驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直彎曲剛性試驗(yàn)不確定度計(jì)算方法

楊雷 郝鋅 高為 李自平 楊鈞浩

摘 要：首先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)QC/T533-1999試驗(yàn)方法及QC/T534-1999評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)樣件要求重復(fù)測(cè)量三次8種負(fù)荷工況下，驅(qū)動(dòng)橋橋殼的變形量，以滿載軸荷時(shí)的每米輪距的最大變形量作為合格與否的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在確定數(shù)學(xué)模型后，其不確定度來(lái)源初步估計(jì)有測(cè)量的重復(fù)性引入的不確定度、百分表的標(biāo)準(zhǔn)不確定度、設(shè)備載荷傳感器的不確定度間接引起的位移不確定度。通過(guò)分項(xiàng)計(jì)算再合成后，從結(jié)果可以得出，經(jīng)過(guò)標(biāo)定校準(zhǔn)的設(shè)備及測(cè)量?jī)x器引入的不確定度幾乎可以忽略，不確定度的大部分因素主要還是由人員重復(fù)測(cè)量引入。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋;驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直彎曲剛性試驗(yàn);不確定度

中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）04-119-02

Uncertainty calculation method for vertical bending rigidity test ofdriving axle housing

Yang Lei， Hao Xin， Gao Wei， Li Ziping， Yang Junhao

（ Sichuan Jianan Industrial Co.， Ltd.， Sichuan Ya'an 625100 ）

Abstract：?Firstly， according to the standard QC/T 533-1999 test method and QC/T 534-1999 evaluation index， the deformation of the bridge shell under 8 load conditions is required to be measured repeatedly for three times for the test sample， and the maximum deformation per meter of wheelbase under full load is taken as the evaluation index of whether it is qualified or not. After the mathematical model is determined， the sources of the uncertainty are initially estimated as the uncertainty introduced by the repeatability of measurement， the standard uncertainty of the dial indicator， and the displacement uncertainty indirectly caused by the uncertainty of the load sensor of the equipment. The results show that the uncertainty introduced by calibrated equipment and measuring instruments can be almost ignored， and most of the uncertainty factors are mainly introduced by repeated measurement.

Keywords： Transaxle; Transversal bridge shell vertical bending rigidity test; Uncertainty

CLC NO.：?U467??Document Code： B??Article ID： 1671-7988（2020）04-119-02

引言

驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直彎曲剛性試驗(yàn)是驗(yàn)證汽車承載性能的重要指標(biāo)，在汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)QC/T534-1999中，驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直彎曲剛性試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)為：滿載軸荷時(shí)每米輪距最大變形不超過(guò)1.5mm。在試驗(yàn)過(guò)程中，由于設(shè)備儀器精度以及人員測(cè)量誤差的因素，結(jié)果必然存在不確定度。為了提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，尤其是在合格與不合格的臨界點(diǎn)，不確定度的計(jì)算就顯得尤為重要。

1 試驗(yàn)方法簡(jiǎn)要

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)QC/T533-1999試驗(yàn)方法，試驗(yàn)樣件要求重復(fù)測(cè)量三次8種負(fù)荷工況下，橋殼的變形量。以滿載軸荷時(shí)的每米輪距的最大變形量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。試驗(yàn)過(guò)程及百分表的布置位置圖片如下：

2 根據(jù)橋殼垂直彎曲剛性試驗(yàn)確定測(cè)量不確定度數(shù)學(xué)模型

不確定度數(shù)學(xué)模型：y=X_i /B

式中：y--滿載軸荷時(shí)每米輪距的變形量X_i--滿載軸荷時(shí)最大測(cè)量值B--輪距（理論固定值：NV項(xiàng)目B=1.455m）

所使用的試驗(yàn)設(shè)備與計(jì)量器具如下：

PWS-100橋殼疲勞試驗(yàn)臺(tái)、MN5021數(shù)顯百分表。

3 不確定度識(shí)別、分析、量化

按照數(shù)學(xué)模型以及方法摘要，其不確定度來(lái)源初步估計(jì)有以下幾項(xiàng)：

（1）測(cè)量的重復(fù)性引入的不確定度Ua;（2）百分表的標(biāo)準(zhǔn)不確定度Ub;（3）設(shè)備載荷傳感器的不確定度間接引起的位移不確定度Uc。

4 根據(jù)具體試驗(yàn)項(xiàng)目（NV5）來(lái)詳細(xì)說(shuō)明以上三種不確定度的計(jì)算方法

該項(xiàng)目分別在我公司及機(jī)械工業(yè)汽車零部件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

4.1 計(jì)算測(cè)量重復(fù)性的不確定度

采用標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算常用的貝塞爾公式，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)QC/T533-1999試驗(yàn)方法，滿載時(shí)的變形量重復(fù)測(cè)量了3次，所以計(jì)算公式為：

根據(jù)公式，滿載時(shí)7個(gè)點(diǎn)的不確定度如下表所示，取最大值作為測(cè)量重復(fù)性的不確定度。

4.2 計(jì)算百分表視值誤差引入的擴(kuò)展不確定度（百分表）

MN5021數(shù)顯百分表校準(zhǔn)擴(kuò)展不確定度U₉₅=3.75um= 0.375×10^-2mm。[由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc=1.87um=0.187×10^-2mm，置信概率p=95%，有效自由度v_eff=46，其包含因子t分布臨界值k₉₅=t₉₅（46）=2.01所得]。

4.3 計(jì)算設(shè)備載荷傳感器的不確定度間接引起的位移不確定度

參見(jiàn)原始記錄數(shù)據(jù)，包含滿載時(shí)最大變形量點(diǎn)4的縱向載荷遞增數(shù)據(jù)如下：

根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合得到圖表如下：

從上面擬合曲線可以近似得出位移與載荷成線性關(guān)系：進(jìn)而得到y(tǒng) = k*x的關(guān)系方程，k=0.0782。由于載荷傳感器校準(zhǔn)精度為0.5%，x=16.9*0.005=84.5N，x=84.5X10^-3KN，y= 0.0782x;Uc=0.661X10^-2mm。

5 計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1#樣件標(biāo)準(zhǔn)不確定度U_d=1.707×10^-2mm

6 計(jì)算擴(kuò)展不確定度U

取k=2;U=2×U_d;U=2×1.707×10^-2mm=3.414×10^-2 mm;y=1.40/1.455=0.96mm/m。

針對(duì)0.96mm/m的試驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的不確定度為：3.414×10^-2/1.445=0.024mm/m。

從結(jié)果可以得出，經(jīng)過(guò)標(biāo)定校準(zhǔn)的設(shè)備及測(cè)量?jī)x器引入的不確定度幾乎可以忽略，不確定度的大部分因素主要還是由人員重復(fù)測(cè)量引入。如需降低此項(xiàng)不確定度，可以增加重復(fù)測(cè)量次數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[4] 汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)（QCT534-1999）.