汽车车轮动平衡机工作原理及其检测方法的改进

一
测试 ， 并 对 车 轮 不 平 衡 点 的 不 平衡 量 予 以校 准
竹
／ 一 — ＝ Ｆ ‘ ｓ ｉ ｎ ０，
／ ，
ｒ
＼ ｆ ／ ／ ＝ Ｆ‘ （
／／
。
、 ０
＼
＼
段时间后 ． 一 定 要 对 车 轮进 行 动平 衡 检 测
《 计量法》 明 确 了 车 轮 动 平衡 机 属 于 国 家 依 法 管 理 的计 量 器 具 ．测 量 ｍ 的 数据 是 否准 确 可 靠 直 接 关 系 到 车 辆 的行 驶 安 全 为 了 保 证 广 ‘ 大 人 民 群 众 的 生 命 财 产 安全 ． 确 保 车 轮 动 平 衡 机 检 测 出的 数 据 准 确 可 靠 ． 计 量
－ Ｌ
以上分析可知 ： 静平衡 的车轮不一定是 动平衡的 。 但动
平 衡 的 车轮 一 定 是 静 平 衡 的 因此 ． 国家 对 车 轮 必 须 进 行动平衡检测 ， 以确 保 车 辆 行 驶 安 全 。
弋
弋
１ 一
Ⅳ．
Ｄ＇ ／ ￣ Ｉ
厂 、
／ ， ｎ
ｒ ’ １
图ｌ
对 于静 不 平 衡 车 轮 ． 其车轮质心与其几何 、 旋转 中 心 不 重 合 ．车 轮 旋 转 过 程 中 在 不 平 衡 点 产 生 惯 性 离心 力 现将车轮逆时针旋转３ ６ ０ ｏ 分析各点惯性离心 力的 情 况 ，假 设 车 轮 的 几 何 、旋 转 中心 为０ 点 （ 即 坐 标 原
量 到车轮旋 转中心 的距离 ．一般平衡块安装在轮辋边 缘． 所 以ｒ ＝ ｄ ／ ２ ， ｄ 是被 测车 轮轮辋 直径 ， 可查 看轮胎 代
号读 取
２ Ｆｌ
ｍ
２ Ｆ２
Ｏ ） ． ２ Ｆ Ｏ ｇ ＂ ｄ
ｗ Ｚ ｒ
０ ９ ＂ ７ ＂
’ ｍ 一
二、 动 平 衡 机 标 准 转 子 和 试 重 砝 码 应 改进 １ ． 标 准 校验 转 子
ｒ
同一作 用半径ｒ 的相反 方 向（ ０ ＋ １ ８ ０ ￣ 、 ０ ） 上 配 上 相 同
厂 、
—
／
质 量 的ｍｔ １ ＝ Ｄ ＇ ／ ＂ ｌ 、 ｍ ２ ＝ ｍ２ ，形 成 一 个 与ｍ１ 、 ｍ２ 相 反 方 向 的
平衡转矩 ， 此 时 的 车 轮处 于 动平 衡 状 态 （ 见 图２ ） 。经 过
１ ． 车轮 静 平衡 和 车轮 静 不 平衡
车轮 静 平 衡 是 一 种 理 想 的 状 态 ．要 求 车 轮 质 心 与 其几何 、 旋 转 中心 重 合 。 简单的检验方法是 ： 支起 车 轮 ， 将轮轴调至水平 ． 调整好轮毂轴承的松紧度 ． 用 手 轻 转
距 车 轮 的 几何 、 旋 转 中心 的距 离ｒ 成正 比． ． 离心 力 可分
解 为 水 平 分 力 ＝ Ｆ ｃ ｏ ｓ ０ ￣ ｌ ｌ 垂 直 分 力 ＝ Ｆ ｓ ｉ ｎ ０ 在 车 轮 旋
车轮 ． 待其 自然停转 ． 此时在车轮离地最低点作一个记 号 重复试验多 次． 如果每次离地最低点相 同 ， 证 明车
