电动助力转向系统论文开题报告

摘 要：能源和环保是当今世界与汽车有关两大热点问题。现代汽车的发展趋势是动力好、操作方便、行驶安全、乘坐舒适，并且更重要的是节能、环保，汽车制造技术的发展必然要适应这一发展方向。汽车电子控制技术的是现代汽车新技术的核心正在快速发展中，呈现了电脑化、智能化、多样化态势。现代汽车被喻为“四个轮子的电脑”。汽车维修企业作为汽车后市场的服务者，应该主动适应汽车技术的发展，才能在的激烈竞争中保持旺盛的生命力。 关键词：汽车；电控；新技术；维修行业 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— — 一、汽车电控新技术 现代汽车是典型的机、电、液一体化产品。其中的电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。汽车上的电控系统主要有：电子燃油喷射系统(EFI) 、电控点火装置（ESA）、废气再循环控制（EGR）、怠速控制（ISC）、制动防抱死控制系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、电子控制悬架系统(ASS )、电子控制自动变速器（AT）、电子助力转向(EPS) 、巡行控制系统（CCS）等。 汽车电控系统主要由传感器、电子控制中枢（ECU）、驱动器和控制程序软件等组成，大体可分为发动机电子控制系统，底盘综合控制系统，车身电子安全系统，信息通讯系统四个部分。 （一）发动机电控新技术 1、电控汽油喷射系统 发动机电控燃油喷射装置是根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，适时调整供油量，保证发动机始终在最佳工作状态，提高发动机的综合性能。分为单点喷射（SPI）、多点喷射（MPI）和缸内直接喷射3种型式。缸内直喷当前电控燃油喷射中的前沿技术，其喷油器安装在气缸盖上，工作时直接将汽油喷入气缸内进行混合燃烧。直喷技术的实现大大降低了汽油机的油耗，动力性能更为优越；配合其他机构使高空燃比稀燃技术得以实现。 2、电子点火控制系统 由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断、点火时刻的调节，使发动机保证在最佳点火提前角（ESA）下工作，输出最大的功率和转矩，降低油耗和排放。目前出现了一种无分电器微机控制点火系统（DLI），改由 ECU内部控制各缸配电。点火线圈产生的高压电不需经过分电器分配，直接就送至火花塞发生点火，可消除分火头与分电器盖边电极的火花放电现象，减少电磁干扰。 3、怠速控制系统 怠速性能差将导致油耗增加，排污严重，现代轿车中一般都设有怠速控制系统。主要执行元件是怠速控制阀（ISC）。ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，驱动控制空气量的执行机构，使怠速保持在最佳状态附近。怠速控制系统中的执行器—怠速控制阀的发展较快，有步进电机型、旋转电磁阀型、占空比型和开关控制型等。 4、排气再循环电控系统 是目前降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。主要执行元件是数控式EGR阀。ECU根据发动机的转速、节气门开度、冷却水温等信号，计算最佳再循环排气率，通过真空调节阀将ECU输出的电信号转换为气压变化，控制 EGR阀的开度来实现。真空调节阀一般是电磁式的。ECU还通过压力传感器测量再循环排气率信号来进行反馈控制，一般是独立式压力或压差传感器，现在出现了与EGR阀共为一体的EGR位置传感器，提高了控制精度。 5、增压电控系统 发动机中增压系统的安装目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开发使增压技术又跨上了一个新台阶。目前，应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统。 增压技术所带来的一个不可忽视的负面影响就是燃烧爆震倾向增加了，为此，专门用爆震传感器对点火系统进行反馈控制（即爆震控制）。 6、故障自诊断系统 现代轿车发动机电控系统的ECU中的故障自诊断系统，可自行监测、诊断发动机控制系统各部分的故障。当各控制系统出现故障时，仪表板上的故障指示灯闪烁报警，同时将故障信息以代码的形式保存在微机的存储器中，维修时可以通过故障指示灯间断闪烁来显示，也可以通过专用的检测仪器以数字的形式显示故障代码，通过手册可查出故障原因。 7、故障保险系统及故障备用控制系统 当自诊断系统检测出传感器及其电路故障后，ECU中的故障保险系统自动启动，用程序设定的数据取代故障部分输入的非正常信号直接控制。 而当微机或主要传感器出现故障时，ECU立即将主控权由微机切换至故障备用系统中，由其代替微机工作，保证轿车“缓慢回家”以便修理。 9、进气涡流电控系统 电控进气涡流技术在某些轿车（特别是采用稀燃技术的轿车）上应用较多。其结构是在进气口附近增设一涡流控制阀，通过ECU采集转速、节气门开度、冷却水温等信号，并加以处理后控制其旋转角度，引导气流偏转产生涡流，调节涡流比，实现涡流控制，促进汽油蒸发以及与空气的均匀混合，提高燃烧效率。 10、可变进气控制系统 可变进气控制系统从增加进气量、提高进气效率的角度出发提高发动机动力性和经济性。有两种类型：可变流通面积控制方式通过ECU控制安装在进气管道中的控制阀的旋转角度来改变其进气流通截面，满足不同工况对进气量的需求；可变流通长度控制方式由ECU控制进气管道中的控制阀来调整进气管的长度。 