汽车前轮胎偏向检测不确定度评定分析
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【摘 要】造成这种偏向的原因大多是因前轮胎定位不正确引起的。其次还有左右轮胎气压不平衡，左右输轴轴承松紧，左右轴距不对称，车架移位或变形等因素。前轮胎定位包括车轮前束，车轮外倾，主销内倾和后倾的四大参数，汽车产生侧滑现象多数是这四大参数综合作用的结果，利用侧滑试验台检测所得之侧滑量，是判断汽车前轮胎定位各参数误差的前题。
在汽车安全年审中或车辆技术评定的综合检测中，偏向侧滑检测均列为必检项目，偏向侧滑检测是一种汽车前轮定位参数的动态检验。对动态汽车前轮偏向侧滑测量结果的不确定度进行了评定。通过评定我们找出了影响测量不确定度的主要因素。
1、检测不确定度来源分析
汽车前轮胎侧滑检测不确定度来源主要为以下五个因素
(1)测量方法:依据标准检测方法，被检测车辆通过检测台的速度变化和角度的差异对测量结果影响很大；(2)被测对象完善性:部分被检测车辆的状态差异很大，质量特征不稳定，从而影响测量结果；(3)人员因素:在检测过程中，操作人员由于有意或无意的操作失误，没有按要求的方法检测，造成测量结果偏差很大；(4)环境因素:测量过程的温度、湿度变化对测量结果也有一定影响；(5)测量仪器因素:测量系统本身的测量不确定度对测量结果也有一定的影响。
2、数学模型
建立数学模型是指被测量Y和各影响量Xi(i=1，2，…，n)间的具体函数关系，一般形式如下:
Y=f(X1，X2，…，Xn)
式中:
Y称为被测量，而Xi称为影响量；
若被测量Y的估计值为y，影响量的估计值为xi，则有:
y=f(x1，x2，…，xn)
由于被测量直接由检验台读出测量结果，因此，基本数学模型为y=x。其余4项均无法获得其和y的函数关系，只能采用黑箱模型，即:
y=x+δy1+δy2+δy3+δy4 (1)
式中:
y为被测量Y的估计值，
x为测量结果，其余各项为各测量不确定度来源对测量结果的影响，
其中:
δy1为检测方法不理想对测量结果的影响；
δy2为人员因素对测量结果的影响；
δy3为环境因素对测量结果的影响；
δy4为被测对象不完善对测量结果的影响。
3、检测不确定度分量评定
3.1系统重复测量引入的不确定度uA
在重复性条件下对被测量做n次独立测量，得到测量结果为xi(i=1，2，…，n)，则x的最佳估计值可用n次独立测量结果的平均值 表示:
于是单次测量结果的标准不确定度uA可用贝塞尔公式计算:
式中:
uA为标准偏差，
s(x)为实验标准偏差；
xi为第i次测量结果。
为了获得重复性测量不确定度，我们选定同一辆被检测车辆，在相同的环境和实验条件下，由同一检测员以规定的标准方法和基本相同的车速进行多次测量，测得前轮侧滑数据10组(见表1所示)。
根据贝塞尔公式计算得出其标准偏差uA为uA=s(x)=0．1287(m/km)
3.2测量仪器D的误差引入的不确定度u(X)
查滑板式汽车侧滑检验台检定证书，侧滑量示值误差最大允许值为±0．03m/km，以矩形分布估计，其标准不确定度u(X)为:
u(X)= 0．0173(m/km)
3.3测量方法引入的不确定度u(δy1)
标准要求被测车辆以3～5km/s的速度，车身轴线与前轮侧滑检验台成90°通过，实际操作均不可能严格按此执行，因此，这两个因素均会在一定程度上引入测量不确定度，对其评定应采用B类评定方法，这两个因素引入的影响量呈矩形分布，其包含因子k=，根据经验，这两因素引入的可能值的分布区间的半宽a为0．1m/km，故其标准不确定度u(δy1)为:
u(δy1)=a/k=0．1/ =0．058(m/km)
3.4人员引入的不确定度u(δy3)
标准规定在测试过程中，操作人员要保持转向盘不动，在实际操作中操作人员可能无意或有意的转动转向盘，造成测量结果严重偏差，所造成的测量不确定度将远远大于其它几项不确定度的和，但它是属于异常情况，应不在统计分析范围内，在正常情况下u(δy2)很小，基本可以忽略不计，故取u(δy2)=0
3.5环境引入的不确定度u(δy3)
前轮侧滑属于位移测量，采用的位移传感器对环境温度、湿度较敏感，对位移量的影响在微米级，反映到米级的侧滑量，可以忽略不计，故取u(δy3)=0
3.6被测对象不完善引入的不确定度u(δy4)
部分被检测车辆的质量特征不稳定，从而影响测量结果，但由于对其不稳定的分布和程度无法评估，在本次不确定度评估中不予计算，故取u(δy4)=0
4、合成不确定度
由上面分析知道，前轮侧滑的数学模型是线形模型，并且各输入量之间没有相关性，根据方差合成定理，前轮侧滑测量的合成标准不确定度uc(y)为:
5、扩展合成不确定度
在6个不确定度分量当中，起主要作用的是系统重复测量引入的不确定度u(x)，前轮侧滑的测试结果是呈正态分布，由于采用的是实验标准差来估计标准偏差，取置信概率95，自由度为9，查t分布表，得包含因子k95=2．26。
故前轮侧滑置信概率为p=0．95的扩展不确定度U95U95=k95×uc(y)=2．26×0．141=0．319(m/km)
6、结论
本文运用测量不确定度评定方法，分析了机动车前轮侧滑测量过程中产生不确定度的来源，得到置信概率为0．95的扩展不确定度为0．319m/km，为机动车前轮侧滑检测合格评定提供了科学依据。通过探讨可以得出环境对测量不确定度影响较小，而测量方法的正确与否对测量不确定度影响较大，这就要求检测机构、检测员严格按照标准方法来进行检测，检测人员应加强熟练性训练，尽量减小不确定度，确保检测数据的准确性。
参考文献
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