上個(gè)視頻講了螺絲的預(yù)緊力，其中扭矩扳手作為施加預(yù)緊力的工具出現(xiàn)過(guò)，留言中也有網(wǎng)友讓我講講扭矩扳手。本來(lái)不想干的，因?yàn)锽站不是沒(méi)有相關(guān)的解說(shuō)視頻。但是后來(lái)想想又覺(jué)得那些視頻其實(shí)沒(méi)講到點(diǎn)子上，而且這個(gè)話題還是有點(diǎn)擴(kuò)展性的。

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日常應(yīng)用中最常見(jiàn)的扭矩扳手大概就是這三種:預(yù)置式，指針式，數(shù)顯式。你們看著效果好像是一樣的，但其實(shí)他們的技術(shù)路徑分為兩種，且兩者完全不同，甚至可以說(shuō)是毫不相干。

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先說(shuō)簡(jiǎn)單的，就是預(yù)置式扳手。他的技術(shù)路徑跟競(jìng)技反曲弓的箭側(cè)墊是一樣的。在B站我看到至少有兩個(gè)視頻是關(guān)于預(yù)置式扳手的。但是很可惜這兩個(gè)解說(shuō)在我看來(lái)都沒(méi)有觸及靈魂。因?yàn)樗麄兌紱](méi)有提到兩個(gè)關(guān)鍵詞:彈簧的預(yù)壓(英:Pre-Load/日:予圧(よあつ/yoatsu))和力偶(英:Couple/日:偶力(ぐうりょく/guuryoku))

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預(yù)壓的概念非常簡(jiǎn)單，以常見(jiàn)的線圈彈簧為例，對(duì)于一個(gè)有自由高度Hf的彈簧，在讓它真正進(jìn)入工作狀態(tài)前，先用某種拘束工具將他壓縮到小于自由高度的Hp，并一直保持這種狀態(tài)，那么這個(gè)彈簧就受到了(Hf-Hp)*k的預(yù)壓。這里k是彈簧的彈性系數(shù)。

預(yù)壓不但概念簡(jiǎn)單，存在也很普遍。汽車、摩托車?yán)锏膹椈杀苷鹌骺偝衫锞陀蓄A(yù)壓。正常情況下，即使避震阻尼筒中心的連桿達(dá)到最大行程，兩個(gè)彈簧座之間的距離依舊小于彈簧的自由高度。因此，就算把車子抬起，讓輪胎離地不再承受車重，彈簧仍然是頂著兩側(cè)的彈簧座的。如果卸下彈簧避震器總成，并進(jìn)一步從避震器上卸下彈簧，那必須先用這種彈簧壓縮器一定程度壓縮彈簧，然后拆掉彈簧座，再慢慢釋放壓縮器。如果直接拆掉相關(guān)的固定螺母，那么彈簧會(huì)在最后一刻頂飛彈簧座，可能造成操作人員的傷亡事故。壓縮器的作用就是轉(zhuǎn)移并緩慢釋放預(yù)壓。

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雖然預(yù)壓的概念簡(jiǎn)單易懂，但是對(duì)它的效果卻往往存在誤解。比方說(shuō)箭側(cè)墊，他有一個(gè)撥盤可以調(diào)節(jié)內(nèi)部彈簧的預(yù)壓。但是這種調(diào)節(jié)經(jīng)常會(huì)被叫做調(diào)節(jié)彈簧的“軟硬”。在日常生活中，我們口頭說(shuō)的“彈簧的軟硬”，一般指彈簧的彈性系數(shù)k。線圈彈簧的k取決于彈簧的線徑，繞卷后的螺旋線中徑，有效繞卷圈數(shù)和材料的切變模量。所以一旦彈簧加工完成，其自身的k就是固定不可調(diào)節(jié)的。（在彈簧彈性系數(shù)中并沒(méi)有長(zhǎng)度的出現(xiàn)）顯然調(diào)節(jié)預(yù)壓不可能改變k。那有些網(wǎng)友就要說(shuō)了: 可我就是覺(jué)得加大預(yù)壓后，我需要更大的力氣來(lái)壓縮它了，這怎么解釋?其實(shí)這種感覺(jué)沒(méi)有錯(cuò)，只是不準(zhǔn)確。因?yàn)轭A(yù)壓的作用其實(shí)是設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)門檻，一個(gè)“不超過(guò)這個(gè)力，我就不會(huì)動(dòng)的門檻”。