11、进气温度预热控制系统 进气温度预热控制系统通过调节低温起动时的进气温度来促进汽油蒸发，改善排放性能。预热方式主要有排气管预热、水温预热和正温度元件（PTC）预热3种型式。 12、燃油蒸发电控系统 广泛应用的是活性炭罐蒸发电控装置。停车期间，利用活性炭罐吸收汽油蒸气，防止向大气扩散；发动机运行后，ECU控制活性炭罐与进气管之间的导通，利用进气真空度将活性炭罐中吸附的汽油蒸气吸入进气管，这样可有效防止汽油蒸气的外逸，降低 HC的排放污染。 13、曲轴箱强制通风电控系统 曲轴箱强制通风电控系统由ECU根据节气门位置信号、转速信号等控制强制通风阀，从而实现曲轴箱内气体与进气管之间的导通，将气缸中经活塞环间隙渗入曲轴箱内的气体再次循环进入进气管中，以减少该部分气体直接排向大气造成的污染。 14、二次空气喷射系统 二次空气喷射由ECU控制二次空气喷射气道的导通，将空气引入催化转换器中，实现对NOx、CO、HC的转变。目前与催化转换器配合使用。随着研究的深入，出现了许多新技术。如停缸控制可根据负荷的不同要求，停止部分气缸的燃油供给与点火控制，减少浪费，提高发动机效率；再如加速踏板电控系统，可避免机械式加速踏板因为磨损而产生的误差，增加控制精度。 （二）汽车底盘、车身电控技术的发展 汽车底盘作为汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到整个汽车的综合性能。底盘综合控制系统包括电控自动变速器（ECAT）、防抱死制动系统（ABS）与驱动防滑系统（ASR）、电子转向助力系统(EPS)、自适应悬挂系统(ASS )、巡行控制系统（CCS）等。 1、电控自动变速器 电控自动变速器可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数，经计算、判断后自动地改变变速杆的位置，按照换档特性精确地控制变速比，从而实现变速器换挡的最佳控制，得到最佳挡位和最佳换挡时间。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统，已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法。 2、防抱死制动系统与驱动防滑系统 汽车防抱死制动系统是在汽车安全上的最有价值应用。通过感知制动轮瞬时的运动状态，控制防止汽车制动时车轮的抱死，以保证汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，提高行车的安全性。驱动防滑系统是汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展，两系统有许多共同组件。利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑，打滑时控制元件便通过制动或油门降低转速，使之不再打滑。 3、电子转向助力系统 由转矩(转向)传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器以及蓄电池电源等构成。采用电动机与电子控制技术对转向进行控制，利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向，系统不直接消耗发动机的动力。电子转向助力系统提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。目前国内中高档轿车应用助力转向较多。 4、自适应悬挂系统 自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动、适时地调整悬挂的阻尼特性及悬架弹簧的刚度，以适应瞬时负荷，保持悬挂的既定高度，极大地提高了车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。 5、定速巡航控制系统 巡航控制是让驾驶员在长途行驶无需操作油门踏板就能保证汽车以某一固定的预选车速行驶的控制系统。将根据行车阻力自动调整节气门开度以调整车速在恒速状态附近。若路况变化可调节节气门开度以调节发动机功率达到相应的转速。该系统可以减轻驾驶员长途驾驶之疲劳，同时也可以得到较好的燃油经济性。 （三）车身电子安全技术的发展 车身电子安全系统包括自适应前照灯系统（AFS）、汽车夜视系统（N VS）、安全气囊（SRS)、碰撞警示与预防系统（CWAS）、轮胎压力监测系统（TPWS）、自动调节座椅系统（AA S）、安全带控制系统等，提高了驾驶人员和乘客乘坐的舒适和方便性。 1、自适应前照灯系统 自适应前照灯系统可在前照灯照明范围内，根据车身的动态变化、转向机构的动作特性等计算和判断汽车当前的行驶状态并对前照灯近光进行调整，在会车时自动启闭和防眩，有效降低驾驶者在夜晚弯路上行车的疲劳。一些日本高档轿车（如丰田）中已标配AFS系统。 2、汽车夜视系统 夜视系统是全天候的电子眼，通过一个起摄影作用的传感器来探测前方物体热量，再集中可以通过各种红外线波长的探测器上，后将辐射依次变换为电信号和数字信号，转换成图像显示给驾驶者，使其视力范围达到近光灯照射距离的3到5倍，大大提高了汽车行驶的安全性。 3、安全气囊 是常见的被动安全装置。在车辆相撞时，由电控元件用电流引爆安置在方向盘中央（有的在仪表盘板杂务箱后边也安装）等处气囊中的渗氮物，迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊，在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板间形成一个缓冲软垫，避免硬性撞击而受伤。 4、碰撞警示和预防系统 该系统有多种形式，有的在汽车行驶中，当两车的距离小到安全距离时，即自动报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离，有效地防止倒车事故发生。 5、轮胎压力监测系统 轮胎压力监测系统通过连续地监测轮胎的压力、温度和车轮转速，能够自动地为驾驶员发出警告，以保持适宜的轮压，可以减小轮胎的磨损、降低油耗、保证汽车的行驶稳定和安全性。 6、自动调节座椅系统 该装置通过传感器感知乘坐人员的体态，并使座椅状态与之相适应，满足乘客的舒适性要求。是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物。

