技师论文--城市公交车辆前桥及转向系故障的分析

摘 要

本文就城市公交车辆前桥及转向系故障为论点中心，从工作原理及故障成因分析两方面展开，通过在公交车辆上转向系的重要性，基本工作原理以及故障成因等方面，对城市公交车辆转向系的故障进行分析和如何处理方法进行论述。希望为大家以后修理车辆的前桥及转向系有所帮组，从而保证车辆行驶的安全性、舒适性、稳定性和经济性。

关键词： 前桥 前轮定位 案例分析

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城市公交车辆前桥及转向系故障的分析 ——前轮定位产生的故障分析

前 言

随着现代社会的高速发展，城市公共交通公司承担了主要的城市客运交通任务。城市公共交通公司车辆的安全性和可靠性是第一位的，因为这不仅关系到企业的形象和利益，更重要的是它关系到广大群众的利益和生命安全。

下面我们就公交车辆的前桥及转向系故障中因前轮定位产生的故障进行分析。

一、汽车转向系在城市公交车辆上的重要性

汽车转向系是为了保证车辆在行驶中，因道路的变化需要改变行驶方向而设计的一套机构。汽车转向系对于任何一辆汽车都是很重要的，特别是城市公交车辆则更加重要。

既然任何一辆汽车都不能没有转向系，那为什么说转向系对于城市公交车更加重要呢？

下面我们则通过以下的两点来说明：

（1）在中国现今的社会，经济发展的很快，越来越多的人购买了私人车辆，全国各大城市的汽车的保有量都在不断的上升。同时由于大多数城市的道路建设还很不完善，所以现在的道路就显得比较拥挤。这时车辆转向系的安全性、可靠性和灵活性就显得十分重要。

作为城市交通运输的主要工具——公交车，由于其车身大且大多数公交车的载客人数都较多，增加了汽车转向的阻力。因此车辆的转向是否轻便、安全和可靠这时显得十分重要。因为这关系到企业的利益和形象，同时也关系到广大群众的人身安全。

（2）为了满足城市经济发展的需求，现在我公司的车辆运营时间

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大都延迟了。这意味着驾驶员的工作时间延长了，同时车辆的使用时间也增加了。这样对人员和车辆都提出了更高的要求。在和大多数驾驶员的日常谈论以及观察中，发现驾驶员驾驶车辆时，对于车辆的转向性能要求很高。因为它直接关系到行车的安全。驾驶员对于转向沉重和转向摇头尤其反感，因为这意味着，驾驶员多付出几倍的体力和精力。这对于行车安全都是十分有害的。

综上所述，汽车转向系性能的好坏对于公交车辆则显得更加重要。 二、前轮定位的原理及作用

谈到了汽车的转向的问题，就不能不说说车辆的前桥以及前轮定位。因为汽车的转向系和前桥是密切相关的。

汽车前桥一般是转向桥。它能使装在前桥两端的车轮偏转一定的角度，以实现汽车转向。同时，它还承受和传递车轮与车架之间的垂直力、垂直反力及其产生的弯矩；水平方向的道路阻力，制动力及其产生的水平弯矩和扭矩。汽车在行驶过程中，车轮上的各种力均需经过车桥传递给悬架至车架，故转向桥首先应该有足够的强度和刚度。其次，应使转向传动机件的摩擦阻力尽可能减少；还应保持车轮具有正确的定位角和合适的转向角，从而保证汽车行驶的稳定性和操纵轻便性。

同时为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便性和减少轮胎与机件的磨损，转向车轮、转向节和前轴三者与车架的安装是保持有一定相对位置的。这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位，也叫前轮定位。它包括：主销后倾、主销内倾、前轮外倾及前轮前束四个内容。下面我们分别来谈谈这四个内容。

