汽車半軸靜扭強度測量不確定度的分析與評定

賈志強+柯瑞強

摘 要： 本文闡述了依據QC/T 293-1999《汽車半軸臺架試驗方法》對某車型的汽車半軸進行靜扭強度試驗，并且按照JJF 1059.1 -2012 《測量不確定度評定與表示》的規定，建立數學模型，對半軸的靜扭強度進行測量不確定度的分析與評定。

關鍵詞： 半軸；靜扭強度；不確定度

引言：

測量不確定度是與測量結果關聯的一個參數，用于表征合理賦予被測量的值的分散性。隨著國家的發展，整個汽車行業技術水平的提升，現在對我們檢測行業來說要求也愈發嚴格，對此我們需要有更具說服能力的實驗數據來應對客戶的需求。本文選擇汽車半軸，對其進行靜扭強度的測量不確定度分析與評定，以此找到提高技術水平方法，并且可以擴展于其他的檢測項目。

1.半軸靜扭強度的檢測方法及檢測設備的技術指標

1.1檢測方法

將半軸用工裝固定在靜扭機上，開動靜扭機，一段時間后，半軸斷裂。函數記錄儀通過拉壓力傳感器記錄半軸斷裂時的最大力值；用標準鋼卷尺測量轉動軸的中心與施力點的距離即為力臂長度，即為半軸靜扭強度。

1.2測量設備的技術指標

2. 半軸靜扭強度的測量不確定度數學模型

在溫度和其他條件不變時，半軸靜扭強度的數學模型是：

T=FL

式中： T--半軸靜扭強度

F--半軸斷裂時的最大力值

L--力臂長度

3.半軸靜扭強度的測量不確定度的來源分析

3.1由拉壓力傳感器最大允許誤差引入的不確定度，按B類方法進行評定。

3.2由函數記錄儀示值誤差引入的不確定度，按B類方法進行評定。

3.3由力臂長度獨立重復測量引入的不確定度，按A類方法進行評定。

3.4由標準鋼卷尺計量誤差引入的不確定度，按B類方法進行評定。

3.5由數值修約引入的不確定度，按B類方法進行評定。

4.半軸靜扭強度的測量不確定度的評定

4.1拉壓力傳感器最大允許誤差引入的相對標準不確定度

經過檢定校準的試驗臺拉壓力傳感器準確度為≤±1%FS，以均勻分布估計，包含因子 ，故其相對標準不確定度 為：

4.2函數記錄儀示值誤差引入的相對標準不確定度

函數記錄儀技術等級為0.1級，以均勻分布估計，包含因子 ，則其相對標準不確定度 ：

4.3力臂長度獨立重復測量引入的相對標準不確定度

獨立重復測量10次的力臂長度如下表：

平均值：

試驗標準差：

對同一工況，連續m=3次讀數，取其平均值作為測量結果，所以標準不確定度u（L）為

相對標準不確定度 為

4.4標準鋼卷尺計量誤差引入的相對標準不確定度

通過計量鑒定證書可知，標準鋼卷尺的計量誤差為 （L取以整數米為單位的長度），以均勻分布估計，包含因子 ，則其相對標準不確定度 為

4.5數值修約引入的相對標準不確定度

考慮到最大修約間隔為0.5mm，因此以均勻分布估計，包含因子 ，相對標準不確定度 ：

4.6.相對合成標準不確定度

力的測量相對合成標準不確定度：

力臂長度測量相對合成標準不確定度：

由于力和力臂長度為兩個獨立分量，互不相關，則可得半軸靜扭強度相對合成標準不確定度：

4.7相對擴展不確定度

取包含因子k=2，半軸靜扭強度的相對擴展不確定度為：

4.8汽車半軸靜扭強度測量不確定度檢測結果和擴展不確定度

半軸靜扭強度檢測結果T=4786Nm，其擴展不確定度：U=57.5Nm；k=2。

5.結論

對汽車半軸靜扭強度的測量不確定度綜合分析可知，在整個檢測系統中，對測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、性能更穩定的拉壓力傳感器，并且定期對其進行溯源，才能有效的控制住半軸靜扭強度的測量不確定度。同樣對于其他汽車零部件檢測項目，我們可以抓住其檢測系統中最大的影響量，定期溯源，那就能有效的控制整個系統檢測結果的測量不確定度，保障試驗精度。

參考文獻

[1 JJF 1059.1 -2012 測量不確定度評定與表示，國家質量監督檢驗檢疫總局。2013-06-03實施.

[2] CNAS-CL07：2011《測量不確定度的要求》（2011年第二次修訂），中國合格評定國家認可委員會，2011-11-01實施.

[3]陳爽，孫浩，任培. 基于實車碰撞試驗的電測量系統測量不確定度[J].重慶交通大學學報（自然科學版）， 2012，8，31（4）：129-133.