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以圖中的結(jié)構(gòu)為例。彈簧的預(yù)壓由天藍(lán)色和紅色的殼體提供。如果殼體的剛性足夠高，那么殼體被預(yù)壓反力撐開的形變量可以忽略不計(jì)。當(dāng)推桿上方受到外部推力時(shí)，如果這個(gè)外力小于預(yù)壓，那推桿并不能壓縮彈簧，而是只能分走這側(cè)端面提供的壓力。如果外部壓力逐漸增大到超過(guò)預(yù)壓，那么推桿會(huì)分走所有端面提供的預(yù)壓，而超出預(yù)壓的那部分力就會(huì)壓縮彈簧。

我們可以用這樣幾個(gè)圖表來(lái)顯示在沒(méi)有預(yù)壓和有預(yù)壓的狀態(tài)下，外部推力和彈簧壓縮量的關(guān)系。如果沒(méi)有預(yù)壓，哪怕是一點(diǎn)微小的外力，都會(huì)造成相應(yīng)的壓縮。但是如果有預(yù)壓，那么外力必須跨過(guò)這個(gè)門檻才能進(jìn)一步產(chǎn)生壓縮，也就是從外部觀察到的壓縮。門檻越高，施力者就會(huì)覺(jué)得這個(gè)彈簧越“硬”。(施加了力，但是沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，造成一種“不容易按動(dòng)”的感覺(jué)。)也正是這個(gè)門檻給預(yù)置式扳手在特定力矩下發(fā)出咔噠聲提供了條件。

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讓我們回到預(yù)置式扳手的結(jié)構(gòu)。扳手的主體桿部是個(gè)雙層結(jié)構(gòu)。內(nèi)桿一端（黃）設(shè)有一個(gè)方形槽，另一端連著棘輪扳手頭。內(nèi)桿和外管（綠）由一根插銷（紫）鉸接。這根插銷其實(shí)也充當(dāng)杠桿的支點(diǎn)。外管靠握柄這側(cè)內(nèi)部有一根彈簧，一端頂著可以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的握把（天藍(lán)），另一端則通過(guò)一個(gè)也帶方形槽的推力壓塊（藍(lán)），和內(nèi)桿一起夾著一個(gè)小方塊（紅）。握把內(nèi)部通過(guò)螺紋和外管連接，所以旋轉(zhuǎn)握把就可以改變它的位置。顯然這就是在調(diào)節(jié)內(nèi)部彈簧的預(yù)壓。越往上限調(diào)節(jié)，握把轉(zhuǎn)起來(lái)就越費(fèi)力。就是因?yàn)轭A(yù)壓越來(lái)越高，沿著螺紋線方向的力的分量，和正向于螺紋面的分量產(chǎn)出的摩擦力越來(lái)越大了。

