汽車車輪動(dòng)態(tài)平衡研究

何宇棟 李希

摘要 汽車的車輪是汽車的重要組成部分，車輪是汽車完成其行駛基本功能的必備條件和基礎(chǔ)，尤其是汽車車輪在行駛過(guò)程中對(duì)汽車的影響。因此，汽車車輪的動(dòng)態(tài)性能直接影響著汽車的綜合性能，是很輛汽車性能的一個(gè)重要指標(biāo)。本文就汽車車輪的動(dòng)態(tài)平衡做簡(jiǎn)單分析和研究。

關(guān)鍵詞：汽車；車輪；動(dòng)態(tài)平衡；因素

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平有了顯著地提高，上世紀(jì)的手表、電冰箱、手機(jī)以及電視的興起和發(fā)展，到二十一世紀(jì)的電腦、智能手機(jī)、平板甚至還有近幾年的汽車購(gòu)買狂潮，汽車正在作為一個(gè)新的角色逐漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶，每家每戶擁有一輛汽車已經(jīng)不再是遙不可及的夢(mèng)想。但是，近幾年，私家車的增加也導(dǎo)致了交通事故的頻發(fā)，而在這些事故中很多是由于車輪的問(wèn)題引起的。所以汽車廠家在加大汽車產(chǎn)量的同時(shí)也加大了對(duì)汽車車輪的研究，特別是汽車車輪的動(dòng)態(tài)平衡研究。

1.影響汽車車輪平衡的因素及其危害

汽車的車輪主要是由輪胎和輪轂組成的，從表面上看車輪是一個(gè)完整的整體，但是畢竟在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)存在著一定的誤差，不可能達(dá)到理論上的理想狀況。其中車輪整體的質(zhì)量分布不均勻就是形成不平衡的重要原因。正如大家所知，在物理上，所有有質(zhì)量的物體在做轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于自身具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速的變化會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩，如果加上該物體質(zhì)量中心不在回轉(zhuǎn)中心處時(shí)，產(chǎn)生的力矩會(huì)導(dǎo)致影物體的不平衡狀態(tài)。與此相同的是汽車在行駛過(guò)程中也會(huì)發(fā)生這種情況，出現(xiàn)車輪抖動(dòng)、方向盤震動(dòng)等現(xiàn)象，這樣久而久之會(huì)造成車輛的損壞，縮短了汽車的使用壽命，輕者使輪胎產(chǎn)生波浪型磨損，影響車輛的穩(wěn)定性，重者會(huì)通過(guò)震動(dòng)使駕駛員產(chǎn)生疲倦，也可以導(dǎo)致在一個(gè)方向盤或整個(gè)車輛的擺動(dòng)以及導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的松弛；而靜態(tài)不平衡會(huì)令輪胎產(chǎn)生平斑現(xiàn)象。所以必須要進(jìn)行定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，延長(zhǎng)車輪的使用壽命，避免在高速行駛中產(chǎn)生車身顛簸，減少由輪胎引起的交通事故的發(fā)生。

汽車的不平衡狀態(tài)可以分為兩種，一種是靜不平衡，另一種就是動(dòng)不平衡。靜不平衡主要是指車輪在靜止時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的不平衡狀態(tài)，靜態(tài)的不平衡，可以由一個(gè)靜態(tài)的平衡檢測(cè)機(jī)進(jìn)行測(cè)量，在輪胎被放置在其垂直軸線上的非旋轉(zhuǎn)的主軸刀具，靠重力向下偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的量就是不平衡的幅值。由于本文篇幅有限，在此不做贅述。動(dòng)不平衡與靜不平衡剛好相反，就是汽車在行駛時(shí)的不平衡。如果要避免 車輛不平衡帶來(lái)的危害，就必須找出導(dǎo)致不平衡的原因，而可能導(dǎo)致車輪產(chǎn)生不平衡的原因具體如下：

（1）生產(chǎn)中生產(chǎn)工藝技術(shù)問(wèn)題：輪轂和制動(dòng)盤加工時(shí)軸心定位不準(zhǔn)，機(jī)械加工產(chǎn)生誤差大，在一些非加工面鑄造時(shí)由于人們的疏忽而引起的誤差，最后是在熱處理發(fā)生熱變形及冷加工時(shí)產(chǎn)生的冷變形，甚至在使用時(shí)的不恰當(dāng)操作使磨損程度不一致等都會(huì)使得車輪的質(zhì)量不均；

（2）零件輪轂螺栓本身質(zhì)量不均或者輪轂質(zhì)量分布不均勻，另外車輪徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)太大等也會(huì)造成車輪的不平衡；

