大学生毕业论文：汽车故障诊断方案设计

摘要：级:12XX姓名：薛XX学罟:1250XXX专业:汽车检瀝与维悻教研室:汽车工程系指导老师:鹿XX联系 电话:130XXX E-mail: [email&»160,protected],动力转向系的常见故障部位主要有:转向盘皀由行程、转向彳删几 約皱处转向器、转向泵、控制阀、油官接头等,为了保证转向系统的工作，防止液压系统工作压力超过允许的發大工作 ,在泵内装有一限压阀,当工作眇葩限压阀的昵值时,压力油通过限压阀卸压返回到吸油□发动机驱动液压泵, 由液压泵的压力沁过控制阀,作用于转向器的齿轮、齿条上来实现转向,其工作原理如下:当辭行驶时,方向盘处于中 间墮,阀芯和阀彦之间也处于中间位置,所有鹽制□接通,液压油制阀的砂很小,液压泵处于空转状态,工作 啣不齢用 大学生毕业论文：汽车故障诊断方案设计

设计课题：桑塔纳转向沉重的故障诊断班级：12XX姓名：薛XX学号：1250XXX专业： 汽车检测与维修教研室：汽车工程系指导老师：庞XX联系电话：130XXX E-mail : [email  

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目录

1车辆故輙象 .......................... 32问诊辞 ................................ 33

故瞳分析 ........................... 34故障诊断与排除 .......................... 115 故障测试确认 ......................... 156车辆修复验

证 ......................... 167总结 .............................. 178谢 辞 ............................. 1参考文献 ............................ 19

1车辆故障现象一辆桑塔纳2000型汽车在行驶中，驾驶员向左向右打方向盘时,感到沉重费 力，无

回正感，汽车低速转弯行驶和调头时，转动方向盘感到非常沉重，甚至打不动。2问诊 试车桑塔纳

2000型轿车属于动力转向。根据车主描述和亲身试车,初步分析为液压转向助力 系统失效或助力不

足引的转向沉重。

3故障分析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i也改变其行驶方向，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走行驶。因此，转向系统的 性能直接影响着汽车的操纵稳走性和安全性。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)0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走角度。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W电动助力动力 转向系统。统。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。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走关系变化,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,如图1-4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0为圆心而转动。

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0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。为了操纵轻便，转向灵敏和提高行车安全，目前高级 乘用车、豪华客车W重型货车广泛采用了动力转向系。动力转向系一般是在机械转向系的基5岀 上加装转向助力装置；常用的助力装置是液压式，主要由转向泵、动力油缸、控制阀、转向油 罐和等组成。动力转向系的常见故暄部位主要有：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、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。 桑塔纳2000型轿车的动力转向是在原机械式齿轮齿条转向器基础上增加了储油罐、液压氣 控制阀及动力缸。转向器和动力缸、控制阀组合成一体,故称为整体式动力转向器控制阀为常 流转式,上部的阀体为滑阀结构，阀体与小齿轮设计加工为一体。阀芯上有控制槽，阀芯通过 转向齿轮轴上的拨叉来拨动。转向齿轮轴用销钉与阀中弹性扭力杆相连，扭力杆的刚度决定了 阀的特性曲线，同时起到阀的中心走位作用液压泵（叶片泵）的额走流呈为6L / min ,额定 工作压力为±4kPa ,为了保证轿车在高速行驶时有较强的路感，泵的流臺随发动机转速的提 高呈下降追势。为了保证转向系统的工作，防止液压系统工作压力超过允许的最大工作压力, 在泵内装有一限压阀，当工作压力超过限压阀的额定值时，压力油通过限压阀卸压返回到吸油 口发动机^动液压泵,由液压泵的压力油通过控制阀，作用于转向器的齿轮、齿条上来实现转 向，其工作原理如下：当直线行驶时，方向盘处于中间位置，阀芯和阀套之间也处于中间位置, 所有的控制口接通，液压油流经控制阀的阻力很小，液压泵处于空转状态，工作油缸不起作用。 当向右转动方向盘时，转向齿轮轴带动阀芯相对于阀套运动，改变了阀的控制口位置:右边旋 转柱塞阀芯下降，开大过油通道,关闭回油通道；左边旋转柱塞阀芯上移，关闭进油通道,打 开回油通道。

