汽车轮毂作为车辆行驶系统的核心部件，其动平衡性能直接影响行驶稳定性、轮胎磨损及驾乘舒适性。在实际使用中，轮毂需应对高温、低温、潮湿、盐雾等复杂气候环境，这些环境因素可能通过热胀冷缩、腐蚀、变形等机制改变轮毂质量分布，进而导致动平衡波动。因此，开展气候环境试验下的动平衡变化测试，是评估轮毂可靠性、优化产品设计的关键技术环节。

气候环境试验的典型场景及动平衡影响机制

高温环境（如沙漠地区，温度可达60℃以上）下，轮毂材料（尤其是铝合金）因热膨胀导致轮辋边缘或辐条的尺寸变化，进而改变质量分布。例如，铝合金轮毂的热膨胀系数约为23×10^-6/℃，60℃高温下轮辋边缘膨胀量可达0.1mm，可能导致轮辋与轮胎贴合处的压力不均，行驶时轮胎相对于轮毂滑动，间接引发动平衡波动。

低温环境（如北方冬季，温度低至-40℃）下，材料收缩会导致轮毂与轮胎的贴合间隙增大。钢制轮毂的收缩率约为12×10^-6/℃，-40℃时直径减小0.05mm，若轮胎橡胶的收缩率（约80×10^-6/℃）更大，会出现“轮胎松脱”现象，行驶中轮胎旋转不平衡，直接影响动平衡测试结果。

高湿度环境（相对湿度≥90%）下，水分易渗入轮毂的螺栓孔或内部缝隙，腐蚀紧固件（如轮毂螺栓）或与轮毂表面氧化膜反应。铝合金轮毂表面的氧化膜（Al₂O₃）遇水会形成疏松的氢氧化铝，导致表面质量分布不均；钢制轮毂则可能因内部焊缝生锈，锈层的不均匀生长增加局部质量。

盐雾环境（如沿海地区，5%氯化钠溶液喷雾）下，盐分通过轮毂表面划痕渗入内部，腐蚀基体材料。铝合金轮毂易出现点蚀，点蚀坑的不均匀分布导致局部质量损失；钢制轮毂则易发生均匀腐蚀，锈层脱落改变整体质量分布。若腐蚀涉及平衡块安装位置，平衡块松动或脱落会直接引发严重不平衡。

动平衡测试的基础原理与设备要求

动平衡的核心是确保轮毂旋转时各质点的离心力合力为零，需测量“不平衡量”（单位：g·cm）与“相位”（不平衡点的角度位置）。不平衡量反映不平衡的严重程度，相位指示不平衡点的位置，二者共同决定动平衡的调整方向。

动平衡机是测试核心设备，按支撑方式分为硬支撑与软支撑：硬支撑刚度大，适用于重型卡车钢制轮毂（高转速、大质量）；软支撑灵敏度高，适合乘用车铝合金或碳纤维轮毂（轻量、高精度）。测试时，轮毂模拟实际行驶转速（500-1000rpm），主轴径向跳动需≤0.01mm，传感器精度≥0.1g·cm，相位误差≤5°。

测试环境需稳定（温度20±5℃，湿度≤60%），避免环境因素干扰传感器信号。例如，高温环境会导致传感器电路电阻变化，降低测量精度；高湿度会引发传感器受潮，产生信号漂移。

试验前的样品与设备准备要点

样品需选取同一批次、同一规格（直径、宽度、偏距）的轮毂，且无裂纹、凹陷等缺陷，初始尺寸公差≤0.05mm。若测试材质差异，需选取相同规格的铝合金、钢制、碳纤维轮毂各3个，保证对比有效性。

样品预处理需彻底：用中性清洁剂去除油污、灰尘，压缩空气吹干缝隙水分，检查安装孔无毛刺或变形。安装孔同轴度误差≤0.02mm，避免安装时产生附加不平衡。

设备校准需用标准转子（已知不平衡量与相位），校准误差需≤2%。例如，标准转子的不平衡量为10g·cm，若动平衡机测量值为10.3g·cm，误差3%，需调整传感器灵敏度至误差≤2%。

