潘浩坤，鄭永武，熊銳，胡德卿，謝火志

（1.廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510000；2.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心廣州分中心，廣東 廣州 510000）

車輛質(zhì)心高度測(cè)量及不確定度評(píng)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(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510000；2.中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心廣州分中心，廣東 廣州 510000）

車輛的質(zhì)心位置是車輛的重要性能參數(shù)之一，如何準(zhǔn)確地確定車輛的質(zhì)心位置和進(jìn)行測(cè)量過程的不確定度評(píng)定，在汽車工程中有著重要的意義。文章將就可傾斜平臺(tái)測(cè)量法闡述車輛的質(zhì)心高度的測(cè)量方法、原理及其不確定度的評(píng)定。

質(zhì)心高度；可傾斜平臺(tái)測(cè)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(wěn)定性日益引起人們的重視。車輛的質(zhì)心位置是車輛的重要性能參數(shù)之一，反應(yīng)出車輛的裝載分布，對(duì)車輛的整體設(shè)計(jì)與布局有著重要影響，是影響車輛操縱穩(wěn)定性、平順性和安全性的重要指標(biāo)。因此，如何準(zhǔn)確地確定車輛的質(zhì)心位置，和進(jìn)行測(cè)量過程的不確定度評(píng)定，在汽車工程中有著重要的意義。[1]

1 可傾斜平臺(tái)測(cè)量法的原理

利用質(zhì)量反應(yīng)法中的可傾斜平臺(tái)測(cè)量法測(cè)量重心可以計(jì)算得到車輛的重心相對(duì)于試驗(yàn)平臺(tái)的垂直距離。可傾斜平臺(tái)測(cè)量法將被測(cè)車輛停置于試驗(yàn)平臺(tái)上，通過分別測(cè)量車輛各車輪在試驗(yàn)平臺(tái)處于水平和一定傾斜角度下的位置時(shí)對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的垂直載荷，再根據(jù)對(duì)由被測(cè)車輛和試驗(yàn)平臺(tái)組成的力學(xué)系統(tǒng)列舉力系平衡方程，計(jì)算出車輛的質(zhì)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(dǎo)可得被測(cè)車輛的質(zhì)心高度h：

式中：FNleft-被測(cè)車輛在試驗(yàn)平臺(tái)處于水平位置時(shí)左側(cè)車輪對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的垂直載荷(kg)；FNright-被測(cè)車輛在試驗(yàn)平臺(tái)處于水平位置時(shí)右側(cè)車輪對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的垂直載荷(kg)；FNleftα-被測(cè)車輛在試驗(yàn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)至α°位置時(shí)左側(cè)車輪對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的垂直載荷(kg)；1wfront-被測(cè)車輛前軸輪距(mm)；1wrear-被測(cè)車輛后軸輪距(mm)；α-試驗(yàn)平臺(tái)相對(duì)于水平地面的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(°)；1wa-平均輪距(mm)；G-車輛總重(kg)；FSleft-被測(cè)車輛在試驗(yàn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)至α°位置時(shí)左側(cè)車輪對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的切向力(kg)；(FSright-被測(cè)車輛在試驗(yàn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)至α°位置時(shí)右側(cè)車輪對(duì)試驗(yàn)平臺(tái)的切向力(kg)；y-被測(cè)車輛的質(zhì)心距離假想平均右輪的距離(mm)。

2 測(cè)量結(jié)果不確定度的來源

不確定度是用以表征合理賦予被測(cè)量的值的分散性而在測(cè)量結(jié)果中含有的一個(gè)參數(shù)，是對(duì)測(cè)得值的分散性的估計(jì)，是用以表示測(cè)量結(jié)果分散區(qū)間的量值。[3]

由上述推導(dǎo)的質(zhì)心高度函數(shù)可知 h=f(FNleft，F(xiàn)Nleftα，F(xiàn)Nright，1wfront，1wrear)，在α取為12°的前提下，被測(cè)量h取決于5個(gè)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(píng)定xi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)。標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定方法根據(jù)是否由觀測(cè)列統(tǒng)計(jì)分析所作的不確定度評(píng)定分為A類評(píng)定和B類評(píng)定，使得標(biāo)準(zhǔn)不確定度可通過直接或間接的方法獲取。本次評(píng)定采用B類評(píng)定。

通過有關(guān)儀器的校準(zhǔn)報(bào)告可獲知相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1

進(jìn)而可由算式u(xi)=U(xi)/k計(jì)算得出各變量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)如表2所示。

表2

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

測(cè)量結(jié)果 h的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uc(h)應(yīng)是合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，它是由xi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)按不確定度傳播規(guī)律合成的。計(jì)算方法分為3步，第1步是計(jì)算各xi的不確定度傳播系數(shù)；第2步是計(jì)算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度；第3步是計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3

將計(jì)算結(jié)果代入算式可得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(h)=1.880 mm。

4 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度是為使不確定度置信水準(zhǔn)（包含概率）更高而提出的，需將標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子得到擴(kuò)展不確定度。則測(cè)量結(jié)果h的擴(kuò)展不確定度U=3.760mm。

[1] 楊麗君. 基于側(cè)傾法的車輛質(zhì)心測(cè)量臺(tái)技術(shù)研究[D].中國(guó)黑龍江哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)（碩士）,2015： 1.

[2] 劉建忠.測(cè)試汽車質(zhì)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(zhèn)昌.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].廣州：華南理工大學(xué)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(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(yè)大學(xué)。