根据右边旋转柱塞阀芯进油通道开度的大小，来控制流入工作缸左边的液压油的 流量和油压，油压推动活塞向右运动，起到助力作用。同时，工作缸右边的液压油在活塞的作 用下，通过打开的回油槽返回储油罐当向左转动方向盘时，情况与向右转动方向盘时相反。采 用动力转向后，由于液压阻尼力的增加，削弱了汽车转向回正能力，因此，桑塔纳2000轿车 的前桥主销后倾角增大到

1°30'±30',满足了汽车回正性的要求,改善了司机\"路感\"反应保 证汽车在高速行驶时的稳走性。由于

动力转向器的阀孑頃有节流阻尼作为,减轻了因道路不平 引起的方向盘抖动和打手，所以动力转向系统取消了机械式齿轮齿条转向系统中的转向减振器。 桑塔纳2000系列轿车转向控制阀采用的是常流转阀式结构，结构紧凑、操作可靠、工作灵敏。 这种转阀在转向盘位于中间位置时常开，工作液压油一直处于常流状态桑塔纳2000转向主要 技术参数项目技术参数方向盘直径400mm转向柱与方向盘连接三角花键齿数模数 防松螺 母 拧紧力矩40个0.2425mmM15N.m方向盘转动总周数

3.11周最小转弯半径5.5m动 力转向器齿条工作行程齿条可移动总行程168mml95-0.1mm空载时

内轮最大转角40°18* 空载时外轮最大转角35°36'

轮胎气压的检测用气压表检查轮胎气压是否充足，若充气不足，应进行充气。规走轮胎气压为： 前轮 1.8xlO5Pa （半截）1.9xl05Pa （满截）后轮 1.8“05Pa （半截）2.4xlO5Pa （满截） 由机械引起动力转向沉重：1可能是转向轮轮月和压不足2無向轮本身走位不准或车轴，车架 变形造成转成转向轮定位失准3•转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合过紧4. 转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小。5.转向器壳体变形6.转向器壳体变形。7•转向管柱 转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦。8•转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油。9•转向 节主销于转向节衬套配合过紧或缺油，或转向截止推轴承缺油由液压转向助力系统引起的动力 转向沉重：1•转向油罐油液油呈不足或规格不对。2.油路堵塞或不畅。3•油路中有泄露现象。4. 油路中有空气。5.转向泵传动带损坏或打滑。6•调节阀失效，使输出压力过低。7•转向扭杆弹 簧变形。8•阀座与发芯间隙过大转向沉重与转向器的关系：动力转向器它的作用是将增大转向 盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向,桑塔纳所配置的是齿轮齿条式转向器，它的工 作部件组成是由壳体、液压油、齿条、密封圈、助力泵、齿轮、调节螺丝、轴承等组成,转向 器正常工作时必须保证液体的油面、组件的配合间隙、皮带的松紧等处于一个规定的范围值液 压油的不足，*各会导致助力器产生的压力不能达到规走值6.8〜8.2Mpa液压油的质星不达标, 将会导致齿轮表面损坏、活塞与工作缸磨损密封圈的老化、损坏引起漏油、工作压力下降等轴 承的长期使用老化后,将加大齿轮的配合比助力泵皮带的松紧、齿轮间隙的配合将会使压力不 能达到规走值6.8〜8.2Mpa调整螺丝的松紧将会使转向盘的自由行程不达标 转向沉重与联动的关系：横、直拉杆球座、球头属于转向系统组成的联动机构，横、直拉杆的 弯曲、变形。

球座、球头的磨损、缺少润滑油、卡滞、转动不灵活

转向沉重故障与主销内倾、后倾的关系：主销内倾，是将主销的上端向内倾斜。从汽车的前面 看去，主销轴线与通过前轮中心的垂线之间形成一个夹角，即主销内倾角。主销内倾的作用是 使车轮转向后能及时自动回正和转向轻便,反之转向沉重主销后倾，就是通过车轮中心的垂线 和真实或假想的转向主销轴线在车辆纵向对称平面的投影线所夹锐角为主销后倾角，向前为负, 向后为正,主销后倾角过大会使转向变得沉重

转向沉重故暄与胎压的关系：轮胎的气压必须在规走值范围,如果轮胎气压过低，将会导致台 顶与地面的接触面积加大，导致转向沉重

转向沉重的主要因素有三点转向油罐中油液是否不足受转向器结构型式、安装位置以及转向器 本身的故障影响是受悬挂（包括横、纵拉杆）结构、参数及润滑情况影响。液压系统的故瞳也是 导致汽车转向沉重的原因之一