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汽车上电控技术的应用，提高了汽车的动力性、经济性、环保性、舒适性，与此同时，需要大量的先进的检测设备对汽车进行故障诊断。我们培养的学生将来走上工作岗位要会利用检测设备对车辆进行检测，并根据检测结果进行故障分析的。...www.wsdxs.cn/html/zhiye

毕业设计（论文）开 题 报 告 1 选题的背景和意义普通机床如果使用了很长时间坏了或要更新换代而弃之不用，则会造成资源和资金的浪费和损失。随之社会经济技术的发展，将普通机床改造成为数控化的高效机床是必须的。改造后的机床称为数控机床。其以高精度、高效率、高自动化和高柔性的特点，广泛应用到机械制造业等各个加工行业中[1]。1.1 选题的背景我国机床工业产值已进人世界第3 名，机床消费额在世界排名上升到第2 位，其中有80 % 左右的普通机床。据统计，美国、加拿大、法国、德国、日本、意大利和英国等7个主要工业国家，目前役龄在15 年以上的机床约占百分之四十左右。这些普通机床生产效率低、劳动强度大、加工精度低、不能加工复杂零件，面临淘汰的危险[2]。但数控机床却能很好的解决此类问题，但完全通过购置新的数控机床来替换普通机床，因成本太高而不现实，而且替代下来的普通机床闲置起来又会造成很大的浪费。数控机床高昂价格阻碍了企业的发展和数控的普及。而普通机床改造只需花费购买相同新机床30％以下的费用即可获得相同的使用效果，因此普通机床数控改造更能满足国民需要[3]。1.2 国内外研究现状及发展趋势我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破，但仍然存在很多问题。产品水平低，质量不稳定，尤其是可靠性不高；产品开发与消化吸收能力差；生产厂点分散，工艺装备落后，没有形成经济规模；数控系统的发展滞后于主机，成为制约数控机床发展的一个突出问题，其他相关配套产品基础也很薄弱；企业“大而全”、“小而全”的生产模式尚未打破[4]。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，且外方在许多高新产品的核心技术上具有掌控地位，我们对国外技术的依存度较高，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精度、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能实用数控机床基本上还得依赖进口[5]。2 研究的基本内容研究普通机床数控化改造设计，主要设计机床的总体改造方案和传动部件，以及控制部分原理图设计，进给传动部件装配图设计，步进电机驱动设计。使改造后机床满足加工零件要求的精度。改造后的机床要比改造前性能优异，加工进度高，生产效率高等优点[6]。2.1 基本框架1）完成数控化改造总体方案设计，包括机械部分和控制部分。2）传动部分的设计计算。3）控制系统部分原理图设计。4）X轴或Y轴装配图设计。5）控制程序中的一个模块设计。 图2.1电动机驱动的进给系统2.2 研究的重点和难点在整个设计中，数控化改造的总体方案设计最为重要，总体方案是改造的前提和关键。总体方案设计包括机械部分和控制部分，机械部分要考虑进给伺服系统的类型、进给传动方式以及执行机构的选择等等。控制部分要考虑数控系统的运动方式、数控系统CPU的选择等。数控部分一般直接选用一种数控系统，比如西门子、法兰克、广州数控等。这些问题要从机床的功能、加工精度及机床的经济型考虑。传动部分设计计算是个难点，传动部分设计计算主要是进给传动部件的计算和选型，进给传动部件又分纵向进给传动部件和横向传动部件。进给传动部件的计算涉及到脉冲当量的计算、切削力的计算、滚珠丝杠螺母副的计算和选型、同步带减速箱的设计以及步进电机的计算和选型。传动部件的计算与选型的正确与否，直接关系到机床的精度。传动部分的计算涉及到机械原理、机械设计、材料力学等，计算量大而且复杂，是设计的一大难点。2.3 拟解决的关键问题在普通车床数控化改造设计中遇到许多问题，齿轮传动和滚珠丝杠传动过程中，会产生间隙，为了保证加工的精度，要对齿轮和滚珠丝杠进行消隙处理。齿轮可以采用刚性消隙，低速级采用两片相同斜齿轮同小齿轮连接。滚珠丝杠可以通过圆螺母预紧进行消除间隙。要控制进给部件相应的运动，就要控制电机转速和转向，需要相应的电路设计和软件设计，才能驱动电机作各种运动。3 研究的方法及措施设计方案，纵向进给机构的改造：拆去原有机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座，配上滚珠丝杠及相应的安装位置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾，不占据丝杠空间。