大学生方程式赛车设计论文.docx

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1、大学生方程式赛车设计系列讲座结课论文论文题目：大学生方程式赛车转向系统设计方案分析学生姓名：石婷婷学生学号：1108670107成绩评定表平时论文内容总成绩摘要参考文献字数格式摘要：方程式赛车的转向系统作为整车的一个重要组成部分，它对赛车的操纵稳定性、平顺性和驾驶员的安全驾驶都有着直接的影响。本文阐述了车辆转向系统各个部分的作用、组成、主要构造、工作原理、及可能出现的故障，同时提出了处理方法，对每个问题都有良好的认识，对所学内容进行了良好的总结归纳，以此进一步熟悉掌握汽车转向系统的各方面知识，深化巩固所学知识。关键词：汽车转向系统，工作原理，故障诊断，处理方法Abstract: Formula

2、 One racing steering system as an important part of the vehicle, its car handling and stability, ride comfort and driver safety driving has a direct impact. This paper describes the role of the various parts of the vehicle steering system, composed of the main structure, working principle, and the p

3、ossibility of failure while processing method has a good understanding of each question, a good summary of what they learnsummarized, in order to further familiarize themselves with the knowledge to master all aspects of automotive steering systems, deepen consolidate knowledge.Keywords: automobile

4、steering system, working principle, fault diagnosis, approach绪 论汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。起作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。1概述1.1什么是汽车转向系统用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。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

5、对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。12汽车转向系统概述汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是, 驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵横线偏转一定角度。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统。汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。机械转向系统：完全靠驾驶员手力操纵的转向系统。动力转向系统：借助动力来操纵的转向系统。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。13转向

6、系统介绍及工作原理机械转向系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部分组成（如左图）。驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器。从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有级减速传动副。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。1.3.1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，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。1.

7、3.2.机械转向器 机械转向器(也常称为转向机)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。1.3.3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。1.3.31汽车转向原理汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕一个中心点O转动，如下图显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且左、右前轮也必须以这个中心点O为圆

8、心而转动。 为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关系：由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离，称为车转弯半径。转弯半径越小，则汽车转向所需场地就越小。当外转向轮偏转角达到最大值时，转弯半径R 最小。在理想情况下，最小转弯半径与的关系为：2汽车转向系统故障的诊断2.1机械转向系故障诊断机械转向系的常见故障部位主要有：转向盘自由行程、转向传动机构连接处、转向器等。机械转向系的常见故障主要包括：转向沉重，转向盘自由行程过大和转向轮抖动。2.1.1转向沉重2.1.1.1故障现象汽车行驶中，驾驶员向左、右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；汽车低速转弯行驶和调头时，转动转向盘感到非常沉重，

9、甚至打不动。2.1.1.2故障主要原因及处理方法转向沉重的根本原因是转向轮气压不足或定位不准，转向系传动链中出现配合过紧或卡滞而引起摩擦阻力增大。具体原因主要有：转向轮轮胎气压不足，应按规定充气。转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成转向轮定位失准，应校正车轴和车架，并重新调整转向轮定位。转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合太紧，应予调整。转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小，应予调整。转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。转向器壳体变形，应予校正。转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应予修理。转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油，应予调整或添加润滑脂。转向节主销与转向节衬套

10、配合过紧或缺油，或转向节止推轴承缺油，应予调整或添加润滑脂等。2.1.2转向盘自由行程过大转向盘自由行程过大又可称为转向不灵敏。2.1.2.1故障现象汽车保持直线行驶位置静止不动时，转向盘左右转动的游动角度太大。具体表现为汽车转向时感觉转向盘松旷量很大，需用较大的幅度转动转向盘，方能控制汽车的行驶方向；而在汽车直线行驶时又感到行驶方向不稳定。2.1.2.2故障主要原因及处理方法转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动链中处或多处的配合因装配不当、磨损等原因造成松旷。具体原因主要有：转向器主、从动啮合部位间隙过大或主、从动部位轴承松旷，应予调整或更换。转向盘与转向轴连接部位松旷，应予调整。转向垂