4故障诊断与排除

转向操纵机构主要零件的检修：用百分表测臺,转向轴的直线度误差应不大于1.00mm ,否则 应予以轿正。接触弹簧失效，转向轴驱动销橡胶衬套、塑料衬套及其他密封圈和橡胶支承环等 老化、破裂或磨损严重,均应换新件。齿轮条式转向器及其操纵机构的装配与调整：齿条式转 向器及具操纵机构可按拆卸的相反顺序进行装配，但应注意以下几点：凸缘管应推靠到主动齿 轮上。用夹箍夹紧时，不允许用手掰开，夹紧箍的开口应朝外安装紧固转向柱管时，应先将断 开螺栓拧至螺栓头断开，然后再拧紧圆柱螺栓。安装转向盘时,车轮应处于直行位置,转向灯 开关应放在中间位置,以防分离爪通过接触环上的弹簧片时上起损坏各螺栓、螺母应按规定力 矩拧紧。自锁螺母和螺栓一经拆下，安装时必须换新件转向器啮合间隙的调整，应在车轮着地 且处于直行状态时进行：向里拧动调整螺钉，直至螺钉与档块相接触。此时,转向盘应处于间 隙啮合状态，且转动灵活。调好后拧紧其锁紧螺母液压油的检查、更换与排气：液压油减少、 进入空气或磨料污垫，不仅将直接影响动力转向装置的工作性能，还会影响其使用寿命。因此, 检查、补充、更换液压，不仅是动力转向装置工作性能检查的前提，而且也是一项重要的常规 性维护作业液压油的检查：使发动机怠速运转，反复将转向盘打到底,使液压油温度达到 40°C—80°C ,检查油液,若油液起泡或发白，应换油；油面应在储罐的\"max\"处。若油液 不足,在检查各部位有无泄漏后,因按规定牌号补足液压油。除发现液压油优质变坏时需更 换外，还要走期（一般一年一次）更换。排除旧油;架起汽车前轮，从储油罐及回处把有 放到空容器中。启动发动机怠速运转,—面排油，一面将转向盘反复打到底,直到液压油排净 添加液压油：向储油罐内加注规定牌号的液压油至规定液面,应用虑网过滤,—面杂质混入油 中,且应缓缓加注让空气能够排除使用中

发现系统内进入空气或更换液压油时,都需要排除系 统内的空气排气时，使发动机怠速运转。反复将转向盘打到底，当储油罐内的油液没有旗袍 和乳化现象，停熄发动机后液面变化不大于4mm时,说明空气已排净在架起车轮，发动机怠 速运转时,反复由左至右和由右至左将转向盘打到底。系统内初步满油后将车轮放下，并将塑 料软管的一端涛在放气螺塞上，一端插入容器中，旋转放气螺塞,将转向盘再次打到底，使系 统在较高压力下通过放气螺塞放气，直到软管不再有气泡放出为止在排气过程中液面会下降。 且过低时又会进入空气。因此应随时添加液压油，保持标准液面高度系统压力检查：检查时可 在油泵与转向器之按装一个压力表和截止阀组成的测试器，如图所示。打开压力表阀门，启动 发动机并且怠速运转，满方向转动转向盘数次,压力表读数应为6.80-8.20Mpa转向泵压力检 查：排除系统内的空气并保证液压油面高度，启动发动机，转动转向盘，使液压油达到正常工 作温度测走液压油泵最大输出油压，使发动机怠束运转,怠束关闭截止阀测星油压应符合规走。 若压力低于规走值6.8-8.2MPa ,表明液压泵内部有泄漏，应更换限压阀、溢流阀或叶轮泵， 测臺时，每次关闭截止阀的时间应不超过5S ,防止损坏液压泵测试控制阀及动力缸的有效油 压。发动机怠速运转,完全打开截止阀，将转向盘向左、右达到极限位置时油压应符合规定， 若压力过低或转向盘向左、右打到位置时压力不相同，说明控制阀或活塞缸内部有泄漏。每次 在极限位置的时间不能超过5S测呈无负荷;由压差：转向盘在居中位置,j整止阀完全打开, 发动机怠速运转，压力表读数应符合规走（—般为0.3-