横向进给机构的改造：拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副，将滑动丝杆靠刻度盘一段（长216mm）锯断保留，拆掉刻度盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴承，换上滚珠丝杠副。将横向进给步进电动机和减速器通过法兰安装到横溜板后部的纵溜板上。车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。由MCS—51系列单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与放大器控制功率步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。（1）阅读大量的相关文献并进行充分的调研，了解目前工业上车床数控化改造中数字控制系统的开发所使用的各种类型和方法，了解各种方法的原理、步骤、优缺点。（2）传动部分设计计算。涉及到脉冲当量的确定、切削力计算等等。可以参考机械设计、材料力学等知识，查阅机械手册，得出各种参数，设计部件并验算。（3）画控制系统原理图和X轴装配图。控制原理图可以参考PLC控制，装配图参考UG和AUTOCAD制图，根据机床要求绘制出符合要求的装配图。（4）控制程序简单模块设计，可以用单片机来编程。如主轴的正转，主轴正转由8255的PAO来控制，有低电平信号来控制主轴正转，用单片机编制起来非常方便。4 预期成果完成上述的任务，改造出符合要求的数控机床，能够加工出符合要求的工件，最后应用于社会，配备于需要行业，解决工人与工业面临的问题。附加，文献综述、开题报告、外文翻译一份。数控机床控制部分原理图设计，X轴或Y轴装配图设计。总体方案的设计和传动部分的设计及说明，以论文形式出现在最后论文中，包括机械部分总体改造方案，进给传动部件各个部分的计算与验证，数控系统选择以及控制程序的一些模块设计等主要部件。毕业设计论文一份（一万字上）。5 研究工作进度计划1）2010.11.05-2010.1.07 完成文献综述，开题报告和外文翻译2）2011.2.15-2011.3.15 完成总体方案设计，机械部分和控制部分3）2011.2.16-2011.4.12 完成部传动部分设计计算4）2011.4.13-2011.5.03 完成控制部分原理图设计和X轴装配图5）2011.5.04-2011.5.15 完成控制程序的一个模块要求6）2011.5.16-2011.5.28 整理说明书及其修改7）2011.5.29-2011.6.07 打印及准备答辩参考文献顾建辉，任开立．谈改造数控车床的质量控制[J]．黑龙江科技信息，2010，（23）：4．沈景南．普通车床系统的数控改造研究[J]．广西轻工业，2010，（06）：69-71．张俊纪，姜力．普通车床的数控改造[J]．新疆石油科技，2010，19（04）：35-36．张流．我国数控机床现状与市场需求[J]．机电新产品导报，1995，（04）：10．屈平．国内数控机床现状简析及建议[J]．装备机械，2005，（03）：10-13．张忠捷．普通机床数控化改造的优点和方法[J]．机械管理开发，2008，23（04）：74-78．

江苏省交通技师学院JIANGSU COMMUNICATION TECHNICIAN COLLEGE毕 业 设 计 (论 文)汽车转向系统检测与维修 Testing and Maintenance of Auto Steering System系 名： 车辆工程系 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 年 月 目 录第一章 汽车转向系统的历史与组成 11.1 汽车转向系统的历史 11.2 汽车转向系统的组成 11.2.1 转向操纵机构 21.2.2 转向器 31.2.3 转向传动机构 4第二章 汽车转向系统的分类 42.1液压助力转向系统 52.2电控液压助力转向系统 52.3电动助力转向系统 62.4线控转向系统 7第三章 汽车转向系统检测与维修 73.1转向沉重 73.1.1 故障现象 73.1.2 故障原因及处理办法 83.2方向盘自由行程过大 83.2.1 故障现象 83.2.2 故障原因及处理办法 83.3转向轮抖动 93.3.1 故障现象 93.3.2 故障原因及处理办法 93.4助力转向机构检测与维修 9结论 11致谢 12参考文献 13 汽车转向系统检测与维修 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职称：摘要 汽车转向系统是汽车相当重要的组成部分，对汽车的操纵稳定性起着非常重要的作用，从最早的纯机械的转向系统到现在的电控转向系统，他们各自的优点也有各自的缺点。 文论述了汽车转向系统的分类，包括机械式转向系统，液压式转向系统，电控液压式助力转向系统和电控助力转向系统及线控转向系统。并简单的介绍了他们各自的工作原理，以及优缺点。最后对汽车转向系统经常出现的故障进行了分析，尤其是助力转向机构的检测与维修。