張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障診斷及維修技術(shù)研究

張偉旗

(江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司，江西貴溪 335424)

從分析汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理入手，深入研究汽車轉(zhuǎn)向存在問題及其關(guān)鍵技術(shù)。通過長期的實(shí)踐探索，成功解決了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障即制約汽車行駛安全的技術(shù)“瓶頸”及同類型車輛的“核心”問題，使汽車操控性、安全穩(wěn)定性、舒適性好，機(jī)動(dòng)靈活性強(qiáng)，運(yùn)輸效率高，故障率低，使用壽命長，成本能耗低，從而使汽車出行更快捷、順利。

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；故障診斷及維修；行車安全

0 引言

作為19世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，汽車的誕生和發(fā)展成為人類文明進(jìn)步的縮影和科技發(fā)展的重要標(biāo)志。它為人類社會(huì)進(jìn)入工業(yè)文明作出了巨大的貢獻(xiàn)，提升了社會(huì)生產(chǎn)力和人類的生活質(zhì)量，已從最初重要的代步工具和現(xiàn)代交通的主要運(yùn)輸工具演變成為財(cái)富和地位的象征，進(jìn)而向追求舒適和個(gè)性化審美情趣邁進(jìn)。隨著汽車的日益普及和井噴式的發(fā)展，既造福于人類社會(huì)，給人類發(fā)展帶來新機(jī)遇，又給社會(huì)發(fā)展帶來新課題和給國際治理帶來新挑戰(zhàn)，如交通安全事故、能源消耗、環(huán)境污染等一系列社會(huì)問題日益突顯，成為當(dāng)前也是未來汽車發(fā)展的三大主題，而行車安全則是重中之重。

行車安全是汽車發(fā)展的命脈，對司乘人員的生命安全來說至關(guān)重要，已受到人們的高度關(guān)注。2016年，我國高速公路運(yùn)營里程位居世界第一達(dá)13×104km，全國汽車保有量達(dá)1.94億輛，駕駛?cè)顺^3.1億人。隨著車速越來越快和城鄉(xiāng)車流密度的日益增大，交通安全事故頻發(fā)，由此造成的重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)1.49×1012元/年，負(fù)面影響極大。一旦轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因故障失控，致使司機(jī)無法掌控方向時(shí)相當(dāng)危險(xiǎn)，輕則會(huì)引起車輛刮蹭、相撞或掉溝，重則造成車輛側(cè)翻、人身傷亡，后果難以想象，財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響巨大。因而摸索出一整套汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障診斷及維修技術(shù)，刻不容緩。

1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及分析

作為汽車底盤重要組成部分的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)屬于行車安全的兩大系統(tǒng)之一。該專設(shè)機(jī)構(gòu)用以改變或恢復(fù)汽車行進(jìn)或后退方向，其主要設(shè)計(jì)目的是通過合理匹配汽車左右轉(zhuǎn)向車輪之間的不同轉(zhuǎn)角，以保證車輛沿著設(shè)想的軌跡運(yùn)動(dòng)。其主要工作原理是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能保證所有車輪作純滾動(dòng)即汽車轉(zhuǎn)向過程中所有車輪的軸線皆交于一點(diǎn)，且該運(yùn)動(dòng)通過轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，以降低行車附加阻力，確保行車安全穩(wěn)定性。其主要功用是司機(jī)可憑個(gè)人意愿隨意改變汽車的駕駛方向，即便是車輛意外跑偏或受到來自地面的偶然沖擊，也能配合行駛系統(tǒng)保證汽車駕駛的穩(wěn)定性，因而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能影響汽車的操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，對行車安全至關(guān)重要。故汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件皆稱為保安件，特別是對崎嶇山路、高速公路、拖斗車、教練用車等條件下的行車安全影響更大，要求工作絕對可靠。

