輪胎動(dòng)平衡在機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

馬俐 周永雄

[摘 要] 在汽車領(lǐng)域中，輪胎是汽車中的關(guān)鍵零部件。而輪胎的不平衡則會(huì)導(dǎo)致整車產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響車輛的正常使用，進(jìn)而影響車輛的使用壽命，而且還會(huì)導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，嚴(yán)重情況還可能發(fā)生重大事故。因此，輪胎動(dòng)平衡在實(shí)際工程中具有重大意義。輪胎動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于提高學(xué)生對(duì)動(dòng)平衡的原理與方法的理解，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供了教學(xué)思路。就此，該文進(jìn)行了深入研究。

[關(guān)鍵詞] 輪胎;動(dòng)平衡;實(shí)踐教學(xué)

[作者簡(jiǎn)介] 馬 俐，男，東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究;周永雄，男，浙江吉利汽車研究院有限公司助理工程師，主要從事汽車駕駛性能研究。

[中圖分類號(hào)] G642.41? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）23-0289-03? ? [收稿日期] 2020-02-03

近些年來(lái)，機(jī)械類本科生多數(shù)進(jìn)入到汽車行業(yè)中，而理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用上的相互銜接或多或少都有所欠缺。這種現(xiàn)象反映出，實(shí)踐教學(xué)在本科培養(yǎng)人才階段的重要性。實(shí)踐教學(xué)的目的，在于能夠更好地將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程領(lǐng)域中，拓展學(xué)生的視野，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，因此實(shí)踐教學(xué)已成為高水平大學(xué)培養(yǎng)人才必不可少的教學(xué)方式之一。目前，“機(jī)械原理”是全國(guó)機(jī)械類本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合非常緊密，而通過(guò)該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的結(jié)合，從培養(yǎng)人才的角度來(lái)講，可以起到意想不到的效果。

一、動(dòng)平衡原理概述

的過(guò)程就是該轉(zhuǎn)子的測(cè)試過(guò)程。在轉(zhuǎn)子上貼一標(biāo)記，光電傳感器對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，光電傳感器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。兩支承上的幅值和相角，根據(jù)狀態(tài)控制和鍵盤(pán)命令進(jìn)行各種計(jì)算，并在顯示框中顯示結(jié)果。

二、輪胎動(dòng)平衡在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

汽車車輪是由輪胎和輪輞組成的一個(gè)整體[2]，輪胎是由多種橡膠預(yù)制材料經(jīng)過(guò)貼合、成型和硫化得到的一種環(huán)形旋轉(zhuǎn)體。但是，由于輪胎內(nèi)部材料分布不均勻、零件尺寸存在誤差等原因，輪胎的整體質(zhì)量分布也不可能絕對(duì)均勻。而在其高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)輪輞重心的主慣性軸線和輪胎旋轉(zhuǎn)軸線不重合，所以會(huì)有不平衡力存在。由于不平衡力的作用，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)質(zhì)量分布不均勻的輪胎會(huì)產(chǎn)生徑向力和側(cè)向力波動(dòng)，這會(huì)造成汽車在行駛過(guò)程中發(fā)生輪胎振動(dòng)、方向盤(pán)抖動(dòng)等現(xiàn)象[3]，將會(huì)影響汽車的舒適性和操縱平穩(wěn)性，并且還會(huì)加大汽車噪聲。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，需要對(duì)車輪進(jìn)行配重，使其達(dá)到平衡，這個(gè)校正過(guò)程就是動(dòng)平衡。

動(dòng)平衡分為加重和去重兩種方式[4]，而輪胎動(dòng)平衡方式優(yōu)先采用加重法校正。根據(jù)車輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，配重鉛塊卡在輪輞外邊緣，或固定在輪輞外表面，通過(guò)此種方式對(duì)輪胎進(jìn)行動(dòng)平衡。如圖2為立式硬支撐動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)，圖3為動(dòng)平衡分析儀，試驗(yàn)機(jī)上標(biāo)有相位，輪胎可以分為上下兩個(gè)校正平面，學(xué)生們可以通過(guò)在上下兩個(gè)校正平面添加配重的方式來(lái)完成輪胎的動(dòng)平衡校正。一般的，同一側(cè)校正平面的配重質(zhì)量不應(yīng)超過(guò)70g。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可分為兩大部分，首先將輪胎與試驗(yàn)機(jī)裝配，并對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，這樣便可通過(guò)分析儀得到輪胎的不平衡量的大小與相位;然后便可以通過(guò)加重的方式逐漸平衡掉輪胎的偏心量，直到達(dá)到所需要的平衡精度等級(jí)，計(jì)算方法如式（4），一般等級(jí)為G40。

式中：e——轉(zhuǎn)子質(zhì)心偏移量，μm;

m平——測(cè)得的應(yīng)加在兩個(gè)平衡面上的平衡質(zhì)量之和，g;

m——被測(cè)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，kg;

r——被測(cè)轉(zhuǎn)子加平衡質(zhì)量處的向徑，mm;

ω——被測(cè)轉(zhuǎn)子的試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，rad/s;

三、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)的目的就是使學(xué)生們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)更好地應(yīng)用到工作崗位中，而本實(shí)驗(yàn)既可以激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，又為他們以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)將工程中的實(shí)際零件與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，也是深化實(shí)踐教學(xué)改革的新方向。

參考文獻(xiàn)

[1]韋麗麗.輪胎動(dòng)平衡測(cè)量原理及方法分析[J].中國(guó)橡膠，2009（16）：33-37.

[2]張建平.汽車輪胎動(dòng)平衡機(jī)工作原理及其檢測(cè)方法的改進(jìn)[J].中國(guó)計(jì)量，2011（12）：86-88.

[3]黃沃光.汽車方向盤(pán)抖動(dòng)問(wèn)題的分析和處理[J].科技資訊，2013（2）：93.

[4]楊靜芳，馮顯英，等.硬支撐輪胎動(dòng)平衡機(jī)的振動(dòng)特性研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，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