关键词： 汽车 转向系统 检测 维修Testing and Maintenance of Auto Steering SystemAbstract The steering system is a very important part of the car. It plays a very important role in the handling and stability of the car. From the earliest mechanical steering system to the electronically controlled steering system, they have their own advantages and disadvantages. This article main discusses the classification of automotive steering systems, including mechanical steering system, hydraulic steering system, electronically controlled hydraulic power steering system and electronically controlled power steering system and by-wire steering system.And introduce their working principles as well as the advantages and disadvantages. Finally, the steering system failures are analysed, especially in the detection and repair of the assistance steering bodies.Key words Automobile Steering System Testing Maintenance 汽车转向系统检测与维修引言汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。一个完整的转向系统包括转向操纵机构，转向器和转向传动机构，根据转向器的不同又分为机械转向系统和动力转向系统。本文系统的分析了转向系统的各自的组成以及他们的故障检测与维修，为以后人们对汽车转向系统的研究提供了一定的参考。第一章 汽车转向系统的历史与组成1.1 汽车转向系统的历史汽车在行驶过程中，需要驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一定专设的机构，使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，称为汽车转向系统。因此，汽车转向系统的功用是保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。最好的转向系统为纯机械系统，由于机械系统在转向阻力非常大时，驾驶员需要很大的放线盘转向力，频繁的转向会使驾驶员感觉劳累。后来出现了液压助力转向系统，它能较好的帮助驾驶员解决转向劳累的问题，但是它不能较好的协调转向轻便和转向路感之间的矛盾，而且在能耗方面表现的不是很好。随着电子技术的发展，出现了电控液压助力转向系统，它用电机代替了液压助力转向系统中的发动机，能较好的解决了能耗的问题，而且也解决了转向轻便和转向路感之间的矛盾。但是电控液压助力转向系统中液压油的泄漏和液压系统的能耗的问题也一直没有解决掉。目前应用前景最好的是电控助力转向，它真正实现了按需转向。1.2 汽车转向系统的组成汽车转向系统主要由转向操纵机构，转向器和转向传动机构组成。1.2.1 转向操纵机构转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。主要由转向盘，转向管柱和转向传动轴等组成。下图1为某款汽车的转向操纵机构与转向器的布置图。 图1东风EQ1090E型汽车转向操纵机构与转向器布置图Fig1 The Dongfeng EQ1090E vehicle steering control mechanism and steering layout 1．转向盘转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接，转向盘上都装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。 2．转向轴、转向柱管及其吸能装置 转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量。Mazda 6轿车转向柱管吸能装置的工作原理是：发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压扁，吸收了冲击能量。此外，转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后，转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向柱管吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形，吸收冲击能量。1.2.2 转向器1.转向器的传动效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。 （1）正效率功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉杆或摇臂）输出的情况下求得的传动效率称为正效率，显然，正效率越高越好。（2）逆效率功率由转向传动机构输入，由转向轴输出的情况下求得的传动效率称为逆效率。（3）可逆式转向器逆效率很高的转向器称为可逆式转向器。其特点是路面传到转向传动机构的反力很容易传到转向轴和转向盘上，利于汽车转向结束后转向轮和转向盘的自动回正，但也能将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。