當(dāng)我們?cè)O(shè)置好扳手，用它上緊螺栓時(shí)，外管以插銷為支點(diǎn)，通過(guò)推力壓塊對(duì)小方塊靠彈簧的一側(cè)施加一個(gè)向下的力。而在小方塊的另一側(cè)，內(nèi)桿給了它一個(gè)方向相反的支撐力。來(lái)自推力壓塊和內(nèi)桿的這兩個(gè)不共線的推力就構(gòu)成了一對(duì)力偶。力偶的作用是使受力體旋轉(zhuǎn)。扳手上的內(nèi)六角套筒就是靠在六個(gè)面上產(chǎn)生三對(duì)力偶來(lái)使螺栓旋轉(zhuǎn)的。因?yàn)榉叫螌?duì)角距離大于邊長(zhǎng)的緣故，小方塊要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，必然撐開杠桿和壓塊之間的距離。因?yàn)椴邃N限位的緣故，內(nèi)桿無(wú)法橫向平移，那就只能壓縮彈簧的空間。這顯然侵犯了彈簧的既得利益。彈簧的小弟預(yù)壓表示:我不服，我要和你(力偶)Battle。在這場(chǎng)Battle中，凹槽壁面上的力偶產(chǎn)生的等效力矩（力偶矩）若小于彈簧預(yù)壓產(chǎn)生的力矩，則壓塊紋絲不動(dòng)。而一旦超過(guò)，小方塊就會(huì)突破壓塊的防線，在狹小的空間里做一個(gè)有限的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程里，內(nèi)桿和外管會(huì)有一個(gè)微小的角度位移，發(fā)生的敲擊就會(huì)產(chǎn)生我們聽(tīng)到的咔噠聲。至此，我們就可以解釋，1預(yù)置扳手的扭矩門檻是怎么產(chǎn)生的。2為什么大于設(shè)定目標(biāo)的力矩都會(huì)產(chǎn)生咔噠聲。

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基于上述內(nèi)容，需要做一個(gè)擴(kuò)展。就是使用預(yù)置扳手時(shí)需要注意施力位置。作用在小方塊上的力是使用者所施加的力F以杠桿比L1/L2轉(zhuǎn)換過(guò)的結(jié)果。而扳手最終輸出的是F乘以施力點(diǎn)到棘輪中心的距離L3得到的力矩。因?yàn)長(zhǎng)3=L1+L4，所以輸出力矩=F*L1+F*L4。如果保持握把的設(shè)置不變，只要不是在杠桿支點(diǎn)上施力，那么無(wú)論在外管/握把的任何位置施力，F(xiàn)*L1的結(jié)果都不會(huì)變。但是隨著L1的位置變化，F(xiàn)也會(huì)反向變化，導(dǎo)致F*L4這部分變化。{實(shí)物}這一點(diǎn)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。我把這把扳手設(shè)置在20Nm，然后用數(shù)顯扳手的峰值模式記錄預(yù)置扳手的輸出。在正確位置上，得到的結(jié)果確實(shí)在20Nm左右。但是如果握在預(yù)置扳手的中部，可以看到結(jié)果上升了。這種問(wèn)題在這種扳手上其實(shí)鮮有發(fā)生，因?yàn)槲覀儾粫?huì)真的去握在把手以外的地方。但是對(duì)于這種可以更換頭部的扳手就有意義了。因?yàn)椴煌念^部實(shí)際上會(huì)改變支點(diǎn)偏距L4，導(dǎo)致實(shí)際輸出偏離預(yù)置值。

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預(yù)置式扳手的原理就是這么簡(jiǎn)單。不過(guò)說(shuō)到力偶，就不得不提一句。在剎車系統(tǒng)中，剎車片也在承受著一對(duì)力偶。這個(gè)力偶會(huì)在兩個(gè)位面上產(chǎn)生兩種不同的效果，影響著卡鉗兩種不同的特性，并因此促成了卡鉗上的兩個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。其中一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)在現(xiàn)在的對(duì)向活塞卡鉗上已經(jīng)是標(biāo)配了。有興趣的網(wǎng)友可以去思考，或者調(diào)查一下。最后會(huì)做出解釋。

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接下來(lái)講指針式和數(shù)顯式。他們的技術(shù)路徑是一樣的，利用的都是扳手的主桿部受到外力時(shí)發(fā)生彎曲變形的特性。指針式的做法最為簡(jiǎn)單粗暴。在扳手頭部連接一根在使用中不會(huì)受到外力負(fù)載，保持筆直狀態(tài)的指針作為參考系。然后在把手前面設(shè)置一個(gè)刻度盤，配合指針來(lái)顯示，扳手主桿被施加外力彎曲變形后，和指針的夾角。在扳手鋼材的彈性模量和桿部截面形狀明確的條件下，我們就可以用材料力學(xué)里的彎曲撓度公式把指示點(diǎn)上的位移和外力聯(lián)系起來(lái)。而外力乘以力臂長(zhǎng)度，就是扳手施加在螺栓上的力矩。