11、臂与转向垂臂轴连接松旷，应予调整。纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予调整或更换。纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予调整或更换。转向节主销与衬套磨损后松旷，应予更换。车轮轮毂轴承间隙过大，应予更换等。2.1.3转向轮抖动2.1.3.1故障现象汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，出现转向轮各自围绕自身主销进行角振动的现象。尤其是高速时，转向轮摆振严重，握转向盘的手有麻木感，甚至在驾驶室可看到汽车车头晃动。2.1.3.2故障主要原因及处理方法转向轮抖动的根本原因是转向轮定位不准，转向系连接部件之间出现松旷，旋转部件动不平衡。具体原因主要有：转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或

12、更换轴承。转向轮使用翻新轮胎，应予更换。两转向轮的定位不正确，应予调整或更换部件。转向系与悬挂的运动发生干涉，应予更换部件。转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大，应予调整或更换轴承。转向器垂臂与其轴配合松旷或纵、横拉杆球头连接松旷，应予调整或更换。转向器在车架上的连接松动，应予紧固。转向轮所在车轴的悬挂减振器失效或左右两边减振器效能不一，应予更换。转向轮所在车轴的钢板弹簧U形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷，应予紧固或调整。转向轮所在车轴的左右两悬挂的高度或刚度不一，应予更换等。2.2 动力转向系故障诊断动力转向系一般是在机械转向系的基础上加装转向助力装置；常用的助力装置是液压式，主要由转向

13、泵、动力油缸、控制阀、转向油罐和油管等组成。动力转向系的常见故障部位主要有：转向盘自由行程、转向传动机构连接处、转向器、转向泵、控制阀、油管接头等。动力转向系的常见故障主要是转向沉重和转向噪声。2.2.1转向沉重2.2.1.1故障现象同机械转向系。2.2.1.2故障主要原因及处理方法转向沉重故障一般由液压转向助力系统失效或助力不足，机械传动机构损坏或调整不当引起。具体原因主要是：转向油罐油液油量不足或规格不对，应使用正确的油液并调整到规定高度。油路堵塞或不畅，应予检修。油路中有泄漏现象，应予检修排除。油路中有空气，应予排气。转向泵传动带损坏或打滑，应予调整或更换。调节阀失效，使输出压力过低，应

14、予更换或调整。转向机构调整不当，应予调整等。2.2.2转向噪声2.2.2.1故障现象汽车转向时，转向系出现过大的噪声。2.2.2.2故障主要原因及处理方法装有动力转向系的汽车，在发动机起动后，转向助力泵的溢流阀中出现液流噪声是正常的，但噪声过大甚至影响转向性能时，该噪声应视为故障。因助力系统引起转向噪声的原因主要是：转向泵损坏或磨损严重，应予修理或更换。转向泵传动带打滑，应予调整或更换。控制阀性能不良，应予检修。系统中渗入空气，应予排气。管道不畅，应予检修等。2.2.3动力转向系的其他故障2.2.3.1转向助力瞬间消失故障原因主要是：转向泵传动带打滑，控制阀密封圈泄漏，系统泄漏造成油面过低，发

15、动机怠速过低，系统内有空气等。2.2.3.2转向盘回位不良故障原因主要是：系统内有空气、压力限制阀工作不良，控制阀弹簧失效等。2.2.3.3转向盘自由行程过大故障原因主要是：系统内有空气或压力限制阀失效。结 论汽车电子化已成为当前的热点，电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合，电子技术让汽车转向系统到达一个新的领域。随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子价值含量的迅速提高，我国汽车电动转向系统将形成巨大经济规模效应。可以预料，随着我国汽车技术的进步，汽车电子新技术必将会得到越来越广泛的应用，国产汽车电动转向系统也必将走向成熟。虽然要赶上国际汽车的最高水平还有一段路要走，但将来在世界汽车技术尤其是汽车电动转向系统这一领域，我国必定占有一席之地。参考文献1 蔡兴旺，付晓光.汽车构造与原理（下册 底盘、车身）M.机械工业出版社，2009.10.2 陈家瑞.汽车构造下册M.人民交通出版社，2002.3 余志生.汽车理论M.机械工业出版社，2000.4 臧杰，阎岩.汽车构造M.机械工业出版社，2005.8.5 谭本忠看图学修汽车转向系统 J机械工业出版社.2010.5.28.6 申永胜.机械原理教程M.清华大学出版社，1999.8.7 王望予.汽车设计M.机械工业出版社，2004.