331999年第1期装备R elated terms:Wheel balancin gOn-vehicle wheel balancin g叙词:车轮动平衡就车式车轮动平衡就车式车轮动平衡机随着交通事业的迅猛发展,公路不断延长,路况进一步改善,特别是高速公路的全面兴建,使得汽车行驶速度大大提高,因而对车轮动平衡的要求也越来越高。

动平衡是提高汽车行驶安全性,改善司机和乘员舒适条件,降低驾驶员的劳动强度的有效手段。

虽然在汽车的生产线上已单独对车轮作过动平衡处理,但不能一劳永逸。

随着车轮使用时间的延长和使用情况的不同,车轮常会失去平衡,甚至一次紧急刹车都会破坏车轮平衡状况,因此车轮动平衡是汽车,特别是底盘较轻的小型车辆维护的经常性任务。

1可拆式车轮动平衡机和就车(免拆)式车轮动平衡机互为补充国内生产可拆式车轮动平衡机的厂家较多,已在汽车维修等行业普及。

利用这种动平衡机只对拆下来的单只车轮作动平衡处理及施加配重,以降低由于不平衡造成的振动,虽然效果不错,但分析后发现:a.汽车上的支承系统与动平衡机上的拖动与支承系统不同,汽车上的旋转体也不只是单个车轮。

b.在可拆式车轮动平衡机上一般作低转速测试与处理,而汽车出现振动加剧或引起发飘及偏摆多出现在高速行驶时刻。

理论上,离心力F =m 2r 可以说明动载荷力不仅与偏心质量、偏心距离有关,还与转速平方有关。

同样失衡质量造成低转速下动不平衡的振动量级较低,动平衡处理因测振示数小而不易获得好的效果。

c.在可拆式车轮动平衡机上处理好的车轮拆下来回装车子上后,由于轴与轴承的间隙以及安装误差的存在,实际的车轮轴系与悬架系统的动平衡效果不会最佳。

d.一拆一装费时费力。

为解决上述问题,研制了就车式车轮动平衡机。

顾名思义,就车式车轮动平衡机免拆车轮,用千斤顶或液压提升机将汽车车轮顶离地面,直接利用汽车支承与轮轴系统对整车实地测量与处理。

动平衡转速可以预先设定,真实可信,操作简便。

由于轮胎内侧轮辋受到车体隔挡,加重只能在外侧进行,似有不足之处。

但轮胎宽度有限(特别是内外轮辋处),这种简化是允许的。

因此,可以认为,就车式车轮动平衡机是可拆式车轮动平衡机的补充和改进,在汽车维修部门、高速公路加油站都能提供服务。

国外已有多种型号的就车式车轮动平衡机提供用户,国内还没有国产化的商品。

摘要 就车式车轮动平衡机免拆车轮,直接在汽车上对轮系作高速动平衡测试处理,方便、快捷、真实,是对可拆式车轮动平衡机的改进与补充。

文章分析比较了两种平衡机的具体操作特点和有关问题,并给出了一种国产化就车式车轮动平衡机的框图和性能。

Abstract An on-vehicle wheel balancin g machine is described as an im p rovement and com p lement for disassembled-wheel balancin g machine .The machine measures wheel s s p eed and balances it directl y on the vehicle without disassemblin g the wheel from the vehicle.So the o p eration is more convenient and accurate .The features and related p roblems of the two t yp es of balancin g machines are compared .A block diagram of an on-vehicle wheel balancing machine and its properties are presented.清华大学毛乐山商亚东杨宏汽车工艺与材料AUTOMOBILE TECHN OLOGY &MATERIAL34汽车工艺与材料图1动平衡电测系统原理框图2就车式车轮动平衡机测量原理及技术难点就车式车轮动平衡机一般含有摩擦轮驱动系统和电测系统。

摩擦轮驱动系统是由三相电动机带动的摩擦轮及正反转启停开关组成。

当摩擦轮紧贴已被提升离开地面的车轮时,车轮会被带动旋转起来,振动传感器拾取车轮支承系统的振动信号。

它含有动不平衡产生的振动、滚动轴承的噪声。

如果摩擦轮未脱开车轮,那么应还有摩擦轮施力引入的干扰。

当处理的车轮为汽车驱动轮,啮合齿轮与传动系统阻力较大时,有时摩擦轮不足以带到设定转速,这时可以用发动机直接带动。

这种情况下拾振器拾取的信号更加复杂,必须作专门处理,从噪声背景下提取与转速同频的幅、相信息,再用预加试重重测结果,最后把轮轴系统当作线性系统,根据试重大小和相角、2次测试的振幅和相角数据,求出永久配重的大小和位置,最终把动不平衡校正过来。

不难看到,这种动平衡机,不象一般动平衡机仅对部件作批量测试和处理,而是针对不同的汽车轮轴系统现场整机作测试和处理,必须要可靠地拾取信号,精确滤波,迅速地计算出永久配重。

为了减少信号中干扰成分,摩擦轮在使车轮达到设定动平衡转速后,通常脱开摩擦轮,令车轮作自由衰减运动,这时再产生的振动就没有了摩擦轮的扰动,这是在变速状态实行测量和处理。

即使用发动机直接驱动主动轮来实现测量和处理,其转速也是很不稳定的。

所以,这种动平衡条件与一般稳速下动平衡有着很大不同,它增加了测试信号滤波的难度。

另一方面,还要通过试加重块和试重前后振动参数的变化求出永久配重,系统必须具有很强的运算能力。

因此,原来使用的频闪灯法和固定中心频率滤波器法都得不到理想的结果,使用的模拟处理电路也很难达到很高指标。

随着微电子技术和计算机技术的发展,目前拥有了新的手段。

但近年引进的就车式车轮动平衡机一般是指针式的,或者是用均布在一个圆周上的12只LED 管以30 分辨率给出配重位置,并未有太大的变化。

我们设计的TH 92l0型就车式车轮动平衡机很好地解决了上述问题。

3TH 92l 0就车式车轮动平衡机及其性能T H 9210动平衡机将摩擦轮驱动系统和电测箱集合在一起安装在一个小车上,接上电源即可推到要处理的小汽车侧面进行测试和处理。