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公式內(nèi)容我就不做展開了，你只要知道，發(fā)生在刻度盤位置的指針位移和外力成一次線性關(guān)系，所以我們可以用一個(gè)等分刻度盤來(lái)表示力矩。

指針式的扳手因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參與測(cè)量的零部件數(shù)量極少。因此會(huì)引入的零件誤差也是幾種扳手里最小的。這使得它的穩(wěn)定性其實(shí)是三種扳手里最高的。但是他的缺點(diǎn)也很明顯，就是這個(gè)刻度的分度太粗糙，且極其不易讀數(shù)。指針和刻度盤之間存在間隙，導(dǎo)致視線如果不垂直于刻度盤，那讀數(shù)的準(zhǔn)確性就要大打折扣。

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為了更直觀且準(zhǔn)確地反應(yīng)扳手的彎曲形變，就有人想到把機(jī)械形變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。而這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程里的關(guān)鍵道具，就是我手上這個(gè)應(yīng)變片(Strain Guage/ひずみゲージ(hizumige-ji))。這個(gè)玩意兒的原理也非常簡(jiǎn)單，在塑料(酚醛樹脂)薄膜上鋪上一層薄薄地蛇行銅箔線。銅箔的電阻遵循導(dǎo)體材料電阻率變化的規(guī)律，即導(dǎo)體越細(xì)長(zhǎng)，電阻越大，越粗短則電阻越小。因此在蛇行柵線往返的方向上拉伸或者壓縮它，就會(huì)引起柵線兩端的電阻上升或下降。又因?yàn)樗旧碣|(zhì)地柔軟，把它貼在被測(cè)物體表面，就會(huì)跟著被測(cè)物體一起伸長(zhǎng)或收縮，并由此發(fā)生電阻變化。

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另一方面，長(zhǎng)條形的物體在彎曲時(shí)，我們可以假設(shè)物體內(nèi)部存在一個(gè)中性面。相對(duì)中性面的凸側(cè)，物體表面被拉伸，而在凹側(cè)，則被壓縮。這類似于我們的肘關(guān)節(jié)，在曲肘時(shí)，肘外側(cè)的皮膚被拉伸，而肘內(nèi)側(cè)則被壓縮(褶皺)。若是在這兩個(gè)面各貼上一個(gè)應(yīng)變片，我們就可以通過(guò)他們的電阻升高和降低，來(lái)測(cè)算金屬表面的變形程度。這背后當(dāng)然又有材料力學(xué)的公式支撐，不過(guò)我就不放出來(lái)了，想知道的可以去新華書店翻翻教材?；蛘咴诰W(wǎng)上搜索關(guān)鍵詞“純彎曲”，“截面二次軸距(面積慣性矩)”。