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展主要?dú)v經(jīng)機(jī)械轉(zhuǎn)向、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向HPS(Hydraulic Power Steering)、電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向EHPS(Electronic Hydrostatic Power Steering)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向EPS(Electric Power Steering)、四輪轉(zhuǎn)向4WS(4 Wheel Steering)、主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向AFS(Activefront Steering)、線控轉(zhuǎn)向SBW(Steering-By-Wire System)等幾大階段。按轉(zhuǎn)向軸數(shù)的多少，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為單軸轉(zhuǎn)向、雙軸轉(zhuǎn)向、多軸轉(zhuǎn)向，且相應(yīng)的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也不盡相同。按驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的動(dòng)力源的不同，可分為機(jī)械式(人力式)和動(dòng)力式。傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，它是以人的體力作為轉(zhuǎn)向能源的，所有的傳力件皆為機(jī)械式。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是指從方向盤至轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的一系列零部件，主要由方向盤、傳動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向管柱等部分組成；其主要作用是依靠司機(jī)作用在方向盤上并傳遞至轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向力來實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)僅用作放大作用力，常用于整體式機(jī)架且功率小的場合。機(jī)械轉(zhuǎn)向器即減速傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)向機(jī)性能涉及行車的安全可靠性，它是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至直線或近似直線運(yùn)動(dòng)的一組齒輪齒條式、蝸桿曲柄或循環(huán)球曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式或蝸桿滾輪式等齒輪機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是指從轉(zhuǎn)向器至轉(zhuǎn)向輪之間的一整套桿件，主要由轉(zhuǎn)向垂臂、縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、左右梯形臂和橫拉桿等組成，其主要作用是將轉(zhuǎn)向器所傳出的力傳給轉(zhuǎn)向車輪以實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，保證汽車按要求的方向行駛。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為液壓式和電動(dòng)助力式，又可分為整體式、半整體式和組合式。它是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了一套轉(zhuǎn)向泵、油罐、動(dòng)力缸、控制閥等組成的轉(zhuǎn)向加力裝置，常用于大功率機(jī)械，因兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向能源，故動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大裝置，其靈活、輕便的轉(zhuǎn)向操縱可在設(shè)計(jì)汽車時(shí)使選擇轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的靈活性更大。其主要功用是汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，可降低方向盤的操縱力和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減速比，靈敏性高；高速行車轉(zhuǎn)向時(shí)，能穩(wěn)定地限制其轉(zhuǎn)向的助力；但在轉(zhuǎn)向助力裝置失效時(shí)，即返回機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)狀態(tài)。其主要優(yōu)點(diǎn)是可緩和不平路面引起的沖擊等，但也存在放大倍率即轉(zhuǎn)向助力值固定的缺點(diǎn)；其主要缺點(diǎn)是提供不了合適的轉(zhuǎn)向力，若要保證停車或低速調(diào)頭時(shí)轉(zhuǎn)向輕便，高速行車時(shí)就會(huì)感到“發(fā)飄”，若要保證高速行車時(shí)操縱有適度手感，則當(dāng)停車或低速調(diào)頭時(shí)就會(huì)感到轉(zhuǎn)向沉重，兩者不能兼顧。工程用自行式施工機(jī)械轉(zhuǎn)向阻力大、車速低，以采用液壓式轉(zhuǎn)向的居多；工程運(yùn)輸汽車車速高，則以采用機(jī)械式或液壓助力式的居多。

兩輪汽車的轉(zhuǎn)向方式適用于低車速、轉(zhuǎn)彎半徑較大的整車設(shè)計(jì)中，而整車轉(zhuǎn)向則是通過兩前輪偏轉(zhuǎn)一定的角度來實(shí)現(xiàn)的。而四輪汽車則是采用零相位、逆相位或同相位等3種轉(zhuǎn)向方式來實(shí)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向的，且皆可相對車身作主動(dòng)偏轉(zhuǎn)，以改善車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性能，可應(yīng)用于高車速、較小巷道等路況中需較小轉(zhuǎn)彎半徑的整體車輛設(shè)計(jì)中；汽車前輪轉(zhuǎn)向時(shí)，后輪也可主動(dòng)參與轉(zhuǎn)向，通過控制后輪轉(zhuǎn)向角可控制車身的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，有效地減少一定的車輪側(cè)滑現(xiàn)象；四輪轉(zhuǎn)向的主要優(yōu)點(diǎn)是能保持重心側(cè)偏角為0，極大改善了側(cè)向加速度、橫擺角速度的瞬態(tài)性能指標(biāo)；低速行駛時(shí)轉(zhuǎn)彎半徑小，因前后輪轉(zhuǎn)角方向恰好相反，使車輛的安全穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)靈活性更高，車輪磨損小、壽命長；因前、后輪皆可同向轉(zhuǎn)向，側(cè)滑事故率低，可明顯改善高速行車轉(zhuǎn)向時(shí)的安全穩(wěn)定性；其主要缺點(diǎn)是無法徹底避免側(cè)滑，故必須借助牽引力控制系統(tǒng)等其他電子輔助系統(tǒng)來發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致車身結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、占用空間較大、成本較高、使用可靠性低等。

