轴类零件外径尺寸测量不确定度的评定

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1、轴类零件外径尺寸测量不确定度的评定1概述轴类零件是五金配件中经常遇到的典型零件之一，它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。各类轴零件在整个设备中都传递一定的动力。因此它的径向尺寸是否合格对设备的整体运转是有一定的影响的。本文以电力机车轮的轴为讨论对象。它的质量好

2、坏直接影响到机车的安全运行。因此很有必要进行讨论。目前,现在生产的机车车轴主要控制尺寸为160+0.052，+0.027+0.149+0.149190，205。现就第一个参数进行测量不确定度的评定。+0.077+0.0771.1测量依据:车轴加工工艺文件。1.2测量环境:现场温度30°。1.3测量设备:零级千分尺(150-175mm)。+0.0521601.4被测对象:+0.0271.5测量过程:用千分尺直接测量加工后的相应尺寸。2数学模型L=LL10式中:L—尺寸测量误差;L—测量读数值;L—

3、尺寸标称值。103计算分量标准不确定度表1外径测量的不确定度分量及评注符号不确定度分量评注低分辨力名称千分尺示对千分尺示值误差的最大允许值的要求是一个未知变量，初步设L1值误差定为6m。通过校准后的零位调整，使示值误差曲线对称地分布。千分尺校准的千分尺被校准时也会产生误差，最大测量测量误差为3.5mL2测量不确定度d1μmL3读数误差L20.29μm2323实验证明三位操作人员具有同样的重复性。该实验包括每位操作+0.052重复性160L4者对轴+0.027作15次以上的测量。千分尺

4、柔性的影响已包括在重复性内。温度差在测量期间，轴和千分尺的最大温度差为10C。L5温度相对于标准参考温度20C的最大温度偏差为15C。L6测得的圆柱度为1.5m。圆柱度的主要部分是圆度偏差。对直径工件形状误差L7的影响是圆柱度的两倍，即3m。3.1千分尺示值误差外径千分尺示值误差的最大允许值被定义为示值误差曲线的最大范围，而与零位的示值误差无关。示值误差曲线相对于零点的位置是另一个（独立的）计量特征量。假定在校准过程中对示值误差曲线定位，使示值的最大正，负误差具有相同的绝对值。这个值尚未确定，

5、现初步选定为6m。所以，误差的极限值为：6μma3μmL12在给定的情况下无法证明服从高斯分布，故根据高估的原则假定为矩形分布，即分布因子b=0.6。于是：3μm0.61.8μmL1估计其相对不确定度为10%2则自由度=0.5(0.1)5013.2千分尺校准的测量不确定度千分尺校准给出的最大测量测量误差为3.5m,故标准不确定度为=3.5/3=3.02（m）L2估计其相对不确定度为10%2自由度=0.5(0.1)5023.3度数误差测量人员使用千分尺测量时的读数误差为1m,

6、属于均匀分布，故=1/30.557mL3估计其相对不确定度为10%2则自由度=0.5(0.1)5033.4重复性产生的不确定度测量重复性估算采用A类方法进行评定,用千分尺直接测量加工后的相应尺寸,每一个尺寸重复测量10次,得到测量列见表2。0.4mL4自由度n110194表2+0.052测量次数160+0.0271160．0142160．0123160．0124160．0135160．0146160．0127160．0148160．0149160．01410160．013平均值

7、160．0132方差0.4m3.5温度差产生的不确定度观测到千分尺和工件间的最大温度差为2C。由于无任何信息表明该温度差的符号，故假定其在2C范围内变化。由于外径千分尺是由淬火钢制成的,车轴也是用淬，所以它6们的线膨胀系数是一样的,查表知11.510/℃，于是对直径测量影响的极限值为：61aΔTD2C11.510C160mm3.68μmL5假定为U形分布，即b=0.7，于是3.68μm0.72.576μmL5估计其相对不确定度为10%2则自由度=0.5(0

8、.1)5053.6温度产生的不确定度观测到相对于标准参考温度20C的最大偏差为15C。由于无任何信息表明偏差的符号，故假定其在15C范围内变化。同时假定工件和千分尺之间的线膨胀系数相对差最大为10%，于是其极限值为：61a0.1ΔTD0.115C11.510C160mm2.76μmL620假定为U形分布，即b=0.7，于是u2.76μm0.71.932μ