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實(shí)際上，鋼材的彈性模量是很高的。這意味著即使受到比較大的力，金屬表面的拉伸和壓縮程度非常微小，由此產(chǎn)生的應(yīng)變片電阻值變化量也很小。而且，比起直接測(cè)量電阻值，我們更希望用電壓信號(hào)來(lái)反映這種變化。因此，我們需要引入惠斯通電橋（大家可以看這個(gè)視頻BV1pd4y1B7qB），來(lái)放大這種電阻變化，并轉(zhuǎn)換成電壓輸出。惠斯通電橋應(yīng)該是中學(xué)物理知識(shí)，我就不在此贅述。不過(guò)需要說(shuō)明的是，惠斯通電橋里一共會(huì)出現(xiàn)四個(gè)電阻，通常是三個(gè)參考電阻和一個(gè)被測(cè)電阻。在最簡(jiǎn)單的應(yīng)變片應(yīng)用中，只有那個(gè)被測(cè)電阻被應(yīng)變片替換。而實(shí)際上我們可以根據(jù)測(cè)量需要，把所有四個(gè)電阻都替換成應(yīng)變片，把他們貼在被側(cè)物體不同的位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)放大測(cè)量敏感度，以及消除溫度漂移的效果。在這里引用日本著名的(也可能是日本最好的)應(yīng)變片及周邊設(shè)備制造商共和電業(yè)(共和電業(yè)/Kyowa Dengyo)的技術(shù)資料里的內(nèi)容，展示一些常見(jiàn)的應(yīng)變片和電橋的接法。更加具體的內(nèi)容，可以去共和電業(yè)的網(wǎng)站翻閱他們提供的資料。這些都是公開的，且非常詳盡，只不過(guò)下載需要先注冊(cè)一個(gè)賬戶，成為他們的潛在客戶。?

資料出處(下載需要用戶注冊(cè)/免費(fèi)):https://www.kyowa-ei.cn/chi/support/download/catalog/strain_gage/index.html

用惠斯通電橋輸出的電壓變化其實(shí)仍然很微小，需要進(jìn)一步通過(guò)放大電路，來(lái)將被測(cè)物體，在預(yù)想工況里輸出的電壓值波動(dòng)范圍，放大到一個(gè)合適的范圍，比方說(shuō)-5V到+5V的區(qū)間。這樣我們就可以用一些工具，比方說(shuō)無(wú)紙記錄器，示波器，或者單片機(jī)來(lái)記錄和轉(zhuǎn)換最終的電壓輸出結(jié)果。

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看到這里，你是不是覺(jué)得，原來(lái)如此?？傻竭@一步，離一把數(shù)顯扳手真正可用還差一大步。是的，還差一步校正。理論上如果惠斯通電橋上的參考電阻，以及應(yīng)變片在沒(méi)有拉伸或者壓縮時(shí)的電阻都完全一樣，那么在被測(cè)物體沒(méi)有任何變形時(shí)，電橋給出的電壓輸出應(yīng)為0V。但是實(shí)際上受限于生產(chǎn)工藝，參考電阻也好應(yīng)變片本身也好，電阻值不會(huì)完全等于標(biāo)稱值。這使得輸出電壓在一開始就會(huì)有個(gè)漂移。其次，雖然應(yīng)變片的廠家會(huì)給出應(yīng)變片的每微應(yīng)變電阻變化值(mΩ/με)，但在實(shí)際應(yīng)用中，有很多原因會(huì)使最終的應(yīng)變率和標(biāo)稱值產(chǎn)生偏差。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就是你的應(yīng)變片貼歪了。這相當(dāng)于應(yīng)變片僅僅感知了，被測(cè)物體變形量(應(yīng)變量)在平行于應(yīng)變片柵線方向的分量。

那么校正怎么做呢?以我自己最常用的方法來(lái)舉例。在我研究生時(shí)期，我用它搭配自制的金屬零件，來(lái)測(cè)量摩擦學(xué)中Ball-On-Disk試驗(yàn)里的拖滯摩擦力，并從中算出摩擦系數(shù)。我會(huì)把貼完應(yīng)變片的零件固定在拉伸壓縮試驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)它施加好幾次負(fù)載，并且這些負(fù)載以一個(gè)梯度變化。然后記錄下每次負(fù)載時(shí)的電壓，就可以得到一個(gè)力vs電壓的圖表。如果這個(gè)圖表高度線性，那說(shuō)明這次貼片是成功的。如果結(jié)果呈現(xiàn)曲線，或者部分結(jié)果大幅偏離線性特征，那么大概率是粘貼失敗了，需要鏟掉重貼。在得到線性關(guān)系式y(tǒng)=ax+b以后，我們就可以在記錄儀器里輸入這個(gè)公式，把電壓轉(zhuǎn)換成我們想要的單位。這里a是轉(zhuǎn)換倍率，b是零位漂移值。通過(guò)這樣一個(gè)校正，我們就可以在試驗(yàn)中直接獲得想要的測(cè)力結(jié)果。而數(shù)顯式扭矩扳手上校正原理應(yīng)該差不多。

