轮胎动平衡在机械工程实践教学中的应用

马俐 周永雄

[摘 要] 在汽车领域中，轮胎是汽车中的关键零部件。而轮胎的不平衡则会导致整车产生振动和噪声，影响车辆的正常使用，进而影响车辆的使用寿命，而且还会导致故障的产生，严重情况还可能发生重大事故。因此，轮胎动平衡在实际工程中具有重大意义。轮胎动平衡实验教学，有利于提高学生对动平衡的原理与方法的理解，同时也会进一步加强学生的实际动手能力，为实现培养应用型人才提供了教学思路。就此，该文进行了深入研究。

[关键词] 轮胎;动平衡;实践教学

[作者简介] 马 俐，男，东北大学机械工程与自动化学院助理实验师，主要从事机械基础实验研究;周永雄，男，浙江吉利汽车研究院有限公司助理工程师，主要从事汽车驾驶性能研究。

[中图分类号] G642.41    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）23-0289-03    [收稿日期] 2020-02-03

近些年来，机械类本科生多数进入到汽车行业中，而理论知识与实际应用上的相互衔接或多或少都有所欠缺。这种现象反映出，实践教学在本科培养人才阶段的重要性。实践教学的目的，在于能够更好地将理论知识应用于实际工程领域中，拓展学生的视野，增强学生的学习兴趣，提高学生的实际动手能力，因此实践教学已成为高水平大学培养人才必不可少的教学方式之一。目前，“机械原理”是全国机械类本科生必修的专业基础课，该课程与实际应用结合非常紧密，而通过该课程的实验教学与理论教学的结合，从培养人才的角度来讲，可以起到意想不到的效果。

一、动平衡原理概述

的过程就是该转子的测试过程。在转子上贴一标记，光电传感器对准标记，转子每转一圈，光电传感器产生一个脉冲信号。两支承上的幅值和相角，根据状态控制和键盘命令进行各种计算，并在显示框中显示结果。

二、轮胎动平衡在实践教学中的应用

汽车车轮是由轮胎和轮辋组成的一个整体[2]，轮胎是由多种橡胶预制材料经过贴合、成型和硫化得到的一种环形旋转体。但是，由于轮胎内部材料分布不均匀、零件尺寸存在误差等原因，轮胎的整体质量分布也不可能绝对均匀。而在其高速旋转时，通过轮辋重心的主惯性轴线和轮胎旋转轴线不重合，所以会有不平衡力存在。由于不平衡力的作用，在高速旋转时质量分布不均匀的轮胎会产生径向力和侧向力波动，这会造成汽车在行驶过程中发生轮胎振动、方向盘抖动等现象[3]，将会影响汽车的舒适性和操纵平稳性，并且还会加大汽车噪声。为了减少这种现象的发生，需要对车轮进行配重，使其达到平衡，这个校正过程就是动平衡。

动平衡分为加重和去重两种方式[4]，而轮胎动平衡方式优先采用加重法校正。根据车轮结构特点，配重铅块卡在轮辋外边缘，或固定在轮辋外表面，通过此种方式对轮胎进行动平衡。如图2为立式硬支撑动平衡试验机，图3为动平衡分析仪，试验机上标有相位，轮胎可以分为上下两个校正平面，学生们可以通過在上下两个校正平面添加配重的方式来完成轮胎的动平衡校正。一般的，同一侧校正平面的配重质量不应超过70g。实验内容可分为两大部分，首先将轮胎与试验机装配，并对试验机进行标定，这样便可通过分析仪得到轮胎的不平衡量的大小与相位;然后便可以通过加重的方式逐渐平衡掉轮胎的偏心量，直到达到所需要的平衡精度等级，计算方法如式（4），一般等级为G40。

式中：e——转子质心偏移量，μm;

m平——测得的应加在两个平衡面上的平衡质量之和，g;

m——被测转子的质量，kg;

r——被测转子加平衡质量处的向径，mm;

ω——被测转子的试验转速，rad/s;

三、结语

实践教学的目的就是使学生们能够将所学知识更好地应用到工作岗位中，而本实验既可以激发学生们的学习热情，又为他们以后走向工作岗位奠定了基础。通过将工程中的实际零件与实践教学相结合，也是深化实践教学改革的新方向。

参考文献

[1]韦丽丽.轮胎动平衡测量原理及方法分析[J].中国橡胶，2009（16）：33-37.

[2]张建平.汽车轮胎动平衡机工作原理及其检测方法的改进[J].中国计量，2011（12）：86-88.

[3]黄沃光.汽车方向盘抖动问题的分析和处理[J].科技资讯，2013（2）：93.

[4]杨静芳，冯显英，等.硬支撑轮胎动平衡机的振动特性研究[J].机械设计与制造，2014（9）：106-108.

Application of Tire Dynamic Balance in Mechanical Engineering Practice Teaching

MA Li1，ZHOU Yong-xiong2

（1.Institute of Mechanical Engineering and Automation，Northeast University，Shenyang，Liaoning 110819，China;2.Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co.，Ltd.，Ningbo， Zhejiang 315000，China）

Abstract：In the automotive field，tires are a key component in automobiles.Vibration and noise affect the normal use of the vehicle and thus affect the service life of the vehicle.The tire imbalance will cause the vehicle to produce vibration and noise， which affects the normal use and the service life of the vehicle.It may also cause failures and serious accidents may occur in serious cases.Therefore， tire dynamic balance is of great significance in practical engineering.The experimental teaching of tire dynamic balance is conducive to improving the students 'understanding of the principles and methods of dynamic balance，and at the same time，it will further strengthen students' actual hands-on ability，which provides teaching ideas for the cultivation of applied talents.

Key words：tire;dynamic balance;practice teaching