常用于轿车、客车和货车。 （4）不可逆式转向器逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。不可逆式转向器使转向轮不能自动回正、没有路感。由于上述特性，在汽车上很少采用。（5）极限可逆式转向器逆效率略高于不可逆式转向器称为极限可逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，接近于不可逆式。采用这种转向器时，驾驶员有一定路感，可以实现转向轮自动回正，只有路面冲击力很大时，才能部分地传到转向盘。常用于越野车和矿用自卸汽车。2.齿轮齿条转向器齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构，适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用于轿车、微型货车和轻型货车。目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器。 3.循环球式转向器循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。常用于各种轻型和中型货车，也用于部分轻型越野汽车。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。4.涡杆曲柄指销式转向器具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。1.2.3 转向传动机构从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。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，使转向轮偏转，并使两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.转向传动机构的组成 转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。 2.转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。3.转向直拉杆转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。4.转向横拉杆转向横拉杆是转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。其特点是长度可调，通过调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束。第二章 汽车转向系统的分类汽车转向系统根据转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统的所有传力件都是机械的，主要由转向操纵机构，转向器和转向传动机构三大部分组成。上一章已经对其进行了分析。下面主要讨论动力转向系统。动力转向系统又分为，液压助力系统，电动助力转向系统和线控转向系统。2.1液压助力转向系统1.常压式液压助力转向系统其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，系统工作管路中总是保持高压。2.常流式液压助力转向系统其特点是转向油泵始终处于工作状态，但液压助力系统不工作时，基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。2.2电控液压助力转向系统在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统，使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量（或角速度）有关，还与车速有关，就形成了电控液压助力转向系统。与传统液压助力转向系统相比，增加了液压反应装置和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力，通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。下图2为电控液压助力转向系统的示意图。 图2电控液压助力转向系统示意图Fig2 Electronically controlled hydraulic power steering system diagram2.3电动助力转向系统直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元（ECU），ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。下图3为电动助力转向系统示意图。 图3电动助力转向系统示意图Fig3 Electric power steering system schematic 目前应用前景最好的也是电动助力转向系统，相比其他几种转向助力系统有下列的优缺点。1.优点（1）效率高、能量消耗少；（2）系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的“路感”好；（3）结构简单，质量小；（4）系统便于集成，整体尺寸减小；省去了油泵和辅助管路，总布置更加方便；（5）无液压元件，对环境污染少。2.