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需要注意的是，校正過(guò)程中的負(fù)載范圍，必須覆蓋被測(cè)零件的實(shí)際負(fù)載范圍。即比方說(shuō)被測(cè)件預(yù)計(jì)將要承受100到2000N的負(fù)載。那么我們應(yīng)該在50到2500N或者更寬的范圍對(duì)被測(cè)件進(jìn)行校準(zhǔn)。我們需要保證在這個(gè)范圍里，輸入和輸出是呈現(xiàn)高度的線性關(guān)系的。如果你只在50到1000N之間進(jìn)行校準(zhǔn)，那1000N以上的測(cè)量是否準(zhǔn)確，是沒(méi)有保證的。萬(wàn)一零件屈服了呢?我把這事兒說(shuō)出來(lái)，大家都會(huì)覺(jué)得，那不是理所當(dāng)然么?但是現(xiàn)實(shí)中，剛走出大學(xué)校門，工程經(jīng)驗(yàn)不多的新人們，還真就存在沒(méi)有這種意識(shí)的情況。

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使用應(yīng)變片來(lái)測(cè)量對(duì)象物品的應(yīng)變(形變)，并以此計(jì)算外部負(fù)載是一項(xiàng)非常非常實(shí)用的技能。我推薦每一個(gè)機(jī)械專業(yè)，或者近機(jī)專業(yè)的在校大學(xué)生確實(shí)地理解和掌握這項(xiàng)技能。即使你尚未進(jìn)入大學(xué)，仍舊是一名中學(xué)生，如果你動(dòng)手能力足夠強(qiáng)，腦子里想法多，我也推薦你點(diǎn)一下這個(gè)技能。相信它能幫助你在一些發(fā)明創(chuàng)造或者試驗(yàn)考察的競(jìng)賽中獲得好成績(jī)。如果對(duì)精度要求不是很高，在某寶上就能很容易買到應(yīng)變片。配合電壓放大模塊，就可以用Arduino這樣的單片機(jī)開發(fā)板來(lái)采集和轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量和記錄的功能。這樣就可以自制從簡(jiǎn)單的臺(tái)秤到高級(jí)的具有力感知機(jī)械手之類的應(yīng)用。（同樣的原理幾乎適用于所有電子秤）

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以上圖片均由B站網(wǎng)友?Captain·iDiot 提供

順帶一提，應(yīng)變片通常都是用膠水粘在被測(cè)物體表面的。在沒(méi)有高溫要求的情況下，最常用的膠水其實(shí)和我們常用的瞬干膠非常接近，都是氰基丙烯酸酯膠水（也就是俗稱的502膠水）。共和電業(yè)也生產(chǎn)銷售專用的應(yīng)變片粘合劑。但是他們?cè)谌毡揪W(wǎng)站上放出的粘合劑品數(shù)和在中文網(wǎng)站的略有不同。圖中EP-370，PI-32，EP-17，S-7，S-9B這些都沒(méi)有在中國(guó)的網(wǎng)站上出現(xiàn)。其中PI-32是可以耐熱350°C的聚酰亞胺(Polyimide/ポリイミド)系膠水。至于原因么，我給個(gè)充斥著陰謀論氣息的提示: 「輸出規(guī)制品」(出口管制物項(xiàng))。