汽車所有的外力皆源自輪胎，其轉(zhuǎn)向過程中作用于汽車的橫向力即地面的作用力成為汽車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，且其大小與側(cè)偏角α有關(guān)。通過比較和分析目前國內(nèi)外提出的線性、非線性飽和、立方非線性即對稱性、Majic Formula公式等輪胎橫向力模型，發(fā)現(xiàn)以線性模型為最佳。若將汽車由兩輪轉(zhuǎn)向改裝為四輪轉(zhuǎn)向，使后輪也具備轉(zhuǎn)向功能，可根據(jù)汽車抗側(cè)滑、抗側(cè)翻的臨界條件獲取轉(zhuǎn)彎半徑的限制范圍，創(chuàng)建改裝四輪轉(zhuǎn)向汽車的側(cè)向、橫擺、側(cè)傾三自由度的動(dòng)力學(xué)模型即線性輪胎模型來分析輪胎力，且結(jié)合阿克曼定理能求解出高、低速兩種不同工況下兩后輪不同的控制轉(zhuǎn)角值，從而使兩輪改裝汽車實(shí)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向，也可用作后續(xù)控制系統(tǒng)理論依據(jù)和控制模型。

2 汽車轉(zhuǎn)向存在問題及其關(guān)鍵技術(shù)

從1887年人類歷史上首輛四輪汽車誕生至今，根據(jù)阿克曼定理設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直是轉(zhuǎn)向技術(shù)中的主流，它可保證所有車輪的軸線皆相交于一點(diǎn)而近似作純滾動(dòng)，汽車前輪轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)帶動(dòng)車身轉(zhuǎn)向，而后輪僅作隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、可靠性高、操作維修便利；其主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎半徑較大，需弧度轉(zhuǎn)彎，降低了其使用性和機(jī)動(dòng)靈活性，且各類轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)皆無法保證所有車輪繞瞬時(shí)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，難以完全消除車輪側(cè)滑等技術(shù)難題；獨(dú)立懸架的汽車轉(zhuǎn)向梯形斷開點(diǎn)位置選擇不當(dāng)時(shí)，會(huì)使橫拉桿與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，行車時(shí)易擺振、輪胎磨耗快，路況、轉(zhuǎn)向角、車速等的變化會(huì)影響轉(zhuǎn)向性能，汽車操縱穩(wěn)定性也隨車速的增加而變得更差。目前不斷發(fā)展的電子技術(shù)可全方位改進(jìn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各種性能，但僅限于部分的、個(gè)別的，就技術(shù)經(jīng)濟(jì)性而論，兩輪轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展至今已登峰造極，其性能也難以有突破性的進(jìn)展。

為保證車輪轉(zhuǎn)向時(shí)無側(cè)滑現(xiàn)象，在行走系統(tǒng)為剛性、前輪定位角皆為0、行車過程中無側(cè)向力的前提下，整個(gè)轉(zhuǎn)向過程中所有車輪皆圍繞同一瞬時(shí)中心相對于地面作圓周滾動(dòng)，保證所有車輪的軸線交于一點(diǎn)，即車輪的偏轉(zhuǎn)必須滿足阿克曼特性[1]。為減少兩輪轉(zhuǎn)向汽車整個(gè)轉(zhuǎn)向過程中產(chǎn)生車輪側(cè)滑，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)即該系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)始終使兩前輪偏轉(zhuǎn)角盡量滿足機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)關(guān)系，故根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，兩輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要是確定能滿足轉(zhuǎn)向傳動(dòng)功能要求的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成即機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)；確定能近似再現(xiàn)機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)關(guān)系的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸即機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)。

目前四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車主動(dòng)性的重要方法和現(xiàn)代汽車的新興技術(shù)之一，但它并不能完全杜絕側(cè)滑。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直伴隨汽車技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展不斷改進(jìn)，其巧妙設(shè)計(jì)既沿襲了傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)，又應(yīng)用了液壓、電子技術(shù)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)發(fā)展也呈現(xiàn)出多樣化?！吨袊圃?025》明確提出了汽車低碳化、信息化、智能化的發(fā)展方向，且將智能網(wǎng)聯(lián)汽車與節(jié)能汽車、新能源汽車并列作為我國汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展已步入快車道，自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾碌膭?chuàng)投熱點(diǎn)，無人駕駛汽車在特定場合將取代傳統(tǒng)汽車成為未來汽車發(fā)展的主要方向，汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)必將出現(xiàn)更多的創(chuàng)新和改進(jìn)[2-3]。