试验中的变量控制与流程设计

试验遵循“单一变量原则”：测试高温影响时，仅升温至60℃，湿度保持50%、无盐雾；测试盐雾影响时，仅开启喷雾，温度保持25℃。温度变化速率需模拟实际：高温升温5℃/min（沙漠正午速度），低温降温3℃/min（北方夜间速度），避免热冲击导致裂纹。

试验流程固定为：1）初始测试（标准环境下测动平衡）；2）环境暴露（按设定参数放置气候箱）；3）中间测试（每2小时取出，恢复至25℃后测量）；4）结束测试（暴露后最终测量）。中间测试需恢复温度，避免热胀冷缩影响测量精度。

动平衡数据的采集与波动分析

数据采集需关注时间节点与趋势：初始值为基准，中间值反映动态变化，最终值反映累积影响。例如，铝合金轮毂60℃暴露48小时，初始不平衡量3g·cm，24小时后5g·cm，48小时后7g·cm，说明不平衡量线性增加，与热膨胀相关。

波动阈值需参考行业标准（如ISO 1940-1，乘用车许用不平衡量≤10g·cm）。若波动超过初始值的50%（如从2g·cm升至3g·cm），需检查环境或样品。例如，钢制轮毂-40℃暴露后，不平衡量从2g·cm升至8g·cm，超过阈值，需检查轮胎与轮毂的贴合间隙。

相位变化需结合分析：若不平衡量增加且相位不变，说明质量变化集中在同一位置（如轮辋一侧热膨胀）；若相位变化超过30°，说明质量分布均匀变化（如整个轮毂热膨胀）。例如，碳纤维轮毂盐雾暴露后，相位从90°变120°，说明腐蚀导致质量向一侧偏移。

不同材质轮毂的动平衡变化差异

铝合金轮毂：热膨胀系数大，高温下不平衡量增加4-6g·cm（60℃48小时），但耐腐蚀性能好，盐雾中增加2-3g·cm。热膨胀是其动平衡变化的主要原因。

钢制轮毂：热膨胀系数小（12×10^-6/℃），高温下变化1-2g·cm，但低温收缩明显（-40℃时收缩0.05mm），导致轮胎滑动，不平衡量增加3-5g·cm。盐雾中易腐蚀，不平衡量增加5-7g·cm。

碳纤维轮毂：热膨胀系数极低（-1至3×10^-6/℃），高低温下变化≤1g·cm，但盐雾中树脂基体易腐蚀，硬度从100HRB降至90HRB，不平衡量增加2-4g·cm。脆性大，温度波动易引发微裂纹，导致不平衡量突变。

试验中的常见干扰因素与排除方法

安装误差：轮毂与主轴不同心（端面跳动＞0.02mm），会产生附加不平衡。排除方法：用百分表检测安装同轴度，调整至≤0.02mm。

传感器漂移：长时间试验（如72小时盐雾）中，传感器因温度或湿度变化导致灵敏度下降，测量值漂移。排除方法：每12小时用标准转子校准，漂移超过1%需更换传感器。

环境波动：气候箱内温度不均（上下温差＞5℃），导致轮毂各部分热膨胀不均。排除方法：试验前用温度传感器检测箱内温度分布，调整通风口位置，确保温差≤2℃。

测试后的样品状态检查与验证

目视检查：用荧光渗透剂检测裂纹，观察表面变形（如轮辋鼓包）或腐蚀（如点蚀、锈层）。例如，高温暴露后铝合金轮毂轮辋鼓包，说明热膨胀导致塑性变形，是动平衡变化的主因。

尺寸测量：用三坐标机检测直径、宽度、偏距，与初始值对比。例如，钢制轮毂盐雾暴露后直径减小0.03mm，说明腐蚀导致质量损失，影响动平衡。

材质分析：用SEM观察腐蚀形貌（如铝合金点蚀坑深度），用硬度计测试材质变化（如碳纤维轮毂盐雾后硬度下降）。材质变化程度需与动平衡数据关联，验证影响机制的正确性。例如，碳纤维轮毂硬度下降10%，对应不平衡量增加3g·cm，说明树脂腐蚀是主要原因。