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不過(guò)上面說(shuō)的都是個(gè)人使用的情況。如果是從事大規(guī)模生產(chǎn)的工廠，那么所使用的測(cè)量?jī)x器，包括扭矩扳手，必須定期校正。這其中的意義并不局限于技術(shù)層面，還涉及到品質(zhì)管理的層面的問(wèn)題，那就是測(cè)量器材精確度的可追溯性。什么是測(cè)量精度的可追溯性?我們?cè)谛?zhǔn)測(cè)量器材時(shí)會(huì)用到校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)所持有的“基準(zhǔn)”(Master)。比方說(shuō)扭矩扳手測(cè)的是力和距離的乘積，那么顯然它的校準(zhǔn)會(huì)涉及到力/重量的基準(zhǔn)和距離的基準(zhǔn)。而這個(gè)“基準(zhǔn)”本身也是需要被檢定的。檢定它的工具就是各個(gè)國(guó)家擁有的原器(千克原器和米原器)。而這些國(guó)家所持有的原器又會(huì)被定期地和國(guó)際米原器，千克原器進(jìn)行比對(duì)檢定。一份可信的工具校準(zhǔn)報(bào)告并不是只有被校準(zhǔn)器材本身的精度結(jié)果，還應(yīng)該有用于校準(zhǔn)的基準(zhǔn)的編號(hào)。通過(guò)這個(gè)編號(hào)，我們可以一直追溯出，從國(guó)際原器到手上工具之間傳遞的誤差(如果我們想去查的話)。而這種追溯性，在ISO9001，沒(méi)錯(cuò)，就是那個(gè)在電視廣告里經(jīng)常出現(xiàn)的某某公司通過(guò)認(rèn)證的那個(gè)ISO9001里是有定義的:?

7.1.5.2 Measurement traceability

When measurement traceability is a requirement, or is considered by the organization to be an essential part of providing confidence in the validity of measurement results, measuring equipment shall be:

a) calibrated or verified, or both, at specified intervals, or prior to use, against measurement standards traceable to international or national measurement standards; when no such standards exist, the basis used for calibration or verification shall be retained as documented information;

b) identified in order to determine their status;

c) safeguarded from adjustments, damage or deterioration that would invalidate the calibration status

and subsequent measurement results.

The organization shall determine if the validity of previous measurement results has been adversely affected when measuring equipment is found to be unfit for its intended purpose, and shall take appropriate action as necessary.

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7.1.5.2 測(cè)量的追溯性

對(duì)測(cè)量有追溯性要求或組織認(rèn)為是提供測(cè)量結(jié)果的有效性信心的必要部分時(shí)，測(cè)量設(shè)備應(yīng)：

a) 對(duì)照能溯源到國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定的時(shí)間間隔或在使用前進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，或兩者都進(jìn)行。當(dāng)不存在上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)保留作為校準(zhǔn)或檢定依據(jù)的形成文件的信息；

b) 具有標(biāo)識(shí)，以確定其校準(zhǔn)狀態(tài)；

c) 防止可能使校準(zhǔn)狀態(tài)和后續(xù)測(cè)量結(jié)果失效的調(diào)整、損壞或退化。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備不能滿足其預(yù)期使用要求時(shí)，組織應(yīng)確定以往測(cè)量結(jié)果的有效性是否受到不利影響，必要時(shí)，采取適當(dāng)?shù)?/span>糾正措施。

而這種統(tǒng)一度量衡的思想，早在2000多年前，政哥就已經(jīng)在干了。讓我們給政哥點(diǎn)贊。

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回到之前提到的剎車片所承受的力偶，你是不是已經(jīng)有答案了呢？

實(shí)際上這個(gè)力偶非常簡(jiǎn)單，就是摩擦材料和剎車盤之間的摩擦力，和卡鉗對(duì)剎車片背板提供的支撐力所構(gòu)成的力偶。因?yàn)槟Σ敛牧虾穸鹊拇嬖?，從卡鉗的上方看過(guò)去，這兩個(gè)力是不共線的。這就導(dǎo)致了剎車片有著繞圖中Z軸旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)的效果就是剎車片和盤的接觸面上，盤進(jìn)入這側(cè)（通稱Leading側(cè)）的接觸壓力會(huì)比盤出去那側(cè)（通稱Trailing側(cè)）的要高。那壓力高自然磨損的就快。所以這個(gè)力偶的最終結(jié)果就是剎車片橫向上的偏磨。