缺点（1）直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；（2）减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要；（3）使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加了系统的成本。2.4线控转向系统线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况，通过数据线将信号传递给车载电脑，电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力，使转向轮偏转相应角度实现转向。下图4为线控转向的组成示意框图。 图4线控转向组成示意框图Fig4 By-wire steering system diagram第三章 汽车转向系统检测与维修汽车转向系的性能直接关系到汽车行驶的稳定性和安全性。汽车在长期的运行中，前桥和转向系各零件会发生各种耗损，如磨损，变形，裂纹和车轮定位角改变。这些都会破坏正常运行，使汽车在行驶中，发生不同程度的转向沉重，方向不稳，行驶跑偏，前轮摇摆等故障。这将增加驾驶员的劳动强度，甚至影响到安全行驶，所以一定要重视转向系的维修与调整。常见的故障包括：转向沉重，转向盘自由行程过大和转向轮抖动。3.1转向沉重3.1.1 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，甚至打不动。3.1.2 故障原因及处理办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：（1）转向轮轮胎气压不足，应按规定充气。（2）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。（3）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。（4）转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小，应予调整。（5）转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。（6）转向器壳体变形，应予校正。（7）转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应予修理。（8）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。（9）转向节主销与转向节衬套配合过紧或缺油，或转向节止推轴承缺油，应予调整或添加润滑脂等。3.2方向盘自由行程过大3.2.1 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。3.2.2 故障原因及处理办法转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动轴中—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：（1）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。（2）转向盘与转向轴连接部位松旷，应予调整。（3）转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷，应予调整。（4）纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予调整或更换。（5）纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予调整或更换。（6）转向节主销与衬套磨损后松旷，应予更换。（7）车轮轮毂轴承间隙过大，应予更换等。3.3转向轮抖动3.3.1 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。3.3.2 故障原因及处理办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：（1）转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或更换轴承。（2）转向轮使用翻新轮胎，应予更换。（3）两转向轮的定位不正确，应予调整或更换部件。（4）转向系与悬挂的运动发生干涉，应予更换部件。（5）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。（6）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。（7）转向器在车架上的连接松动，应予紧固。（8）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。（9）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。（10）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。3.4助力转向机构检测与维修大多数中级以上的现代轿车，为同时满足转向省力和转向灵敏度的要求，普遍采用液压式动力转向系统。按时和正确的维护是转向系统能正常工作，减小故障和延长使用寿命的主要手段，是保证行车安全的重要措施之一。1.油液的及时补充和更换（1）经常检查储液罐的液面高度是否在油位标志的范围。检查时要注意热和冷标志。如果发现油液面高度低于规定标志时，要及时补充。