车辆质心高度测量及不确定度评定

潘浩坤，郑永武，熊锐，胡德卿，谢火志

（1.广东工业大学，广东 广州 510000；2.中国质量认证中心广州分中心，广东 广州 510000）

车辆质心高度测量及不确定度评定

潘浩坤1，郑永武2，熊锐1，胡德卿1，谢火志1

（1.广东工业大学，广东 广州 510000；2.中国质量认证中心广州分中心，广东 广州 510000）

车辆的质心位置是车辆的重要性能参数之一，如何准确地确定车辆的质心位置和进行测量过程的不确定度评定，在汽车工程中有着重要的意义。文章将就可倾斜平台测量法阐述车辆的质心高度的测量方法、原理及其不确定度的评定。

质心高度；可倾斜平台测量法；不确定度

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-85-02

前言

随着近年公路条件的改善和车辆速度的提高，车辆的安全性和稳定性日益引起人们的重视。车辆的质心位置是车辆的重要性能参数之一，反应出车辆的装载分布，对车辆的整体设计与布局有着重要影响，是影响车辆操纵稳定性、平顺性和安全性的重要指标。因此，如何准确地确定车辆的质心位置，和进行测量过程的不确定度评定，在汽车工程中有着重要的意义。[1]

1 可倾斜平台测量法的原理

利用质量反应法中的可倾斜平台测量法测量重心可以计算得到车辆的重心相对于试验平台的垂直距离。可倾斜平台测量法将被测车辆停置于试验平台上，通过分别测量车辆各车轮在试验平台处于水平和一定倾斜角度下的位置时对试验平台的垂直载荷，再根据对由被测车辆和试验平台组成的力学系统列举力系平衡方程，计算出车辆的质心高度。[2]受力图如图1所示。

图1

由此可列平衡方程：

由平衡方程组推导可得被测车辆的质心高度h：

式中：FNleft-被测车辆在试验平台处于水平位置时左侧车轮对试验平台的垂直载荷(kg)；FNright-被测车辆在试验平台处于水平位置时右侧车轮对试验平台的垂直载荷(kg)；FNleftα-被测车辆在试验平台转动至α°位置时左侧车轮对试验平台的垂直载荷(kg)；1wfront-被测车辆前轴轮距(mm)；1wrear-被测车辆后轴轮距(mm)；α-试验平台相对于水平地面的转动角度(°)；1wa-平均轮距(mm)；G-车辆总重(kg)；FSleft-被测车辆在试验平台转动至α°位置时左侧车轮对试验平台的切向力(kg)；(FSright-被测车辆在试验平台转动至α°位置时右侧车轮对试验平台的切向力(kg)；y-被测车辆的质心距离假想平均右轮的距离(mm)。

2 测量结果不确定度的来源

不确定度是用以表征合理赋予被测量的值的分散性而在测量结果中含有的一个参数，是对测得值的分散性的估计，是用以表示测量结果分散区间的量值。[3]

由上述推导的质心高度函数可知 h=f(FNleft，FNleftα，FNright，1wfront，1wrear)，在α取为12°的前提下，被测量h取决于5个变量。

因而h的不确定度取决于各变量xi的不确定度u(xi)，ix是y的不确定度来源，须先评定xi的标准不确定度u(xi)。标准不确定度的评定方法根据是否由观测列统计分析所作的不确定度评定分为A类评定和B类评定，使得标准不确定度可通过直接或间接的方法获取。本次评定采用B类评定。

通过有关仪器的校准报告可获知相关数据如表1所示。

表1

进而可由算式u(xi)=U(xi)/k计算得出各变量的标准不确定度u(xi)如表2所示。

表2

3 合成标准不确定度

测量结果 h的标准不确定度 uc(h)应是合成标准不确定度，它是由xi的标准不确定度u(xi)按不确定度传播规律合成的。计算方法分为3步，第1步是计算各xi的不确定度传播系数；第2步是计算分量标准不确定度；第3步是计算合成标准不确定度。计算结果如表3所示。

表3

将计算结果代入算式可得合成标准不确定度uc(h)=1.880 mm。

4 扩展不确定度

扩展不确定度是为使不确定度置信水准（包含概率）更高而提出的，需将标准不确定度乘以包含因子得到扩展不确定度。则测量结果h的扩展不确定度U=3.760mm。

[1] 杨丽君. 基于侧倾法的车辆质心测量台技术研究[D].中国黑龙江哈尔滨：哈尔滨理工大学（硕士）,2015： 1.

[2] 刘建忠.测试汽车质心高度的集中主要方法及其比较[J].河南交通科技, 1996. (5)： 48.

[3] 黄镇昌.互换性与测量技术[M].广州：华南理工大学出版社, 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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)20-85-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.029

潘浩坤，就读于广东工业大学。