轮存 在静 不平 衡 ． 如果 每 次 试 验 自然 停 转 位 置各 不 相 同． 则证 明 车 轮 是 静平 衡 在 实 际 生 活 中 ．不论 是 新 制 造 的 还 是使 用 中 的 车 轮 都 存 在 车 轮 静 不 平 衡 和 动 不 平 衡 问 题 ，这 就 需 要 利 用 车轮 动 平 衡 机 对 车 轮 不 平 衡 质 量 及 相 位 的大 小 进 行
支架 和底 座内的传感器 传感 器变成的电信号控制频
间灯 闪 光 ， 以 指示 车 轮不 平 衡 点 位 置 ． 并 由 输 入 指 示 装 置 指 示 不 平 衡 质 量 和相 位
在实 际使用动平 衡机对 车轮作动平衡 试验 时 ． 动
平衡 机检 测 出来不 平衡 点 的相 位 是０ ～ ３ ６ ０ ￣ 中任 意一 点。 为提 高动平 衡机 相位 的校 准能力 ． 应将 校 验转子 的Ａ、 Ｂ 校 准平 面轴 向的ｌ ２ 个螺 孔 （ 相 位差 ３ ０ 。 ） 设 计成
、
汽 车 车 轮 动 平 衡 机 的 工 作 原 理
，
角． 不 平 衡 点 质 量 为 ｍ． 车 轮旋 转 角速 度 为 ． 车 轮 转 速
为 ｎ． ∞＝ ２ ７ ｎ， 离心 力的方 向与车 轮的切线 垂直 ， 如 ｌ 所 示 根 据 圆周 运 动 离 心 力Ｆ ＝ ４ ， ｒ ｒ ２ ｍｒ ｎ ． 可以看ｌ 叶 Ｊ ． 离心 力Ｆ 与 车 轮 转 速ｎ、 不 平 衡 点 的 质 ｍ、 不 平 衡 点 的 质 量
（ ２ ） 动不平衡 现在 以硬支撑平衡机为例来分析离车式车 轮动平
万方数据
技术篇
ｌ Ｉ 校 准 与 测 试
ｌ ● Ｉ
３ ６ ０ 。 任 意一 点 。
２ ． 试 重砝 码
首先应 熟悉 每个试重 砝码 （ ５ ｇ 、 １ ０ ｇ 、 ２ ０ ｇ、 ３ ０ ｇ 、 ４ ０ ｇ 、 ５ ０ ｇ 、 ６ ０ ｇ 、 ８ ０ ｇ 、 １ ０ ０ ｇ 、 １ ２ ０ ｇ ） 的 几 何 形 状 是 由大 圆 柱 和小
静 平衡 的车轮 在高 速旋 转 时可 能产 生不 平 衡转 矩， 出现动不 平衡 ， 使 车轮产 生摆振 。 在 车轮的Ａ、 Ｂ 两平面 内有 两不平衡点 ．作用半径
相同（ ｒ ） ， 相 位相反 （ 、 ０ ＋ １ ８ ０ 。 ） 的 两 质 点ｍ。 、 ｍ ， 车 轮 是 静平衡 的 ． 当 车 轮旋 转 时 ． 两 质 点产 生 的 离 心 力 形 成 力 偶。 使 车 轮处 于 动不 平衡 。 如果 车 轮是 转 向 轮 。 那 么 在 力 偶 的作 用 下 转 向轮 就会 绕 主销 左 右 摆 动 。 如 果 在ｍ 、
力． 由相应传 感器转换成 电信号后测 出． 根据物体平衡
ｂ
条件 ， 力 和力 矩 的平 衡 条件 有 ：
∑ｊ ０ ， Ⅳｌ 一 Ⅳ ＋ Ｆ ｌ ＋ Ｆ ２ ＝ ０，∑ ｌ ＝ ０， Ｎｌ ｃ — Ｆ ｌ ａ — Ｆ ２ （ ｎ ＋ ６ ） ： ０
图２
３ ． 车轮 动 不 平衡 检 测 方 法
Ｆ ￣ ＝Ｆ－ ｓ ｉ ｎ ０
图５
＼
的 夹 角 为日 ． 离 心 力 为Ｆ ． 与 主 轴 不 垂 直 。离 心 力 可 分 解 成两个 分 力 ： 一个垂 直于 主轴分力Ｆ ｅ ｏ ｓ ０ ： 一个 滑 主 轴
，