1、 主销后倾

主销装在前轴上后，其上端向后倾斜，这种现象称为主销后倾。主销后倾的作用是：保持汽车直线行驶的稳定性，并促使转弯后的前

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轮自动回正。

后倾角愈大、车速愈高，前轮的稳定效用也越强。但后倾角不宜过大，一般γ<3°。否则在转向时为克服此力矩需要在方向盘上施加较大的力。有些轿车和客车的轮胎气压较低，弹性较大，行驶时由于轮胎与地面的接触面中心向后移动，产生了附加力臂，故后倾角就可以减小，甚至减到负值（即主销前倾）。

主销后倾角的获得一般是前轴、钢板弹簧、和车架三者装配在一起时，使前轴向后倾斜而形成的。或在钢板弹簧底座后部加装楔形垫块而形成的。

此外，当钢板弹簧因承受载荷不同而挠度发生变化时，主销后倾角也将相应地改变。在使用和维修时，车架变形、钢板弹簧疲劳等都将使主销后倾角发生变化。

2、 主销内倾

主销安装到前轴上后，其上端略向内倾斜，这种现象称为主销内倾。

主销内倾角地作用是： （1）使前轮自动回正

由于内倾角愈大或前轮转角愈大，则汽车前部抬起就愈高，前轮的自动回正作用就愈加强烈，但是转向时转动方向盘费力（即外力要大），转向轮的轮胎磨损增加。反之，内倾角小或前轮转向角小时，前轮的自动回正作用也就愈弱、一般内倾角在5°～8°之间为宜。

（2）使前轮转向轻便

主销内倾后，使得主销轴线的延长线与路面的交点到车轮与路面的交点之间的距离缩短了，从而使前轮转向时，路面作用在前轮上的阻力矩减小，转向轻便；同时还可减小从转向轮传到方向盘上的冲击力。力臂愈小，转向愈轻便。但是过小后，方向不稳定，前轮易摇摆。

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主销内倾角是由前轴制造时使主销孔轴线的上端向内倾斜而获得的。在非独立悬架的转向桥上，主销内倾角是不能单独调整的。在使用中如果主销内倾角发生了变化，则主要是前轴在垂直平面内弯曲变形，或主销与销孔磨损过大等原因造成的。

综上所述，主销后倾和内倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶位置的作用。所不同的是：主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。因此，高速时主销后倾的回正作用大，而低速时则主要靠主销内倾起回正作用。此外，直线行驶时前轮偶尔遇到冲击而偏转时，也主要依靠主销内倾起回正作用。

3、 前轮外倾

前轮安装在车桥上时，其旋转平面上方略向外倾斜，这种现象称为车轮外倾。前轮旋转平面与纵向垂直平面之间的夹角，叫前轮外倾角。

车轮外倾的作用在于提高前轮工作的安全性和转向操纵轻便性。由于主销与衬套之间，轮轂与轴承等处都存在间隙，若空车时车轮垂直地面，则满载后，上述各处间隙将发生变化；前轮也因满载而产生变形，这就有可能引起车轮上部向内倾斜，出现车轮内倾。车轮内倾后，地面垂直反力便产生一个沿转向节轴向外的分力。此力使外轴承及其锁紧螺母等件的载荷增大，寿命缩短，严重时使车轮脱出。当车轮予留有外倾角时，就能防止上述不良影响，同时也能使车轮与拱形路面相适应，这对于行驶安全是有利的。此外，车轮外倾与主销内倾相配合还能使汽车转向轻便。

前轮外倾角大时，虽然对安全操纵有利，但是过大的外倾角将使轮胎横向偏磨增加，油耗增多。一般车轮外倾角为1°左右。

前轮外倾角是由转向节的结构确定的。当转向节安装到前轴上后，其转向节相对于水平面向下倾斜，从而使前轮安装后出现外倾。

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前轮外倾和主销内倾一样不能调整其大小。但使用独立悬架的车辆，有的可以调整。

4、 前轮前束

汽车两个前轮的旋转平面不平行，前段略向内束，这种现象称为前轮前束。左右两轮间其后方距离与前方距离之差称为前束值。各种车型对前束规定的测量部位不同；有的规定在轮胎内侧突出部位测量。有的规定在轮胎圆周面上测量；还有的规定在轮辋外缘上测量。