3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷及維修技術(shù)研究

3.1 轉(zhuǎn)向沉重

該故障主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向過程中回位不及時(shí)或難以自動(dòng)回位，往往感到轉(zhuǎn)向較吃力，甚至無法控制車輛行駛的方向。

3.1.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重

需做轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，以確診該故障；該故障若是由前輪等輪胎氣壓不足引起的，在按規(guī)定將輪胎充足氣壓后即可消除；需排查前輪定位角的調(diào)整是否正確、轉(zhuǎn)向器及其他零件連接處的潤滑狀況，若是由潤滑不良引起的，在加注潤滑油脂后即可消除故障；調(diào)整小齒輪的預(yù)緊力即可消除由轉(zhuǎn)向器小齒輪與齒條嚙合間隙過小造成的故障；轉(zhuǎn)向橫拉桿球頭銷潤滑不良或配合過緊時(shí)，應(yīng)更換球頭銷或適當(dāng)調(diào)整；檢查轉(zhuǎn)向柱軸承的磨損與燒蝕情況，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)更換；汽車超載或前部裝載過多時(shí)，輪胎載壓過大也會(huì)造成轉(zhuǎn)向沉重，使汽車整體使用性能變差，應(yīng)支起前橋、拆下轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤進(jìn)行試驗(yàn)。

3.1.2 動(dòng)力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重

液壓泵驅(qū)動(dòng)帶過松或打滑時(shí)，需調(diào)整傳動(dòng)帶張力；液壓泵磨損、內(nèi)泄嚴(yán)重造成輸出壓力不夠或轉(zhuǎn)向器泄漏過大，應(yīng)修理或更換油泵或轉(zhuǎn)向器；各油管接頭等滲漏或損壞，應(yīng)擰緊密封或更換；未對正轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向柱時(shí)，需對正；油泵安全閥、溢流閥泄漏，彈簧彈力不足或調(diào)整不當(dāng)時(shí)，應(yīng)修復(fù)或更換備件；應(yīng)清洗堵塞的油路和濾清器，更換損壞的濾清器、動(dòng)力缸或轉(zhuǎn)向控制閥密封；排盡液壓回路中的空氣；轉(zhuǎn)向儲(chǔ)油罐液位低時(shí)，應(yīng)查明、修理泄漏部位并加足油液。

3.2 轉(zhuǎn)向失靈或操縱失穩(wěn)

方向盤轉(zhuǎn)向失靈即自由行程過大故障主要表現(xiàn)為保持車輛直線行駛位置不動(dòng)時(shí)，方向盤松曠量大即左右轉(zhuǎn)動(dòng)的游動(dòng)角度太大，必須大幅轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤方可實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向，且直線駕駛汽車時(shí)又有方向不穩(wěn)定之感，以至于整體掌控駕駛方向較難。該故障的根本原因是磨損或裝配不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)鏈中的一處或多處配合松曠。

必須調(diào)整連接松曠的方向盤與轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向垂壁軸與轉(zhuǎn)向垂壁；更換已磨損松曠的轉(zhuǎn)向節(jié)主銷、襯套或間隙過大的車輪輪轂軸承；主、從動(dòng)部位軸承松曠或轉(zhuǎn)向器主、從動(dòng)嚙合部位間隙過大，縱、橫拉桿球頭或縱、橫拉桿臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接松曠時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或更換。而排查轉(zhuǎn)向系各部件的連接應(yīng)從方向盤開始，觀察有無松動(dòng)、磨損或調(diào)整不當(dāng)?shù)犬惓顩r；對其他類型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還應(yīng)檢查和調(diào)整轉(zhuǎn)向器的軸承預(yù)緊度、調(diào)整嚙合間隙、緊固各連接桿件球頭銷等。

