浅析汽车车轮动态不平衡的原因及影响

欧益娥 李松

【摘 要】目前我国对汽车的使用日益增多，人们对汽车的性能要求也越来越高，而车轮是汽车行驶系的重要组成部分，在行驶过程中车轮的动态不平衡直接影响着汽车的综合性能，它是衡量汽车性能的一个重要指标。所以了解车轮动平衡和分析导致车轮动态不平衡的原因及其带来的影响具有重要意义。

【关键词】汽车；车轮；动态；不平衡；原因；影响

【中图分类号】U472.4 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2018）31-0083-02

随着经济社会的发展，人们的生活水平有了显著的提高，使用的汽车种类日益增多，对不同汽车作比较可发现，有的汽车在低速行驶时行驶平稳，但是车速增加到一定的程度后会产生剧烈振动，方向盘有失控感觉，而有些车在高速行驶时仍然保持平稳行驶，可达到制造厂规定的最高时速（轿车可达140-160km/h），而不会有明显车身振动发飘的失控现象，而这一区别主要是由汽车的车轮高速时是否能动态平衡决定的。若车轮的重心和旋转中心不重合，车轮在旋转时产生离心力，就会引起振动，对汽车造成很大影响。本文主要介绍汽车车轮动平衡的概念和分析动态不平衡的原因及其影响。

一、车轮平衡的概念

1.车轮静态平衡与静态不平衡。

车轮静态平衡是指车轮在静止状态下的平衡，即车轮质量围绕车轮轴线均匀分配，也就是说车轮的重心位于其旋转轴线上，停止转动时的位置是任意的。如果车轮的重心偏离了旋转中心，车轮每次停止转动时的位置都是相同的，则说明该车轮是静态不平衡的。

2.车轮动态平衡和动态不平衡。

车轮动态平衡简单的说就是车轮在运动中处于平衡状态，即车轮的所有质量在旋转过程中的离心力是平衡的（及离心力的合力為零）。如果车轮在旋转过程中离心力的合力矩不为零，转动中产生方向反复变动的力偶使车轮处于动不平衡中，车轮高速转动时就会左右摆动，即为车轮动态不平衡。

二、车轮动态不平衡的原因

1.车轮碰撞造成的变形，以及高速行驶中制动抱死而引起的纵向和横向的滑移造成轮胎局部的不均匀磨损，从而导致车轮质心位移。

2.因轮毂和轮辋定位误差使安装中心与旋转中心难以重合。

3.轮胎翻新中因定位精度不高而造成新胎冠厚度不均匀而使重心改变。

4.轮胎和轮辋以及档圈等因几何形状失准或密度不均匀而先天形成的重心偏离。

5.轮毂、制动鼓（盘）加工时定心定位不准、加工误差大、非加工面铸造误差大、热处理变形、使用中变形或磨损不均。

6.轮胎螺栓质量不等、轮辋质量分布不均或径向圆跳动、端面圆跳动太大。

7.并装双胎的充气嘴未相隔180°安装，单胎的充气嘴未与不平衡点标记相隔180°安装。

8.轮毂、制动鼓（盘）、轮胎螺栓、轮辋、内胎、衬带、轮胎等拆卸后重新组装成车轮时，累计的不平衡质量或形位偏差太大，破坏了原来的平衡。

9.前轮定位不当，尤其是前束和主销倾角，不仅影响汽车的操纵性和行驶稳定性，而且会造成轮胎偏磨，这种胎冠的不均匀磨损与轮胎不平衡形成恶性循环，因而在使用中出现车轮不平衡，也可能是车轮定位角失准的信号。

10.轮胎充气不均，羊角、车轴变形，减震器损坏等。

三、车轮动态不平衡的影响

根据前面介绍车轮动态不平衡的定义，我们知道车轮在旋转过程中离心力的合力矩不为零，转动中产生方向反复变动的力偶使车轮处于动不平衡中，造成使车轮摇摆使轮胎产生波浪形磨损、车辆在行驶中车身振动、方向盘斗动的现象；静态不平衡会产生颠簸和跳动往往使轮胎产生平斑现象。这些将会给汽车性能造成哪些影响呢，分析主要有以下几点。

1.车轮动态不平衡引起车身振动，耗费汽车动力，使各总成无法在较佳状态下工作，导致燃油经济性变差。

2.车轮振动增加轮胎噪声声级，当汽车低速行驶时汽车产生的噪声主要来自于发动机。当汽车车速高于80km/h时，若车轮动态不平衡，轮胎噪声和振动噪声就占汽车总噪声声级的70%以上。

3.汽车车体是通过悬架与车轮两个减振系统与地面接触。当车轮动态不平衡时，会通过悬架向车体传递周期性垂直方向冲击力，此冲击力使车身在悬架上作垂直方向加速度运动，破坏汽车平顺性，加剧汽车零部件的损坏。

4.汽车转向轮设有主销内倾、主销后倾、前轮外倾及车轮前束等定位角，车轮的离心力会在这些车轮上产生侧向力。汽车转向机构对转向轮上的侧向分力产生运动响应，造成转向机构及车体的横摆振动，方向盘不易控制。轮胎在侧向力的作用下侧向滑移磨损，加重轮胎磨损。

5.车轮上的径向离心力在汽车制动时对制动蹄片冲击，加快蹄片磨损，影响制动性能。

总之，车轮动态不平衡，对汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、行使噪声都有影响，车轮动态不平衡引起的振动，会减少汽车零部件的使用寿命，车轮动态不平衡对汽车造成的危害不可忽视。

四、车轮动平衡方法

车轮动平衡方法是在动平衡机上进行动平衡，尤其是在固定式平衡机上进行车轮动平衡，该方法目前得到广泛运用。

工作原理说明：固定式动平衡机由一个带有缓冲轴承的总成和一个电机驱动的轴组成。由不平衡引起的离心力由传感器测得，然后作为信号继续传输给一个电子计算机。这种测量方法可以确定平衡重块的大小和相对安装位置（角度）。利用这种方法可以对车轮动态和静态不平衡进行完全的动平衡处理，从而可以解决因为车轮的不平衡带来的危害，使汽车能够稳定行驶。

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