角螺栓，旋出右邊的開口螺栓，拆下轉(zhuǎn)向盤鎖套。2、動力轉(zhuǎn)向器的拆卸（l）吊起車輛。排放轉(zhuǎn)向液壓油（ATF潤滑油）。（2）拆下固定橫拉桿的螺母，如圖所示。（3）松開在轉(zhuǎn)向控制閥外殼上的高壓油管，如圖所示。（4）拆卸后橫板上固定轉(zhuǎn)向器的左邊自鎖螺母，如圖所示（5）把車輛放下。拆卸緊固齒條與轉(zhuǎn)向橫拉桿的螺栓，如圖所示。（6）拆卸緊固轉(zhuǎn)向小齒輪與下軸的螺栓（如圖所示），并使各軸分開。（7）拆卸防塵套。從汽車內(nèi)部，拆卸固定轉(zhuǎn)向控制閥外殼上回油軟管的泄放螺栓，如圖所示。（8）拆卸后橫板上轉(zhuǎn)向器的固定自鎖螺母，如圖7-13所示。（9）拆下