3.3 汽車擺頭

該故障主要表現(xiàn)為汽車轉(zhuǎn)向時(shí)操縱方向盤抖動(dòng)、左右擺振，甚至難以掌控方向，車輪運(yùn)行軌跡不正常且呈蛇形狀。其故障主因是車輪不平衡、前束過大、前輪定位不正確等。彎曲的車輪軌跡占據(jù)道路的寬度變大，掌控方向難，車輛極易發(fā)生刮蹭現(xiàn)象。該故障以制動(dòng)鼓和車輪失圓、制動(dòng)器調(diào)節(jié)不當(dāng)、前橋及轉(zhuǎn)向裝置松動(dòng)引起的前輪定位角不正確等狀況居多，而車輛后部超載時(shí)，會(huì)加劇轉(zhuǎn)向輪的搖擺。由于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)工作條件復(fù)雜，有時(shí)車輪不平衡干擾甚至比路面干擾更嚴(yán)重，如輪胎材料不均勻、輪胎裝配不當(dāng)或磨損不均勻、前輪外胎修補(bǔ)加厚、裝用翻新胎或輪盤變形，車輪輪盤、車鼓或輪胎在修理或運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的精度誤差等。若前輪無松曠量，應(yīng)檢測前輪前束是否合乎要求，重新調(diào)整過大的前輪前束、過小的車輪外傾角及主銷后傾角；需及時(shí)調(diào)整不正確的兩轉(zhuǎn)向輪定位，必要時(shí)更換部件。

3.4 直線行駛發(fā)飄或跑偏

該故障主要表現(xiàn)為直線行駛的汽車難以保持正前方向而總跑偏向一邊。新車或大修后的車輛必須認(rèn)真執(zhí)行磨合期換油規(guī)定，按期更換臟油；要更換使用年限較長的汽車已失效流量控制閥或轉(zhuǎn)向控制閥回位彈簧；轉(zhuǎn)向油泵流量控制閥泄漏、卡滯時(shí)，應(yīng)及時(shí)修復(fù)；需改進(jìn)油壓管路布置不合理之處，將前橋左、右輪胎氣壓充氣至規(guī)定值；輪轂軸承過熱時(shí)，說明輪轂軸承安裝過緊，應(yīng)及時(shí)調(diào)整間隙；輪轂軸承不過熱時(shí)，要檢查鋼板彈簧是否折斷或左右彈力一致，必要時(shí)更換彈簧，然后再通過檢測、調(diào)整前輪的前束值來滿足安全檢測的要求，保證兩前輪外傾角、主銷后傾角相同。若以上排查均正常，則應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向橋或車架是否變形，兩側(cè)前后輪是否等軸距，若不合乎要求則修理[4]。

3.5 轉(zhuǎn)向助力不足或瞬間消失

對裝有液壓助力式轉(zhuǎn)向器的汽車而言，轉(zhuǎn)向助力不足故障主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)存在轉(zhuǎn)向沉重或時(shí)重時(shí)輕現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向助力油泵不吸油或出油無壓力時(shí)，需用酒精清洗濾芯，更換管線、液壓油及磨損嚴(yán)重或斷裂的泵軸等部件；驅(qū)動(dòng)皮帶松弛或損壞時(shí)，應(yīng)調(diào)整皮帶張緊度或換皮帶；儲(chǔ)油罐油位過低時(shí)，需補(bǔ)足油液；助力缸工作不良時(shí)，應(yīng)修復(fù)；系統(tǒng)內(nèi)混入空氣時(shí)，需作排氣處理；各部連接油管損壞、接頭松動(dòng)時(shí)，要緊固。

轉(zhuǎn)向助力瞬間消失故障主因有控制閥密封圈或系統(tǒng)泄漏油位低、轉(zhuǎn)向泵傳動(dòng)帶打滑、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過低、系統(tǒng)內(nèi)有空氣等。

3.6 方向盤回位不正

該故障主要表現(xiàn)為汽車完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作后，在松開方向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪不能自動(dòng)返回到直線行駛位置且穩(wěn)定行駛。應(yīng)先排盡液壓系統(tǒng)中的空氣，再按規(guī)定加足轉(zhuǎn)向油液；必須盡快查明轉(zhuǎn)向油泵輸出油壓不足，安全閥或流量控制閥卡滯、泄漏，泵軸油封泄漏，彈簧彈力不足或調(diào)整不當(dāng)，各軸承嚴(yán)重磨損或燒結(jié)，回油軟管堵塞等故障部位及原因，及時(shí)調(diào)整、修復(fù)或更換備件；主銷后傾角過大時(shí)，應(yīng)檢查和調(diào)整前輪定位。

