車輛質心高度測量及不確定度評定

潘浩坤，鄭永武，熊銳，胡德卿，謝火志

（1.廣東工業大學，廣東 廣州 510000；2.中國質量認證中心廣州分中心，廣東 廣州 510000）

車輛質心高度測量及不確定度評定

潘浩坤1，鄭永武2，熊銳1，胡德卿1，謝火志1

（1.廣東工業大學，廣東 廣州 510000；2.中國質量認證中心廣州分中心，廣東 廣州 510000）

車輛的質心位置是車輛的重要性能參數之一，如何準確地確定車輛的質心位置和進行測量過程的不確定度評定，在汽車工程中有著重要的意義。文章將就可傾斜平臺測量法闡述車輛的質心高度的測量方法、原理及其不確定度的評定。

質心高度；可傾斜平臺測量法；不確定度

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-85-02

前言

隨著近年公路條件的改善和車輛速度的提高，車輛的安全性和穩定性日益引起人們的重視。車輛的質心位置是車輛的重要性能參數之一，反應出車輛的裝載分布，對車輛的整體設計與布局有著重要影響，是影響車輛操縱穩定性、平順性和安全性的重要指標。因此，如何準確地確定車輛的質心位置，和進行測量過程的不確定度評定，在汽車工程中有著重要的意義。[1]

1 可傾斜平臺測量法的原理

利用質量反應法中的可傾斜平臺測量法測量重心可以計算得到車輛的重心相對于試驗平臺的垂直距離。可傾斜平臺測量法將被測車輛停置于試驗平臺上，通過分別測量車輛各車輪在試驗平臺處于水平和一定傾斜角度下的位置時對試驗平臺的垂直載荷，再根據對由被測車輛和試驗平臺組成的力學系統列舉力系平衡方程，計算出車輛的質心高度。[2]受力圖如圖1所示。

圖1

由此可列平衡方程：

由平衡方程組推導可得被測車輛的質心高度h：

式中：FNleft-被測車輛在試驗平臺處于水平位置時左側車輪對試驗平臺的垂直載荷(kg)；FNright-被測車輛在試驗平臺處于水平位置時右側車輪對試驗平臺的垂直載荷(kg)；FNleftα-被測車輛在試驗平臺轉動至α°位置時左側車輪對試驗平臺的垂直載荷(kg)；1wfront-被測車輛前軸輪距(mm)；1wrear-被測車輛后軸輪距(mm)；α-試驗平臺相對于水平地面的轉動角度(°)；1wa-平均輪距(mm)；G-車輛總重(kg)；FSleft-被測車輛在試驗平臺轉動至α°位置時左側車輪對試驗平臺的切向力(kg)；(FSright-被測車輛在試驗平臺轉動至α°位置時右側車輪對試驗平臺的切向力(kg)；y-被測車輛的質心距離假想平均右輪的距離(mm)。

2 測量結果不確定度的來源

不確定度是用以表征合理賦予被測量的值的分散性而在測量結果中含有的一個參數，是對測得值的分散性的估計，是用以表示測量結果分散區間的量值。[3]

由上述推導的質心高度函數可知 h=f(FNleft，FNleftα，FNright，1wfront，1wrear)，在α取為12°的前提下，被測量h取決于5個變量。

因而h的不確定度取決于各變量xi的不確定度u(xi)，ix是y的不確定度來源，須先評定xi的標準不確定度u(xi)。標準不確定度的評定方法根據是否由觀測列統計分析所作的不確定度評定分為A類評定和B類評定，使得標準不確定度可通過直接或間接的方法獲取。本次評定采用B類評定。

通過有關儀器的校準報告可獲知相關數據如表1所示。

表1

進而可由算式u(xi)=U(xi)/k計算得出各變量的標準不確定度u(xi)如表2所示。

表2

3 合成標準不確定度

測量結果 h的標準不確定度 uc(h)應是合成標準不確定度，它是由xi的標準不確定度u(xi)按不確定度傳播規律合成的。計算方法分為3步，第1步是計算各xi的不確定度傳播系數；第2步是計算分量標準不確定度；第3步是計算合成標準不確定度。計算結果如表3所示。

表3

將計算結果代入算式可得合成標準不確定度uc(h)=1.880 mm。

4 擴展不確定度

擴展不確定度是為使不確定度置信水準（包含概率）更高而提出的，需將標準不確定度乘以包含因子得到擴展不確定度。則測量結果h的擴展不確定度U=3.760mm。

[1] 楊麗君. 基于側傾法的車輛質心測量臺技術研究[D].中國黑龍江哈爾濱：哈爾濱理工大學（碩士）,2015： 1.

[2] 劉建忠.測試汽車質心高度的集中主要方法及其比較[J].河南交通科技, 1996. (5)： 48.

[3] 黃鎮昌.互換性與測量技術[M].廣州：華南理工大學出版社, 2009.107. 109-111.

Vehicle centroid height measurement and uncertainty evaluation

Pan Haokun1, Zheng Yongwu2, Xiong Rui1, Hu Deqing1, Xie Huozhi1
(1.Guangdong university of technology, Guangdong Guangzhou 510000; 2. Guangzhou branch of China quality certification center, Guangdong Guangzhou510000 )

the vehicle mass center position is one of the important performance parameters of the vehicle, how to accurately locate the center of mass of the vehicle and uncertainty evaluation of measurement process, and has important significance in the automotive engineering. In this paper, the measurement method, principle and uncertainty of the vehicle's centroid height are described in this paper.

height of center; Tilting platform measurement method; The uncertainty

U467.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)20-85-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.029

潘浩坤，就讀于廣東工業大學。