0.7Mpa ）超过规走,可能是回堵 氢 转向盘位置居中，将截止阀完全打开，测星发动机在1000r/min和3000r/min时的压力 差。此时压力应在规走范围内，否则表明流臺阀失效液压泵滞的

调整：松开液压泵支架上的螺 栓松开张紧螺栓的螺母通过张紧螺栓把V带张紧，当用力压在V带中间处有70mm的挠度 时为合适。拧紧张紧螺栓的紧固螺母拧紧液压泵支架上的固走螺栓

检查转向油罐中油液是否不足，规格是否不对和有无气泡，检查管接头有无松动，转向带张紧 力是否正常。将转向盘向左右极限位置来回转动，如果左右转向都沉重，故障在转向泵、液压 缸或转向传动机构;如果左右转向助力不同，故障在控制阀举升起车架，转动转向盘，若感到 转向灵活,则故障在前悬挂与车轮等部件。因为举升车架后,转动转向盘时车轮与路面的接触 阻力已不存在。此时应仔细检查前轮气压是有过低，悬挂有无变形等举升起车架。转动转向盘, 若感到转向沉重,说明故障在转向器或转向传动机构。此时可将转向横拉杆拆下,再转动转向 盘，若感到沉重,说明是转向器内部的故障,应根据需要进行修理或更换损坏的零件。

如果转动转向盘，若感到轻便灵活，则说明转向器无故瞳。经过以上方法检查，若轮胎、悬挂、 转向器均无故障，则可基本确走引起转向沉重的部件是转向器

检查转向联动机构。转向联动机构的故瞳包括：转向横拉杆与球头销摆动不灵活检查排除方法: 拆下横拉杆，用手扭动拉杆球头销，若手感吃力则可认为球头销摆动不灵活。对于不灵活的球 头销可通

过注油嘴向销座内腔注满润滑脂,—般选用二硫化佣作润滑脂。若仍无效果或效果不 明显，应更换球头销查看转向节止推轴承是否缺润滑脂或损坏，如是，应重新涂润滑月旨或更换 损伤轴承调整转向横拉杆臂。转向横拉杆臂在转向过程中起杠杆动力臂的作用，转向横拉杆臂 变形、弯曲将直接导致汽车转向沉重。解决的办法是,在条件允许的情况下,_般通过加热转 向横拉杆臂的穹曲处检查转向轮的定位。转向前桥主销后倾角越大，其稳走力矩会越大，大的 稳定力矩会导致汽车转向沉重。另外前轮前束不合标准同样会引起转向沉重,应通过转向横拉 杆作相应调整。汽车转向沉重往往是由几处故障屋加产生的,因此在查找原因的时候应做到逐 项排查,力求彻底解决

5故障测试确认

通过车主对故障车辆的描述和试车的感受,我对车辆各种可能造成该故障的原因进行检查排除。 检测轮胎是否气压不足,转向器是否无油,转向器壳体是否变形，转向纵、横拉杆球头连接处 是否调整过紧或缺油，油路是否堵塞或不畅,油路中是否有空气，阀座与发芯间隙是否过大, 转向扭杆弹簧是否变形,油路中是否有泄露现象等发现该车故障是转向沉重

6车辆修复验证

通过对可能造成汽车转向沉重的各种故嚏原因逐一检查排除，发现是转向器缺油弓I起的转向沉 重。经过分析与修复,此故障已经排除。经客户与质检人员检查无异常,转向系统良好，再无 转向沉重的问题，维修到此结束。

总结 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,我国必走占有一席之地。

走的最快的总是时间,来不及感叹,大学生活已近尾声,三年多的努力与付出，随着本次论文 的完成,j各要划下完美的句号。本论文设计在庞新艺老师的悉心指导和严格要求下业已完成, 从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与走稿无不凝聚着庞新艺老师的心血和汗水,在我的 毕业设计期间,庞新艺老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议,庞老 师一丝不苟的作风,严谨求实的态度使我深受感动,没有这样的帮助和关怀^熏陶，我不会这 么厮啲完成毕业设计。在此向庞新艺老师表示深深的感谢和崇高的敬意！在临近毕业之际, 我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三 年来的辛勤栽培。不积蹉步何以至千里,各位任课老

师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下, 我能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时,在论文 写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢 同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提岀 了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！ 参考文献

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