电测箱是以高档单片微处理器80C552CPU 为核心组成的一种可控检测模块,图1为电测系统原理框图。

动平衡处理时用摩擦轮将车轮转动后,予先贴在车轮外侧的标志掠过光电头正前方,光电头获得转速脉冲后除送80C552中作转速测量和振动信号的整周期采样控制外,同时送前置滤波处理环节。

该环节为用另一微处理器89C2051和M F-10构成4阶快速跟踪带通滤波器,对拾振器获取的信号进行予处理,以改善主板A /D 转换器输入信号条件(图2所示)。

程序设计成当转速超过设定动平衡转速(由用户自己确定)后指示灯亮,提示用户可以脱开摩擦轮或保持发动机进油量均匀减速,主CPU 控制片内A /D 对振动信号作整周期采样和相关处理,获得与转速同频振动分量的幅相信息,停机后在光标相同相位的轮辋处(轮子外侧)加一试验质量后重测结果,最后程序自动计算出永久配重大小和位置。

用户按照显示,选择适当质量的配重块加在轮辋上即可启机重测,振动会明显减少。

上述过程可连续进行,直到该轮子因动不平衡产生振动或是其剩余不平衡量小于用户要求时,就完成了一只轮子的动平衡处理。

如前所述,由于轮子作衰减运动,准确迅速滤波和采祥在这里就显得格外重要。

这里不仅使用双CPU 各司其职,而且在改善信号信噪比上作了努力。

此外,拾振器选择了ADXL05单片加速度型,它351999年第1期1998-10-25收稿(责任编辑文楫)图2前置快速跟踪滤波器网络化 汽车据美刊报道,随着网络技术和汽车制造技术的不断发展和进步,网络和汽车一体化的步伐将进一步加快,人们可望在今后几年内买到一种具有全球通信能力的 网络 汽车。

这种车辆将集各种先进的电子元器件,如电话、电脑、电视、音响、卫星接收和全球定位系统于一身,在车辆上形成一个功能非凡的 汽车网络 。

据称,这种高技术车辆将由美国的德科电子公司、网景公司、太阳公司、通用机器公司等多家电子、计算机、通信及汽车厂家联合研究、开发和生产。

这种高技术车辆的显著特点包括以下几方面。

a.优化行车路线。

利用专用的便携式电脑,司机可把行车时间表输入到自己的随车电脑中,汽车就可沿最佳行车路线到达目的地。

此外,汽车的导航系统还能够记录下行车里程,简化费用统计。

b.与外界保持实时联络。

当外部来电或电子邮件时,一专用设备将发出信号,司乘人员可用口令接听电话或读取电子邮件。

c.丰富多彩的娱乐节目。

例如,乘员可用语言识别系统拨打电话;选择自己喜爱的电台;用英特网跟踪最新交通信息;查询股票实时行情;收听新闻广播;通过专用卫星服务器收看付费电影及一般电视节目;利用配套高速因特网服务器浏览网络。

d.远程故障诊断。

当车辆发生故障时,汽车发出报警声。

若车主打电话到服务中心求助,服务中心可对车辆故障进行远程诊断并检查维修记录;若汽车在行驶途中抛锚或迷路,在利用全球定位系统定位后,服务中心会派员进行维修,也可把你引到就近的加油站或汽车旅馆。

e.超强防盗功能。

利用英特网,车主可远程锁定汽车,关闭车灯。

当确认车辆被盗后,车主可锁定和关闭发动机,使之寸步难行。

目前,研制这种高科技汽车面临的五大难题是:如何通过车顶的卫星接收天线和座背上的液晶显示器观看电视和访问因特网;如何利用移动电话和平板显示系统在驾驶时保持实时通信;如何利用汽车的网络站点和全球定位系统提供变幻的控制选择、导航选择和应急处理选择;如何利用语言识别技术与汽车实现对话;最后也是最难的课题是如何使车辆中的每个部分都能协调工作,满足乘员的不同兴趣和爱好,消除旅途中的寂寞!据专家估计,这种车辆的面市尚须时日,人们有望在今后5年左右购买到。

胡德森作者简介毛乐山,清华大学精密仪器系测试教研组副教授,多年从事传感器与测试技术教学工作和设备状态监测与转子动平衡的科研。

商亚东、杨宏为清华大学硕士研究生(清华大学精仪系100084)。

是美国AD 公司集成化传感器,体积很小,可以直接设计在千斤顶的顶杆端,有相当大的动态贮备。

不象用电磁式速度传感器拾取振动信号时,因体积较大不好安装,还常常因振动过大造成动静部分相碰,使波形切顶失真。

另外,舍去了LED 发光管指示而采用LCD 液晶。

不仅使人机对话界面更加友好,特别是避免了仪器在光线较强的现场使用时,LED 发光管示数不清的现象。

TH 92l0开始是用8098和LED 构成的模块实现的,没有加入前置滤波处理,当时实验时就表现出很好的效果。

平衡后的小车驶上高速公路后,司机感觉良好,甚至直行时可松开双手。

研制者曾专门对就车式动平衡机和可拆式车轮动平衡机进行比较试验,把在进口可拆式台式机上平衡得很完好(双面显示不平衡量均为零)的车轮装回车轴上,按120km/h 速度转动起来仍有振感。