前轮前束的作用是：减小或消除汽车前进中，因前轮外倾和纵向阻力致使前轮前段向外滚开所造成的不良后果。前轮有了外倾后，当它向前滚动时就类似滚锥绕着滚尖滚动，其轨迹不再是直线向前，而是逐渐向外偏斜，但受车桥和转向横拉杆的约束，又不能任意向外偏斜，而只能是轮胎横向偏磨增加，轮轂轴承载荷增大。有了前束，车轮向前滚动的轨迹要向内偏斜。因此，只要前束和外倾配合适当，轮胎滚动的偏斜方向就会互相抵消，轮胎内外偏磨的现象也就会减小。如果前束过大或过小，轮胎偏磨仍会增加。

前轮前束可通过改变转向横拉杆长度来调整，一般汽车的前束值都小于8～12mm，（我公司的151D16底盘的前束值为3～6mm）检查调整时可根据规定的测量位置和测量方法使两轮的前后距离之差符合要求。

三、前桥及转向系故障案例分析 案例一

曾经我接触了公交的一辆（底盘型号是：CA151 D16）营运车辆，出现过一例比较奇怪的故障。该车在进行三保后（当时执行的是旧的保养制度），该车出现了方向摇头，并伴随着出现车辆制动向右单边（注：两前轮制动拖印长短一样）。经过询问驾驶员，该车在保养前并无此种现象出现，制动以及方向都很稳定。当时，维修人员只得更换

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了该车的左边前轮制动鼓。但是，试车时故障依然存在，并且没有任何好转。这时我们意识到，该车的故障是由于车辆在保养时更换前桥导致的，并不是两前轮制动力有差距造成的。但是，不知道为什么更换前桥会造成这样的故障。因为以前该种车型并没有发生此类的故障。

通过仔细查看该车的底盘，结果发现该车的前桥钢板销磨损严重，钢板销衬套已经磨损的没有了。我们讨论后认为该车的故障是由于钢板销磨损严重，造成了车辆摇头及制动单边。

我们知道，前轮定位中的主销后倾的作用是：保持汽车直线行驶的稳定性，并力图使转弯后的前轮自动回正。并且，主销后倾的角度是靠前轴、钢板弹簧、和车架三者装配在一起时获得的。当钢板销磨损以后，主销后倾的角度就没有了。车辆行驶时当然稳定性就很差，会出现车辆摇头的现象。另外车辆在制动时，由于制动鼓抱死，轮胎处于拖滑的状态。由于钢板销严重磨损，钢板就会形成纵向窜动，所以车辆就会出现单偏的故障。结果，我们更换的该车前桥的前后钢板销，该车的摇头以及方向单偏的症状消失。

案例二

第二个案例中的故障和上例故障症状相似,该车也是在经过三保后，出现车辆制动不稳定的现象（注：两前轮制动拖印长短一样），前轮制动忽左忽右的单边。有了上次的经验，我们还是检查了该车的钢板销的磨损情况，但是发现该车的钢板销磨损很小。并不像那辆车一样钢板销磨损严重。

由于该车的两前轮轮胎的花纹不同，且磨损也不同。于是，我们初步认为该故障是由于轮胎花纹以及磨损不同造成的。但是，在胎工更换符合标准的轮胎后，故障还是存在。这时，我们只得以试试看的态度重新更换了两前轮的制动鼓，并且更换了左右制动分泵。但是，故障还是没有消失。

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这时，我们感觉到这个故障不是左右制动力不同或轮胎花纹不同那么简单。于是，我们重新仔细检查车辆底盘的前桥部分。结果终于发现由于保养维修人员的粗心大意，在拧紧U型螺栓时，并没有让前桥工字梁上的钢板弹簧底座和钢板结合完全。这样一来，就形成了和那辆车同样性质的故障症状，即前桥的主销后倾角度不对，造成了车辆制动的不稳定。唯一的区别是：一个故障是自然磨损造成的，而另一个是人为造成的。故障原因找到后，我们就将U型螺栓全部松开，然后重新拧紧。再试车，结果故障症状消失。