3.7 左右轉(zhuǎn)向輕重不同

該故障主要表現(xiàn)為行車時(shí)向左、向右操縱力不相等。該故障多由油液臟污引起。應(yīng)按規(guī)定換油后再排查，若油質(zhì)好或換新油后未消除故障，應(yīng)排盡液壓系統(tǒng)中的氣體且檢查系統(tǒng)是否漏油，更換泄漏部位零部件；若控制閥工作不良無法排除故障時(shí)，對于滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥，必須通過改變轉(zhuǎn)向控制閥閥體的位置且在動(dòng)力轉(zhuǎn)向器外部進(jìn)行排除；若效果仍不理想時(shí)，需拆檢滑閥測量其尺寸及更換偏差較大的滑閥；而對于旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向控制閥，則需拆檢后排除故障。

3.8 汽車側(cè)滑

汽車側(cè)滑可分為制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、定向、隨機(jī)4種側(cè)滑，有前輪、后輪、四輪側(cè)滑3種狀況，且四輪側(cè)滑極少。該故障主要表現(xiàn)為破壞了車輪的附著條件，失去了定向行駛能力，輪胎易磨損，交通事故率高。它常與制動(dòng)裝置的技術(shù)狀況、輪胎花紋深淺、路況及路面附著力大小等有關(guān)，其故障主因有在附著力小的油污、冰雪、泥濘或濕滑路面行駛；緊急制動(dòng)、猛打方向、突然加速或減速的慣性力超過地面摩擦力；在彎道、坡道、不平整路面車速過快，側(cè)向力超過地面摩擦力；汽車前后輪制動(dòng)不均勻、輪胎氣壓不符合規(guī)定、輪胎花紋磨平；前后輪制動(dòng)間隙不一致，前輪制動(dòng)輕、后輪制動(dòng)重等。汽車刮蹭、相撞、掉溝、翻車等惡性交通事故大多是由會(huì)車、超車或避讓障礙物時(shí)產(chǎn)生側(cè)滑引起的，特別是后輪側(cè)滑事故約占40%。

汽車側(cè)滑的處置涉及路況、車況、后輪驅(qū)動(dòng)、前后輪驅(qū)動(dòng)、車后拖掛等不同情形，當(dāng)制動(dòng)、轉(zhuǎn)向或擦撞引起車輛側(cè)滑時(shí)，司機(jī)要隨機(jī)應(yīng)變，立即松開油門降低車速，適當(dāng)采取點(diǎn)剎減速；松抬制動(dòng)踏板，且順著側(cè)滑方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，并及時(shí)回轉(zhuǎn)調(diào)整，修正方向后繼續(xù)行駛；車輛側(cè)滑過程中，不斷變化的路況附著力可能增大，待側(cè)滑減弱時(shí)應(yīng)盡快控制方向，迅速逃離側(cè)滑區(qū)；制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生側(cè)滑即甩尾滑動(dòng)現(xiàn)象，現(xiàn)場事故鑒定表明，該現(xiàn)象以后軸引起的居多，特別是高速制動(dòng)時(shí)后軸比前軸發(fā)生側(cè)滑的安全隱患更大，會(huì)使汽車產(chǎn)生劇烈的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或讓汽車調(diào)頭，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使汽車操縱完全失控，導(dǎo)致撞車、側(cè)翻；轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛外側(cè)滑傾向極大，因它會(huì)使轉(zhuǎn)向角速度變大，使后輪產(chǎn)生“雙側(cè)滑”且越滑越險(xiǎn)，甚至出現(xiàn)“抱死拖帶”，且通常后輪又總是先于前輪“抱死”。

3.9 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損傷或失效

橫拉桿或縱拉桿易損件包括球銷、球銷碗、彈簧座、彈簧、防塵罩等。安裝球銷的空腔孔設(shè)于橫拉桿或縱拉桿接頭端部，若孔磨損過大時(shí)需更換橫拉桿接頭或縱拉桿總成；應(yīng)立即修復(fù)磨損過大的球銷安裝孔口，以免球銷脫出釀成嚴(yán)重行車事故；安裝位置低的縱拉桿和橫拉桿常會(huì)接觸地面泥水砂石，應(yīng)備足易磨損球銷等零件和總成。

轉(zhuǎn)向搖臂或上端花鍵裂紋、損壞，轉(zhuǎn)向搖臂鎖緊螺母損傷、轉(zhuǎn)向節(jié)裂紋，防塵裝置失效，球頭銷螺紋損傷、彈簧彈力減弱或折斷時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換；檢修各球頭銷、銷座及球碗應(yīng)無裂紋，球頭銷球面及頸部磨損量、球面磨損失圓分別不得超過1、0.5 mm，否則需更換；軸頸與軸承的配合產(chǎn)生松動(dòng)或故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)適時(shí)修復(fù)軸頸或更換新軸承。

