驅動橋橋殼垂直彎曲剛性試驗不確定度計算方法

楊雷 郝鋅 高為 李自平 楊鈞浩

摘 要：首先根據標準QC/T533-1999試驗方法及QC/T534-1999評價指標，試驗樣件要求重復測量三次8種負荷工況下，驅動橋橋殼的變形量，以滿載軸荷時的每米輪距的最大變形量作為合格與否的評價指標。在確定數學模型后，其不確定度來源初步估計有測量的重復性引入的不確定度、百分表的標準不確定度、設備載荷傳感器的不確定度間接引起的位移不確定度。通過分項計算再合成后，從結果可以得出，經過標定校準的設備及測量儀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測量引入。

關鍵詞：驅動橋;驅動橋橋殼垂直彎曲剛性試驗;不確定度

中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：B ?文章編號：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

驅動橋橋殼垂直彎曲剛性試驗是驗證汽車承載性能的重要指標，在汽車驅動橋臺架試驗評價指標QC/T534-1999中，驅動橋橋殼垂直彎曲剛性試驗評價指標為：滿載軸荷時每米輪距最大變形不超過1.5mm。在試驗過程中，由于設備儀器精度以及人員測量誤差的因素，結果必然存在不確定度。為了提高試驗結果的準確性，尤其是在合格與不合格的臨界點，不確定度的計算就顯得尤為重要。

1 試驗方法簡要

根據標準QC/T533-1999試驗方法，試驗樣件要求重復測量三次8種負荷工況下，橋殼的變形量。以滿載軸荷時的每米輪距的最大變形量作為評價指標。試驗過程及百分表的布置位置圖片如下：

2 根據橋殼垂直彎曲剛性試驗確定測量不確定度數學模型

不確定度數學模型：y=X_i /B

式中：y--滿載軸荷時每米輪距的變形量X_i--滿載軸荷時最大測量值B--輪距（理論固定值：NV項目B=1.455m）

所使用的試驗設備與計量器具如下：

PWS-100橋殼疲勞試驗臺、MN5021數顯百分表。

3 不確定度識別、分析、量化

按照數學模型以及方法摘要，其不確定度來源初步估計有以下幾項：

（1）測量的重復性引入的不確定度Ua;（2）百分表的標準不確定度Ub;（3）設備載荷傳感器的不確定度間接引起的位移不確定度Uc。

4 根據具體試驗項目（NV5）來詳細說明以上三種不確定度的計算方法

該項目分別在我公司及機械工業汽車零部件產品質量監督檢測中心進行了對比試驗。

4.1 計算測量重復性的不確定度

采用標準不確定度計算常用的貝塞爾公式，再根據標準QC/T533-1999試驗方法，滿載時的變形量重復測量了3次，所以計算公式為：

根據公式，滿載時7個點的不確定度如下表所示，取最大值作為測量重復性的不確定度。

4.2 計算百分表視值誤差引入的擴展不確定度（百分表）

MN5021數顯百分表校準擴展不確定度U₉₅=3.75um= 0.375×10^-2mm。[由合成標準不確定度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 計算設備載荷傳感器的不確定度間接引起的位移不確定度

參見原始記錄數據，包含滿載時最大變形量點4的縱向載荷遞增數據如下：

根據以上數據進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系：進而得到y = k*x的關系方程，k=0.0782。由于載荷傳感器校準精度為0.5%，x=16.9*0.005=84.5N，x=84.5X10^-3KN，y= 0.0782x;Uc=0.661X10^-2mm。

5 計算合成標準不確定度

1#樣件標準不確定度U_d=1.707×10^-2mm

6 計算擴展不確定度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0.96mm/m的試驗結果所對應的不確定度為：3.414×10^-2/1.445=0.024mm/m。

從結果可以得出，經過標定校準的設備及測量儀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測量引入。如需降低此項不確定度，可以增加重復測量次數。

參考文獻

[1] JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》（Guide to the express -ion of uncertainty in measurement）.

[2] JJG34-1996《指示表（百分表和千分表）檢定規程》.

[3] 汽車驅動橋臺架試驗方法（QCT533-1999）.

[4] 汽車驅動橋臺架試驗評價指標（QCT534-1999）.