汽车车轮动平衡机工作原理及其检测方法的改进

　　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，汽车使用一段时间后，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，测量出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，计量部门依据JJF1151-2006《车轮动平衡机校准规范》对各汽修企业以及4S店在用的车轮动平衡机依法进行校准。

　　一、汽车车轮动平衡机的工作原理

　　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测试，并对车轮不平衡点的不平衡量予以校准。

　　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360°分析各点惯性离心力的情况，假设车轮的几何、旋转中心为O点(即坐标原点)，不平衡点的坐标为(r，θ)，r是不平衡点的质量距车轮的几何、旋转中心的距离，θ为不平衡点与x轴的夹角，不平衡点质量为m，车轮旋转角速度为ω，车轮转速为n，ω=2πn，离心力的方向与车轮的切线垂直，如图1所示。根据圆周运动离心力F=4π2mrn2，可以看出，离心力F与车轮转速n、不平衡点的质量m、不平衡点的质量距车轮的几何、旋转心的距离r成正比。离心力F可分解为水平分力Fx=Fcosθ和垂直分力Fy=Fsinθ。在车轮旋转一周中，垂直分力Fy=Fsinθ有两次落在通过车轮中心的垂线上，一次在θ=90°，一次在θ=270°，方向相反，均达到最大值，使车轮上下跳动，起车轮摆振。水平分力Fx=Fcosθ有两次落在通过车轮中心的水平线上，一次在θ=0°，一次在θ=180°，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、右轮的不平衡点的质量相互处于180°位置时，前轮摆振最为严重。