驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验不确定度计算方法

杨雷 郝锌 高为 李自平 杨钧浩

摘 要：首先根据标准QC/T533-1999试验方法及QC/T534-1999评价指标，试验样件要求重复测量三次8种负荷工况下，驱动桥桥壳的变形量，以满载轴荷时的每米轮距的最大变形量作为合格与否的评价指标。在确定数学模型后，其不确定度来源初步估计有测量的重复性引入的不确定度、百分表的标准不确定度、设备载荷传感器的不确定度间接引起的位移不确定度。通过分项计算再合成后，从结果可以得出，经过标定校准的设备及测量仪器引入的不确定度几乎可以忽略，不确定度的大部分因素主要还是由人员重复测量引入。

关键词：驱动桥;驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验;不确定度

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：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

驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验是验证汽车承载性能的重要指标，在汽车驱动桥台架试验评价指标QC/T534-1999中，驅动桥桥壳垂直弯曲刚性试验评价指标为：满载轴荷时每米轮距最大变形不超过1.5mm。在试验过程中，由于设备仪器精度以及人员测量误差的因素，结果必然存在不确定度。为了提高试验结果的准确性，尤其是在合格与不合格的临界点，不确定度的计算就显得尤为重要。

1 试验方法简要

根据标准QC/T533-1999试验方法，试验样件要求重复测量三次8种负荷工况下，桥壳的变形量。以满载轴荷时的每米轮距的最大变形量作为评价指标。试验过程及百分表的布置位置图片如下：

2 根据桥壳垂直弯曲刚性试验确定测量不确定度数学模型

不确定度数学模型：y=X_i /B

式中：y--满载轴荷时每米轮距的变形量X_i--满载轴荷时最大测量值B--轮距（理论固定值：NV项目B=1.455m）

所使用的试验设备与计量器具如下：

PWS-100桥壳疲劳试验台、MN5021数显百分表。

3 不确定度识别、分析、量化

按照数学模型以及方法摘要，其不确定度来源初步估计有以下几项：

（1）测量的重复性引入的不确定度Ua;（2）百分表的标准不确定度Ub;（3）设备载荷传感器的不确定度间接引起的位移不确定度Uc。

4 根据具体试验项目（NV5）来详细說明以上三种不确定度的计算方法

该项目分别在我公司及机械工业汽车零部件产品质量监督检测中心进行了对比试验。

4.1 计算测量重复性的不确定度

采用标准不确定度计算常用的贝塞尔公式，再根据标准QC/T533-1999试验方法，满载时的变形量重复测量了3次，所以计算公式为：

根据公式，满载时7个点的不确定度如下表所示，取最大值作为测量重复性的不确定度。

4.2 计算百分表视值误差引入的扩展不确定度（百分表）

MN5021数显百分表校准扩展不确定度U₉₅=3.75um= 0.375×10^-2mm。[由合成标准不确定度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分布临界值k₉₅=t₉₅（46）=2.01所得]。

4.3 计算设备载荷传感器的不确定度间接引起的位移不确定度

参见原始记录数据，包含满载时最大变形量点4的纵向载荷递增数据如下：

根据以上数据进行曲线拟合得到图表如下：

从上面拟合曲线可以近似得出位移与载荷成线性关系：进而得到y = k*x的关系方程，k=0.0782。由于载荷传感器校准精度为0.5%，x=16.9*0.005=84.5N，x=84.5X10^-3KN，y= 0.0782x;Uc=0.661X10^-2mm。

5 计算合成标准不确定度

1#样件标准不确定度U_d=1.707×10^-2mm

6 计算扩展不确定度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。

针对0.96mm/m的试验结果所对应的不确定度为：3.414×10^-2/1.445=0.024mm/m。

从结果可以得出，经过标定校准的设备及测量仪器引入的不确定度几乎可以忽略，不确定度的大部分因素主要还是由人员重复测量引入。如需降低此项不确定度，可以增加重复测量次数。

参考文献

[1] JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》（Guide to the express -ion of uncertainty in measurement）.

[2] JJG34-1996《指示表（百分表和千分表）检定规程》.

[3] 汽车驱动桥台架试验方法（QCT533-1999）.

[4] 汽车驱动桥台架试验评价指标（QCT534-1999）.