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而限制這種偏磨最常見(jiàn)的做法，就是對(duì)向多活塞卡鉗上的不等徑活塞設(shè)計(jì)。把車輛前進(jìn)時(shí)的Leading側(cè)活塞做小，Trailing側(cè)的活塞做大，就是為了補(bǔ)償力偶產(chǎn)生的壓力差。而不是有些Up主說(shuō)的什么分段加壓，壓力小時(shí)動(dòng)小活塞，壓力大時(shí)動(dòng)大活塞。沒(méi)有，也不可能有這種事情。不過(guò)這樣的設(shè)計(jì)也并不局限于對(duì)向多活塞卡鉗。雙活塞浮鉗上也是可以看到類似操作的。即使是單活塞的浮鉗，有時(shí)候廠商也會(huì)把活塞的按壓位置從剎車片的中央位置往Trailing側(cè)稍稍移動(dòng)來(lái)達(dá)到同樣的目的。

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實(shí)際上這對(duì)力偶的效果還不止如此。剛才我們看的是徑向視角上的效果，如果我們從軸向視角上看又會(huì)如何呢？{Page22}根據(jù)活塞按壓面的形狀（主要是前后卡鉗的區(qū)別）剎車片和剎車盤之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形的壓力分布。不過(guò)在理想情況下，我們可以把這種面壓分布抽象成一個(gè)作用點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是活塞中心。活塞壓力就作用在這個(gè)點(diǎn)上，相應(yīng)地，剎車片和剎車盤之間的摩擦力，也就抽象成作用在這個(gè)點(diǎn)上。另一方面，片和盤之間的摩擦力需要卡鉗支架來(lái)承受。在老一點(diǎn)的車上（比方說(shuō)標(biāo)致206），剎車片在背板的A處被支撐。乍一看，活塞作用點(diǎn)在這個(gè)面對(duì)應(yīng)的區(qū)域，這意味著摩擦力和支撐力可以共線，那就沒(méi)有力偶，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)對(duì)吧。{Page23}然而現(xiàn)實(shí)是，因?yàn)閯x車片的徑向偏磨和剎車盤的Run-out特性，這個(gè)抽象出來(lái)的作用點(diǎn)可能會(huì)上下移動(dòng)。它有可能會(huì)移到支撐面范圍之外。當(dāng)它周期性地在支撐面范圍外上下移動(dòng)時(shí)，剎車片也就在周期變化的力偶作用下來(lái)回改變轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)。你是不是已經(jīng)想到它的后果了？沒(méi)錯(cuò)，這種周期性地狀態(tài)切換會(huì)成為一種噪音的激勵(lì)源，造成NVH問(wèn)題。

那么有沒(méi)有什么辦法解決這種問(wèn)題呢？當(dāng)然也是有的。不過(guò)這里需要聲明的是，對(duì)于這種激勵(lì)效果，不同的廠家也是有不同看法的，所以我說(shuō)的也只是一家之言，大家當(dāng)作參考聽(tīng)聽(tīng)就行了。一個(gè)簡(jiǎn)單的做法就是把活塞作用點(diǎn)和剎車片的支撐面錯(cuò)開。讓作用點(diǎn)和支撐面拉開一段距離。這樣作用點(diǎn)就算上下移動(dòng)，也始終保持位于支撐面的同一側(cè)。這樣就沒(méi)有了周期性的狀態(tài)切換，也就沒(méi)有了激勵(lì)源。至于這種固定存在（但大小會(huì)變化）的力偶引起的旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，反正有支架對(duì)剎車片的限位作用，片子不會(huì)真的轉(zhuǎn)起來(lái)。不過(guò)具體實(shí)施起來(lái)還是有一些細(xì)節(jié)問(wèn)題要注意的，我就不展開了。

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最后解答一下彈幕里好奇我門后面貼的海報(bào)，還有以前視頻里提到我書架上的東西。