方 向分 力 Ｆ ｓ ｉ ｎ Ｏ ．该 分 力会 影 响动 平 衡 机 的 校 准 结 果 只有 当 ： ０ 。 时， Ｆ ｓ ｉ ｎ Ｏ ＝ ０ ． 沿 主轴方 向分力为零 ． 才 不 会
达 到最 大值 ． 使车轮上下跳动 ， 引起 车 轮摆 振 。 水 平 分
力Ｆ： Ｆ ｃ ０ ｓ ０ 有 两 次 落 存 通 过 车 轮 中心 的水 平 线 上 ， ‘ 次
在 ： ０ 。 ， 一次在０ ： １ ８ ０ 。 ， 方向相反 ， 均达 到最大值 ， 使 车 轮前后窜动 ． 造 成 前轮 摆 振 。 当左 、 右 轮 的不 平衡 点 的
（ １ ） 静 不 平 衡
安装在特制平衡轴或平衡机转轴上 的车轮 ．如果
不平衡 ． 在 自 由转 动 状 态 下 ． 其 不 平 衡 点 处 于最 下 面 的
位置才能保持静止状态 ． 给车轮不平衡点配重平衡后 ．
车轮停于任一位置 。 利用 物 体 平衡 原 理 ， 可 测得 车 轮 的 静 不 平 衡 点 的 质 量 和 相 位 车 轮 平 衡 机 检 测 车 轮 静 不 平 衡 的 原 理 就 是 支 承 离 地 面 的 车 轮 如 果 不 平 衡 ．车 轮转 动 时 产 生 的上 下 振 动 通 过 转 向 节 或 悬 架 传 递 给 检 测 装 置 的传 感 磁 头 、可调
，
ｍ ｌ
ｍ ２
ｍ ｊ ｍ ２
１ ． １ ． ● ● ● ／ Ｚ ｏ ￣ ｔ ＂ 士 ｏ ● ●
ｍ ２ ｍ １ ， ｍ ２
图３
设有不 平衡 质量 。 、 ｍ ，集 中在 两侧轮辋 的边缘
处， 且在 同一方 向 ， 车 轮 旋 转 时 质 量 ｍ。 、 ｍ 产 生 的离 心 力 为 、 ， Ⅳ 。 、 Ⅳ ２ 为 平 衡 机 主 轴 左 右 支 撑 测 得 的 动 反
技术篇
Ｉ 校 准 与 测 试
汽车车轮动平衡机 工作原理及其检测方法的改进
口 张 建 平
近 几 年 ．随 着我 国 汽 车行 业 的 飞速 发 展 和 汽 车 技 术水平的提高 ． 汽 车 可 行驶 速 度越 来 越 高 ． 车 轮 不 平 衡 对 汽 车 安 全 性 能 的 影 响 也 越 来 越 大 车 轮 不 平 衡 产 生 的 不 平 衡 力 的 大 小 和 方 向在 不 断 变 化 ．一 是 整 车 有 上 下跳动的趋势 ． 引起垂直方向的振动 ． 影 响 汽 车 行 驶 平 稳性 ： 二 是 引 起 转 向轮 横 向 摆 动 ． 影 响 汽 车 操 纵 稳 定 性 和 行 驶 安 全 更 严重 的还 会 造 成 轮 胎 、 转 向及 传 动 系 统 零 部 件 的 冲击 和 磨 损 ． 缩 短使 用 寿命 因此 ． 汽 车 使 用
万方数据
校准与测试
质量相 互处于１ ８ ０ 。 位置 时 ． 前轮摆振最为严重
２ ． 车 轮 动 不 平 衡
Ｉ 技 术 篇
衡机 的工作原理 ， 硬支撑是指支撑刚度很 大 ． 车轮支撑
系统 振 动 很 小 ， 车 轮 的惯 性 力 可 以 忽 略不 计 。 平 衡 机 主 轴 长 为 ， 并 且 ＞ 叶６ ＋ ｃ 。 其中： 口 是 被 测 车
点） ， 不 平衡 点 的坐 标 为 （ ｒ ， ） ， ｒ 是 不 平 衡点 的 质量 距 车