轉(zhuǎn)向節(jié)常見故障有指軸彎曲變形、疲勞裂紋，主銷孔、指軸及軸承頸磨損，緊固螺紋損壞等。指軸受沖擊負(fù)荷彎曲變形，易產(chǎn)生疲勞裂紋，變形的指軸則有礙車輪定位，會(huì)惡化汽車的操縱穩(wěn)定性，留下安全隱患，并使輪胎磨耗量加大，使車輛在行駛過程中晃動(dòng)發(fā)出胎面噪聲，應(yīng)立即矯正變形的指軸和更換裂紋指軸；損耗量過多的轉(zhuǎn)向節(jié)主銷和主銷襯套皆應(yīng)有必要的運(yùn)行備件。

3.10 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)漏油

該故障主要表現(xiàn)為察看轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件存在明顯的泄漏痕跡。轉(zhuǎn)向油泵、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油罐、油泵或動(dòng)力缸進(jìn)出油管接頭等漏油時(shí)，需仔細(xì)檢查油跡，依次查出漏點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行零件維修或更換。

轉(zhuǎn)向器(方向機(jī))漏油故障會(huì)造成機(jī)內(nèi)缺油而引起潤滑不良，加劇零件磨損，降低傳動(dòng)效率，甚至燒蝕蝸桿、軸承，縮短轉(zhuǎn)向器使用壽命。轉(zhuǎn)向器(方向機(jī))漏油故障的主因是維修時(shí)不小心長螺桿使蝸輪箱兩底螺孔損壞或螺孔被鉆透，順著螺紋向外滲漏箱內(nèi)的潤滑油時(shí)，可壓緊密封墊或用纖維線密封螺栓根部；底蓋變形或蓋平面坑洼不平、兩平面與導(dǎo)管孔不垂直等底蓋鑄造缺陷，導(dǎo)致鉚合不嚴(yán)或?qū)Ч芷倍┯瓦^多時(shí)，需更換底蓋、重新加工平面、孔或配導(dǎo)管；由于螺栓扭矩不均、使用吸油性強(qiáng)的黃板紙墊片且墊片數(shù)量調(diào)整不當(dāng)，使底蓋、側(cè)蓋產(chǎn)生變形嚴(yán)重而漏滲時(shí)，應(yīng)淘汰黃板紙墊片換用浸演襯墊紙板；油封密封不良，油封外徑與座孔非過盈配合，轉(zhuǎn)向蝸桿箱的轉(zhuǎn)向臂軸承孔與油封承座孔同心度超差使轉(zhuǎn)向臂軸油封處滲漏，或因轉(zhuǎn)向臂軸松曠，軸徑失圓、錐形而滲漏，需更換油封、軸承、殼體或修磨軸徑；因殼體氣孔、砂眼、裂紋或螺孔邊側(cè)的金屬疏松等配件弊病引起漏油時(shí)，凡有條件者可修補(bǔ)，無條件者則應(yīng)更換配件；需檢查轉(zhuǎn)向器外殼是否有裂紋或破損，若嚴(yán)重時(shí)則予以更換。

3.11 轉(zhuǎn)向振動(dòng)、沖擊或回跳

轉(zhuǎn)向振動(dòng)、沖擊故障主要表現(xiàn)為前輪轉(zhuǎn)向角達(dá)最大值時(shí)，車輛振動(dòng)或沖擊較大。應(yīng)檢查導(dǎo)向螺塞調(diào)整是否過緊或過松，若導(dǎo)向螺塞調(diào)整正常，轉(zhuǎn)向油泵驅(qū)動(dòng)皮帶打滑時(shí)，需調(diào)整皮帶的松緊度，必要時(shí)更換新皮帶；若調(diào)整不正常時(shí)，則更換動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。

轉(zhuǎn)向回跳故障主要表現(xiàn)為左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)不自然和產(chǎn)生回跳現(xiàn)象。油泵傳動(dòng)帶打滑時(shí)，易使油泵暫停工作而失去助力功能，應(yīng)調(diào)整好傳動(dòng)帶的預(yù)緊力或更換皮帶；安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向壓力表，測量轉(zhuǎn)向油泵壓力時(shí)，若在節(jié)流閥、壓力控制閥完全關(guān)閉的情況下油泵壓力大于500 kPa，疑是流量控制閥故障，若正常則更換轉(zhuǎn)向油泵總成。