（3）輪胎質(zhì)量分布偏差較大、形位誤差太大、使用過(guò)程中的變形或使用位置不同而產(chǎn)生的磨損不均、以及新舊輪胎同時(shí)使用等；

（4）并裝雙胎的充氣嘴沒(méi)有相隔180度，這是因?yàn)檩喬サ某錃庾焯幃a(chǎn)生的氣壓以及力的承受的與其他部位不同，如不將并裝雙輪的氣嘴相隔180，還有單胎的充氣嘴未與不平衡點(diǎn)標(biāo)記相隔180安裝，這些都可能誘發(fā)事故；

（5）在汽車的維修過(guò)程中，輪轂、輪胎螺栓、內(nèi)胎、襯帶、等拆卸后重新組裝成輪胎時(shí)，累計(jì)的不平衡質(zhì)量或形位偏差太大，破壞了原來(lái)的平衡。

2.汽車車輪的動(dòng)態(tài)平衡

汽車車輪的動(dòng)態(tài)平衡是安全形行駛的一個(gè)重要前提，而靜態(tài)平衡是動(dòng)態(tài)平衡的前提，這是因?yàn)閯?dòng)平衡一定是靜平衡，但是靜平衡不一定是動(dòng)平衡。動(dòng)態(tài)平衡是指在行駛過(guò)程中車輛的車輪要保持平衡，但是車的平衡還在很大程度上取決于車輛的使用情況，如果車在使用中一邊的輪胎承受的力要大于另一邊，則需要對(duì)此采取措施，以減少負(fù)荷較大的一邊車輪的使用。為避免和消除已經(jīng)發(fā)生的這種現(xiàn)象，人們通常是是車輪在動(dòng)態(tài)下增加配重以減輕這種不平衡，使車輪校正各部分的平衡，這就是所謂的動(dòng)平衡。除此之外也可以通過(guò)減震起到緩存的作用，增加乘員的舒適性，使車輛不要太顛簸。如果在行駛中發(fā)現(xiàn)車輛出現(xiàn)有節(jié)奏的震動(dòng)或者是波動(dòng)時(shí)，此時(shí)駕駛員就需要注意了，這很有可能就是不平衡，要及時(shí)做動(dòng)平衡，若不加以重視，可能會(huì)加速車輛的磨損和破壞，甚至?xí)l(fā)生交通事故。一般方法就是添加平衡塊，這種平衡塊是用鉛合金做成，以克為單位，計(jì)有5克、10克、15克等，但是千萬(wàn)不要小瞧這小小的質(zhì)量。平衡塊上有一個(gè)鋼勾，可嵌扣在輪圈邊緣上，當(dāng)車輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)是平衡塊就會(huì)產(chǎn)生很大離心力，這個(gè)力用以平衡車輛質(zhì)量不平衡等引起的動(dòng)不平衡。

之前已經(jīng)提到，動(dòng)平衡是指輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于多種因素和力所產(chǎn)生的非對(duì)稱的重量分布，這種動(dòng)不平衡通常是在速度較高的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)。所以，保證輪胎平衡非常重要的，它不僅有助于延長(zhǎng)輪胎的使用壽命和有利于車輛性能的正常發(fā)揮， 更能有效的保障駕駛員的生命安全。

總之，汽車車輪的動(dòng)態(tài)平衡在汽車的安全行駛方面有著十分重要的影響，加強(qiáng)駕駛員的安全行駛的意識(shí)固然是一個(gè)很好的切入點(diǎn)；另一方面也要加大汽車自身質(zhì)量監(jiān)督力度和加快新技術(shù)的研究應(yīng)用，尤其是車輪方面的動(dòng)態(tài)平衡的研究，性能好的汽車必然有一個(gè)好的平衡系統(tǒng)。此外，一輛車有一個(gè)好的平衡性能有著諸多的好處，首先可以給駕駛員增強(qiáng)駕駛舒適感，其次還可以減少汽油消耗，適當(dāng)?shù)脑黾虞喬ナ褂脡勖?，在行駛中保證車輛的直行穩(wěn)定性，進(jìn)而降低底盤懸掛配件的磨損，增強(qiáng)行駛安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]何榮. 概念開(kāi)發(fā)階段汽車車輪動(dòng)態(tài)載荷預(yù)測(cè)方法研究[D].吉林大學(xué)，2014

[2]孟凡一. 汽車車輪動(dòng)態(tài)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的研究[D].長(zhǎng)春理工大學(xué)，2013

[3]黃瑋. 汽車車輪動(dòng)載荷的研究[D].南京航空航天大學(xué)，2006

[4]韋傾. 車輪鋼制輪輞的有限元疲勞分析[D].廣西大學(xué)，2007