还应该经常注意观察油液中是否有泡沫，有则说明系统内有空气或者液面太低，要排气或者补充油液。油液在使用和存放过程中，其品质会不断下降，严重时会直接影响转向系统的工作，甚至引起故障。故必须保障使用保质期内的油液，并按照油液使用说明书规定的行驶里程定期更换。必须使用指定的油液，不能随意更换。同时注意不能将两种不同的油液混合使用。（2）油液的排放和加注。把车水平停放，顶起前桥，支撑好汽车，是方向盘处于中间位置，打开储液罐的盖，排出罐内油液。（3）系统排气的方法。如发现系统内有空气，或者更换油液和维修液压回路时，应对系统进行排气。方法如下：把车水平停放，顶起前桥，支撑好汽车。将油液补充到标定范围，如发现下降，应及时补充足。重新接上高压线，启动发动机并使之怠速运转，将方向盘回转到左右极限位置数次，在这过程中，注意观察液面位置。2.动力转向系统的检查（1）方向盘的检查检查自由间隙。在发动机熄火，方向盘处于中间位置时，用拉力计沿方向盘的切线方向施加5N的拉力，检查方向盘的自由间隙，标准值为25-50mm。如不符合，检查转向器齿轮的啮合间隙和传动机构球头的间隙。检查回正性能。此项检查需在宽阔的场地路试，实验前应确保轮胎气压正常。首先慢性，分别向左，向右轻轻地小角度转向，检查左右转向力有无明显的不同及方向盘的回正情况，不正常则维修。如果正常，以35km/h的速度行驶，将方向盘顺（逆）时针转过90°，1-2s后放开方向盘，如果回正度超过70°，说明其回正性能良好。检查原地转向力。将汽车停于硬质的平面上，确保轮胎气压符合要求，使方向盘处于中间位置。起动发动机，使之怠速运转。用拉力计顺时针和逆时针分别拉动方向盘115度，切向力应小于37N。如果拉力过大，则检查油泵的皮带是否过松，损坏，油液是否不足，系统内有无空气，软管是否扭曲等。（2）系统油压的测试油压测试的目的是检查液压系统及其主要元件的性能。在测试之前，应确保油泵的驱动装置是正常的。检测时，在油泵出口与转向器进口之间连接专用的测试工具，连接顺序为油泵出油口-压力表-关闭阀-转向器进油口。起动发动机，对系统进行排气，并把油液补充到标志范围，原地左，右转动方向盘几次，使油温升高到50-60℃，然后让发动机怠速运转，依次做下面的检查。检查油泵的输出压力。关闭阀门，此时表上的压力即为泵的输出压力，标准值不小于8MPa。如果过低，说明油泵内部泄露严重，应大修或更换油泵。检查不同转速下系统的压力差。完全开通阀门，提高发动机转速，分别记录发动机转速为1000r/min和3000r/min时的压力值，两者之差应小于0.15MPa，如果不符合，则应维修或更换流量控制阀。检查无负荷时的压力。完全开通阀门，此时系统处于无负荷状态，压力值标准为0.8-1MPa。油压如果过大，说明液压系统内部有堵塞。检查方向盘极限位置的压力。完全开通阀门，原地分别向左和向右转动方向盘极限位置，此时表上的压力值不应小于8MPa，如果压力过小，说明转向器内漏严重，需要大修或者更换。转向压力开关的检测。油泵上安装有一路开关，其作用是，当汽车在发动机怠速或者低速转弯时接通，提高发动机的怠速转速。使发动机熄火，拨开压力开关的接头，在油泵的插座上连接欧姆表，再重新起动发动机。逐渐关闭阀门，使油压升高，然后观察开关接通时的压力值是否为115-210MPa，逐渐打开阀门，使油压降低，然后观察开关接通时的压力值是否为107-112MPa。如果有一项不符合，更换开关。压力检查完后，拆下专用测试工具，接好油管后，要注意重新给系统排气，补足油液。 结论论文分析了不同种类汽车的转向系统，以及他们各自的工作原理和优缺点。最后分析了转向系统的常见故障，对不同的故障现象提出了各自的解决办法。论文在最后对液压助力转向机构的故障进行了特别的分析。致谢在学院学习生活的三年里，我在各位老师孜孜不倦地教诲下，通过自己的努力，顺利完成了大学三年的学习任务。首先，应当感谢学院的各级领导给我们营造了良好的学习氛围和舒适的生活环境，以及对我们学业上的重视与关怀，特别是对本次毕业设计给予了大量人力、物力的支持。在本次毕业设计中，我的指导教师严谨细致、不辞辛劳和精益求精的教学态度，使我深受感动，这对我在本次毕业设计中取得的成绩起了决定性的作用，在此致以衷心的感谢。当然，也要感谢在设计中关心帮助过我的各位同学。我知道我的这次设计还存在着许多缺陷和不完善的地方，将会在今后的生活和工作中不断的去学习。参考文献[1] 丛树林,张彬.汽车底盘构造与维修[M].北京：人民交通出版社.2011.[2] 陈德阳.汽车底盘构造图册.北京：人民交通出版社.2010.[3] 蔡兴旺.付晓光.汽车构造与原理(上册)[M].北京：机械工业出版社.2010.[4] 蔡兴旺.付晓光.汽车构造与原理(下册)[M].北京：机械工业出版社.2010.[5] 屠卫星.汽车底盘构造与维修[M].北京：人民交通出版社.2010.[6] 李家本.汽车底盘构造与维修实训[M].北京：中央广播电视大学出版社.2010.[7] 宋年秀,王东杰,刘超.图解汽车底盘构造与拆装[M].北京：中国电力出版社.2008.[8] 图解新型汽车底盘构造与拆装[M].北京：机械出版社.2011.[9] 黎亚洲.汽车底盘构造与维修图解[M].北京：电子工业出版社.2009.[10] 刘文苹.汽车底盘构造与检修[M].北京：化学工业出版社.2010.[11] 张立飞,赵健.汽车底盘构造与维修[M]. 北京：北京理工大学出版社.2010.[12] 黄华友.汽车底盘构造与维修[M].北京：电子工业出版社.2010.[13] 孔令来.汽车底盘构造与维修[M].北京：机械工业出版社.2010.[14] 王家青.汽车底盘构造与维修[M].北京：人民交通出版社.2011.