3.12 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響過大

該故障主要表現(xiàn)為汽車轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向系異響過大，且影響汽車轉(zhuǎn)向性能。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥觸碰限位閥，左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤產(chǎn)生“咔嗒”聲或震顫聲，屬于正?，F(xiàn)象；檢查轉(zhuǎn)向軸是否有明顯的擺動(dòng)，若有則更換轉(zhuǎn)向軸總成；檢查導(dǎo)向螺塞是否正確，酌情給予調(diào)整；轉(zhuǎn)向節(jié)、橫拉桿或球頭銷松曠時(shí)，需擰緊緊固件或更換損壞零部件。診斷異響過大故障時(shí)，若轉(zhuǎn)向產(chǎn)生“咔嗒”聲非轉(zhuǎn)向泵葉片噪聲，系轉(zhuǎn)向泵帶輪松動(dòng)引起的；轉(zhuǎn)向泵傳動(dòng)帶打滑會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向產(chǎn)生“嘎嘎”聲；系統(tǒng)混入空氣會(huì)使轉(zhuǎn)向泵產(chǎn)生“咯咯”聲；檢查系統(tǒng)無泄漏且傳動(dòng)帶張緊力正常時(shí)，油路不暢或控制閥性能不良易使轉(zhuǎn)向泵產(chǎn)生“嘶嘶”聲，需疏通或更換。

轉(zhuǎn)向助力泵溢流閥在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后出現(xiàn)“嗡嗡”的液流聲屬正常噪聲，特別是汽車原地轉(zhuǎn)向時(shí)油液脈動(dòng)的正常噪聲更明顯，但異響過大須視為故障。檢查噪聲是否因液力變矩器或ATF油泵工作不良而引起，可通過卸下動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵皮帶來判斷；轉(zhuǎn)向泵傳動(dòng)帶打滑、磨損嚴(yán)重或損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整或更換；控制閥性能不良、管道不暢時(shí)，應(yīng)檢修；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)加油或滲入空氣時(shí)，需作排氣處理，先加油至油罐規(guī)定的液位，再啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；為防止油泵發(fā)熱，可在發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況下反復(fù)將方向盤向左右轉(zhuǎn)至極限位置并保持住不足10 s，加油至油罐規(guī)定液位；擰松系統(tǒng)中的放氣螺釘使整個(gè)系統(tǒng)充滿油液，直至放氣口無氣泡、油罐油位不下降為止，再擰緊放氣螺釘；其他機(jī)件刮蹭高壓油管時(shí)，須將高壓油管重新固定。

4 結(jié)束語

影響汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)性能變壞的因素多且復(fù)雜，如轉(zhuǎn)向裝置、前后橋、車輪等故障；水、氣、油泄漏；二級(jí)維護(hù)不及時(shí)，檢修轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件不當(dāng)、手續(xù)不齊全、驗(yàn)收不合格被誤收，導(dǎo)致失靈；使用假冒偽劣汽車配件等，安全隱患極大。針對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見故障診斷及維修技術(shù)進(jìn)行深入的研究，可保證汽車操縱便利、轉(zhuǎn)向靈活且無阻滯現(xiàn)象，成本能耗低，安全隱患少，能大幅降低交通事故率，確保百姓安全放心出行。

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CommonFaultDiagnosisandMaintenanceTechnologyforAutomotiveSteeringSystem

ZHANG Weiqi

(Copper Co.,Ltd., Jiangxi Copper Corporation,Guixi Jiangxi 335424,China)

From the start for analysis of the design principle of automotive steering system,the steering problems and key technologies for automobile were studied further.Through long-term practice exploration,the common faults become steering system safety technology “bottleneck” and the “core” of the same kind of vehicles were solved successfully.Then the vehicle has good handling stability, safety and comfort, strong mobility and flexibility,high transportation efficiency,low failure rate, long service life and low cost of energy consumption.It makes the travel of cars faster and smoothly.

Automotive steering system；Fault diagnosis and maintenance；Vehicle driving safety

2017-04-24

張偉旗(1965—)，男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榈V山機(jī)械、銅加工、有色冶金、機(jī)電設(shè)備工程、教育教學(xué)研究。E-mail:Zhangwq678@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.10.017

U463.4

B

1674-1986(2017)10-072-05