車輪動平衡不好，行駛中就可能出現(xiàn)車輪跳動、方向盤振動，這必然會影響司機(jī)駕駛，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合部間隙增大，損壞減震及轉(zhuǎn)向部件，并且增加發(fā)生交通事故的幾率。車輪進(jìn)行動平衡后，即可避免以上狀況的產(chǎn)生。

　　摘要：介紹了車輪動平衡儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、電氣部分基本功能及整機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，同時(shí)又介紹了車輪不平衡量的解算方法及動平衡儀復(fù)數(shù)影響系數(shù)的標(biāo)定方法。該動平衡儀中恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用了數(shù)字積分型相關(guān)濾波方法，取得了很好的去噪效果。編寫了動平衡儀應(yīng)用軟件，通過產(chǎn)品驗(yàn)證了論文內(nèi)容的正確性，使車輪動平衡儀得到推廣應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：車輪,動平衡儀,數(shù)字濾波

　　0引言

　　車輪動平衡儀早在20世紀(jì)80年代即已研制成功，并進(jìn)入實(shí)際推廣應(yīng)用。目前，國外如意大利、德國已有許多車輪動平衡儀的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品也在不斷地更新、改進(jìn)，而且正向全面自動化、數(shù)字化和高精度檢測方向推進(jìn)與發(fā)展[1]。近十年來，國內(nèi)雖然也有一些廠家開始生產(chǎn)車輪動平衡儀，但卻只是模擬20世紀(jì)80年代意大利早期性能較差的產(chǎn)品（如SILVERKY443型），儀器的軟、硬件及性能均難獲改進(jìn)[2]。這一狀況嚴(yán)重影響了國產(chǎn)車輪動平衡儀在國際市場上的競爭力[3，4]。為改變這一現(xiàn)狀，自主設(shè)計(jì)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、且性能優(yōu)異的車輪動平衡儀，則具有高度重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1車輪動平衡儀的構(gòu)成

　　動平衡儀是機(jī)電一體化設(shè)備，主要由機(jī)械和電氣兩部分組成[5]。

　　1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　機(jī)械部分主要由安裝被檢測車輪的旋轉(zhuǎn)主軸，固定主軸的擺架和支架等構(gòu)成，這些部件牢靠地固定在箱體上，與被檢測的旋轉(zhuǎn)車輪組成一個振動體系。當(dāng)不平衡的車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的離心力將引起機(jī)械系統(tǒng)中擺架的振動，此時(shí)可利用壓電傳感器和電氣環(huán)節(jié)檢測振動信號，并對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算得出車輪不平衡的質(zhì)量大小和位置，從而校正車輪，使之達(dá)到動平衡。

　　支承部件，一般選取剛度系數(shù)較大的金屬材料。箱體的構(gòu)成應(yīng)盡量采取電焊連接，少用螺栓連接，箱體應(yīng)具有較高的剛度、適當(dāng)?shù)闹亓恳约芭c地面的良好接觸，確保箱體的固有頻率遠(yuǎn)高于被測車輪的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)主軸則應(yīng)保證徑向跳動量較小，以免影響振動信號的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

　　1.2電氣部分設(shè)計(jì)

　　動平衡儀的電氣部分結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中，由高速高效、功能強(qiáng)大的單片機(jī)構(gòu)成微機(jī)硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對二相馬達(dá)的直接控制，并帶動主軸旋轉(zhuǎn)；對左、右壓電傳感器的信號進(jìn)行高速采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種數(shù)字濾波；多種平衡模式下不平衡質(zhì)量的大小及位置計(jì)算；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動校準(zhǔn)、故障診斷及保護(hù)；實(shí)現(xiàn)液晶顯示等多種功能。電子測量尺及激光定位等環(huán)節(jié)，則用于實(shí)現(xiàn)車輪尺寸參數(shù)輸入，連帶指示粘貼不平衡塊的位置。

　　2不平衡量的計(jì)算方法及儀器標(biāo)定

　　根據(jù)轉(zhuǎn)子的兩面不平衡等效原理，一個轉(zhuǎn)子的不平衡量可以分解為任意兩個垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面的不平衡�；�于此，測量整個車輪的不平衡量問題就會轉(zhuǎn)化成測量兩個平面上的不平衡量的問題，而要消除車輪的不平衡量，則只需要在這兩個平面上的合適位置添加或者去除適當(dāng)大小的質(zhì)量塊即可。這兩個平面通常也稱其為校正平面。

　　2.1不平衡量的計(jì)算

　　動平衡儀的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)，如圖2所示的左右校正平面，表現(xiàn)為位于兩支撐外側(cè)的懸臂梁結(jié)構(gòu)形式。測力傳感器安裝在兩支撐的附近。

　　5結(jié)束語

　　車輪動平衡儀的整機(jī)試驗(yàn)，證明了本文提出方法的正確性，并實(shí)現(xiàn)了車輪動平衡的重復(fù)測量精度已可達(dá)到±1g，一次不平衡量去除率則能達(dá)到92%以上，性能完全能夠滿足研發(fā)需求，已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品中。而且這是國內(nèi)首款擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的車輪動平衡儀，因而得到了比較廣泛的應(yīng)用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]（日）三輪修三著.旋轉(zhuǎn)機(jī)械的平衡[M].朱曉農(nóng)，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

　　[2]胡正萊.平衡機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，1988.

　　[3]彭亮，談德世.多功能動平衡測量儀[J].電機(jī)電器技術(shù)，2004（1）：45-48.

　　[4]江駒，沈勇璋，汪旭旦.智能化動平衡測量儀的研制[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2000，15（4）：476-480.

　　[5]車輪動平衡機(jī)檢定規(guī)程JJG（交通）010-2005[S].中華人民共和國交通部，2005.

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