汽車半軸靜扭強(qiáng)度測(cè)量不確定度的分析與評(píng)定

賈志強(qiáng)+柯瑞強(qiáng)

摘 要： 本文闡述了依據(jù)QC/T 293-1999《汽車半軸臺(tái)架試驗(yàn)方法》對(duì)某車型的汽車半軸進(jìn)行靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)，并且按照J(rèn)JF 1059.1 -2012 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的規(guī)定，建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)半軸的靜扭強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量不確定度的分析與評(píng)定。

關(guān)鍵詞： 半軸；靜扭強(qiáng)度；不確定度

引言：

測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)，用于表征合理賦予被測(cè)量的值的分散性。隨著國(guó)家的發(fā)展，整個(gè)汽車行業(yè)技術(shù)水平的提升，現(xiàn)在對(duì)我們檢測(cè)行業(yè)來(lái)說(shuō)要求也愈發(fā)嚴(yán)格，對(duì)此我們需要有更具說(shuō)服能力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)應(yīng)對(duì)客戶的需求。本文選擇汽車半軸，對(duì)其進(jìn)行靜扭強(qiáng)度的測(cè)量不確定度分析與評(píng)定，以此找到提高技術(shù)水平方法，并且可以擴(kuò)展于其他的檢測(cè)項(xiàng)目。

1.半軸靜扭強(qiáng)度的檢測(cè)方法及檢測(cè)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)

1.1檢測(cè)方法

將半軸用工裝固定在靜扭機(jī)上，開動(dòng)靜扭機(jī)，一段時(shí)間后，半軸斷裂。函數(shù)記錄儀通過(guò)拉壓力傳感器記錄半軸斷裂時(shí)的最大力值；用標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心與施力點(diǎn)的距離即為力臂長(zhǎng)度，即為半軸靜扭強(qiáng)度。

1.2測(cè)量設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)

2. 半軸靜扭強(qiáng)度的測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型

在溫度和其他條件不變時(shí)，半軸靜扭強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型是：

T=FL

式中： T--半軸靜扭強(qiáng)度

F--半軸斷裂時(shí)的最大力值

L--力臂長(zhǎng)度

3.半軸靜扭強(qiáng)度的測(cè)量不確定度的來(lái)源分析

3.1由拉壓力傳感器最大允許誤差引入的不確定度，按B類方法進(jìn)行評(píng)定。

3.2由函數(shù)記錄儀示值誤差引入的不確定度，按B類方法進(jìn)行評(píng)定。

3.3由力臂長(zhǎng)度獨(dú)立重復(fù)測(cè)量引入的不確定度，按A類方法進(jìn)行評(píng)定。

3.4由標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺計(jì)量誤差引入的不確定度，按B類方法進(jìn)行評(píng)定。

3.5由數(shù)值修約引入的不確定度，按B類方法進(jìn)行評(píng)定。

4.半軸靜扭強(qiáng)度的測(cè)量不確定度的評(píng)定

4.1拉壓力傳感器最大允許誤差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

經(jīng)過(guò)檢定校準(zhǔn)的試驗(yàn)臺(tái)拉壓力傳感器準(zhǔn)確度為≤±1%FS，以均勻分布估計(jì)，包含因子 ，故其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 為：

4.2函數(shù)記錄儀示值誤差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

函數(shù)記錄儀技術(shù)等級(jí)為0.1級(jí)，以均勻分布估計(jì)，包含因子 ，則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ：

4.3力臂長(zhǎng)度獨(dú)立重復(fù)測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

獨(dú)立重復(fù)測(cè)量10次的力臂長(zhǎng)度如下表：

平均值：

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

對(duì)同一工況，連續(xù)m=3次讀數(shù)，取其平均值作為測(cè)量結(jié)果，所以標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（L）為

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 為

4.4標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺計(jì)量誤差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

通過(guò)計(jì)量鑒定證書可知，標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺的計(jì)量誤差為 （L取以整數(shù)米為單位的長(zhǎng)度），以均勻分布估計(jì)，包含因子 ，則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 為

4.5數(shù)值修約引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

考慮到最大修約間隔為0.5mm，因此以均勻分布估計(jì)，包含因子 ，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ：

4.6.相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

力的測(cè)量相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

力臂長(zhǎng)度測(cè)量相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

由于力和力臂長(zhǎng)度為兩個(gè)獨(dú)立分量，互不相關(guān)，則可得半軸靜扭強(qiáng)度相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.7相對(duì)擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，半軸靜扭強(qiáng)度的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

4.8汽車半軸靜扭強(qiáng)度測(cè)量不確定度檢測(cè)結(jié)果和擴(kuò)展不確定度

半軸靜扭強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果T=4786Nm，其擴(kuò)展不確定度：U=57.5Nm；k=2。

5.結(jié)論

對(duì)汽車半軸靜扭強(qiáng)度的測(cè)量不確定度綜合分析可知，在整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)測(cè)量不確定影響最大的是拉壓力傳感器，因此選擇精度更高的、性能更穩(wěn)定的拉壓力傳感器，并且定期對(duì)其進(jìn)行溯源，才能有效的控制住半軸靜扭強(qiáng)度的測(cè)量不確定度。同樣對(duì)于其他汽車零部件檢測(cè)項(xiàng)目，我們可以抓住其檢測(cè)系統(tǒng)中最大的影響量，定期溯源，那就能有效的控制整個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的測(cè)量不確定度，保障試驗(yàn)精度。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳爽，孫浩，任培. 基于實(shí)車碰撞試驗(yàn)的電測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量不確定度[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2012，8，31（4）：129-133.