通过这个实例，我们加深了对前轮定位重要性的认识。仅仅是因为主销后倾的失准，就给车辆使用的稳定性带来很大的隐患。同时大家对平时车辆零部件以及总成的装配有了新的认识，体会到了装配标准的重要性，知道了车辆零部件的装配是不能有半点马虎的。

案例三

这个案例的故障比较特殊，我们费了很大的力气才把原因找到。 这个故障的起因是这样的，该辆车（底盘型号是：EQ140～2）在经过正常的车辆四级保养后，出现了方向盘向右打正常，但是向左打方向重且向左打方向后，方向盘不能自动回正的故障。

由于，公交旧的车辆四级保养规定的维修项目是要更换车辆的前桥及更换方向机。所以，大家都感觉到很棘手。

首先，我们对前桥及转向机构进行了检查，发现前桥总成没有故障。横直拉杆松紧度正常。于是，大家一致认为是刚刚更换的方向机出现了故障。立即大家更换了一个修复好的方向机，结果故障依然没有消除。这时，机务科的技术员经过检查判断，第二次更换的方向机依旧有故障。因为他认为，在直拉杆不装的情况下，这个方向机向一个方向打到底，方向盘不自回（注：该技术员依据的是CA10～B型，蜗轮蜗杆式方向机的技术要求来判断的）。结果，维修人员到库房领取

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了一个全新的方向机总成。但是新的方向机装到车上后故障依然还在。这时大家都不知道该怎么办了。

于是，我们几个维修人员分析了一下。首先，前桥是总成组刚组装的，两个转向节的松紧度应该是相同的（通过实际检查前桥左、右转向节的松紧度相同），方向机又是更换的全新的总成。这样方向机和前桥都是正常的没有故障。通过大家这样一分析，思路就清晰了。能够造成方向一边重，一边轻的故障，就只有在转向连接机构上了。首先转向柱管的轴承是好的，因为如果轴承是坏的话，向左或向右打方向都会造成方向沉重。所以首先排除转向柱管的轴承有故障的可能。那么这样一来，故障只能出现在直拉杆或横拉杆上了。通过对横、直拉杆的拆检，发现横拉杆的左边球头磨损失圆且表面已经有突起，并伴随有金属表面脱落的现象。结果更换横拉杆球头故障消失。

长期以来，维修人员都认为球头装好后是固定的，所以平时有的球头的表面有磨损大家就把球头转动一个方向继续使用。这个观点是错误的，因为转动方向盘的时候，横、直拉杆球头是固定的。但是球头的钢碗是旋转的，这样一来球头和钢碗就在做相对运动。所以，球头表面磨损后转动一个角度再装入使用是错误的。这也表明，我们维修人员平时还需要认真思考一些问题。不能别人这样修车，自己也不经思考就这样干。这样维修车辆是不负责任的。

结 论

随着车辆使用的保养里程的增加，许多车辆在制动时，都不同程度的出现了制动不稳以及行驶摇头的现象。这就对我们维修人员提出了更高的要求。我们只有不断的学习维修技术和汽车理论并认真对待平时的车辆例保及一保，放弃那种“重修不重保养”的思想这样才能从根本上解决这类问题。

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通过对本次的论文，使我认识到汽车工业蓬勃兴起和飞速发展的今天，前桥及转向系故障检测服务将成为汽车维修业的重要项目。我要把汽车维修的最新知识和技术，收集，整理并进行传播。在此要感谢我的老师提供一些技术资料及答疑，以及同组人员的指导和建议。由于我的经验有限，难免有遗漏及不足，敬请各位专家、老师批评指正。

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参考文献

1．李仁光主编．汽车构造．北京：人民交通出版社，1988 2．李仁光主编．汽车修理．北京：人民交通出版社，1998 3．高延龄主编．汽车运输企业设计．北京：人民交通出版社，1999

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