船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法

船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法
【专利摘要】本发明涉及一种船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法，依下述步骤进行：设立极径公式；用三坐标测绘先进的活塞裙的外圆尺寸；对基础数据进行分析修正；变椭圆各点极径值的分析确定；活塞裙各截面长、短轴极径值的计算；活塞裙各截面长、短轴极径平均值的计算；得出标准椭圆方程，并计算各截面各点极径值；各点极径值的正确与否的判断；削边量的确定；削边界限的确定；基准圆的确定；型线绘制原则；最后试制图纸。本发明提供了一种对先进的活塞裙变椭圆外圆型线进行自动测绘的方法，该方法快捷、精准，节省费用：先进活塞每件5980欧元，折合人民币约为5980×8=47840元，而自制活塞每件19850元，每件节约27990元。本发明尤其适用于船用柴油机之160-400缸径的活塞裙变椭圆外圆型线的测绘。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机械部件的测绘方法，具体地说是船用柴油机缸径之活塞裙变椭 圆外圆型线的测绘方法。 船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法

【背景技术】
[0002] 活塞是内燃机的关键部件之一，内燃机活塞的工作情况关系到内燃机的工作可靠 性和使用耐久性，同时直接影响到内燃机的排放性能。
[0003] 活塞所处的工作环境十分复杂，运行中，其受到高压燃气压力、高速往复运动产生 的惯性力、侧向压力和摩擦力等周期性载荷作用，使活塞产生机械应力和机械变形。当今的 柴油机，在向着高转速、高负荷的方向发展：如，活塞的形状由简单的圆柱形变成削边后的 中凸变椭圆形。由于知识产权保护的原因，国外先进的活塞设计不能在我国推广应用，但活 塞结构新式设计的科学理念促进了我国活塞结构设计的发展，如，利用GLIDE、仿真软件进 行分析设计的活塞，在汽车行业得到了运用，但中高速柴油机的活塞设计仍处于起步阶段。
[0004] 目前，国内对船用柴油机活塞裙的外圆型线设计，主要依靠测绘设计，即根据测绘 的实际值作为设计依据，而没有形成科学的计算公式，不能对测绘数据进行分析、修正，无 法把有限的测量数据归纳成一般规律，无法对测量数据的准确性进行判定，因而不可避免 地会将测量误差带入设计之中。以现有的方法应用于台架试验或实际工作过程中，往往会 出现异常磨损、活塞与缸套咬死等现象。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于，提供一种对先进的活塞裙变椭圆外圆型线进行自动测绘的方 法，该方法尤其适用于160-400缸径的活塞裙变椭圆外圆型线的测绘。
[0006] 本发明是这样实现的： 该活塞裙变椭圆外圆型线进行自动测绘的方法，依下述步骤进行： 1) 设立极径公式； 2) 用三坐标测绘先进的活塞裙的外圆尺寸； 3) 对基础数据进行分析修正； 4) 变椭圆各点极径值的分析确定； 5) 活塞裙各截面长、短轴极径值的计算； 6) 活塞裙各截面长、短轴极径平均值的计算； 7) 得出标准椭圆方程，并计算各截面各点极径值； 8) 各点极径值的正确与否的判断； 9) 削边量的确定； 10) 削边界限的确定； 11) 基准圆的确定； 12) 型线绘制原则； 13)试制图纸确定：根据上述步骤7)、9)、10)、11)、12)，确定图纸。设立 A. 所述"设应极径公式"，系指利用极坐标方程计算椭圆长短轴： 以椭圆中心为坐标原点，建立极坐标系，椭圆长、短轴分别位于对应直角坐标系X轴和 Y轴上，利用两点确定一个标准椭圆的基本原理，椭圆长短轴推导公式如下：

【权利要求】
1.船用柴油机缸径之活塞裙变椭圆外圆型线的测绘方法，其特征在于： 依下述步骤进行： 1) 设立极径公式； 2) 用三坐标测绘先进的活塞裙的外圆尺寸； 3) 对基础数据进行分析修正； 4) 变椭圆各点极径值的分析确定； 5) 活塞裙各截面长、短轴极径值的计算； 6) 活塞裙各截面长、短轴极径平均值的计算； 7) 得出标准椭圆方程，并计算各截面各点极径值； 8) 各点极径值的正确与否的判断； 9) 削边量的确定； 10) 削边界限的确定； 11) 基准圆的确定； 12) 型线绘制原则； 13) 试制图纸确定根据步骤7、9、10、11、12内容确定图纸； A.所述"设立极径公式"，系指利用极坐标方程计算椭圆长短轴： 以椭圆中心为坐标原点，建立极坐标系，椭圆长、短轴分别位于对应直角坐标系X轴和 Y轴上，利用两点确定一个标准椭圆的基本原理，椭圆长短轴推导公式如下：
式中，a表不长轴，b表不短轴
良不椭圆上任意非对称两点的极径值；
表
亏点对应的极坐标角度值； B. 所述"对先进活塞裙进行测绘" 将先进活塞顶裙分离后，放置在三坐标20±1度的恒温室，放置24小时以上，开始测 量；测量时，极角每小于等于5度计量一次，高度方向上每小于等于10毫米计量一次；而对 于影响测量的活塞裙销孔、环槽等部位不测量； C. 所述"对基础数据的分析修正" 根据变椭圆活塞裙型线的极径值从短轴Y到长轴X逐渐变大的变化规律，对测绘的数 据进行逐条分析，对出现的异常值进行修正，使之满足变椭圆活塞裙型线极径值的变化规 律； D. 所述"变椭圆各点极径值的分析确定" 在椭圆曲线方程中，两短轴极径值相等，两长轴极径值相等，其余部位的每一点以长轴 和短轴分别对称，共有四个极径值是相等的；为了防止测量的随机误差，在计算极径值时， 将理论上应该相等的极径值进行平均，该平均值称作不同点的极径平均值； E. 所述"活塞裙各截面长、短轴极径值的计算" 由于测量时以销孔中心轴线为起点进行测量，故90°和270°的位置确定为长轴， 0°和90°确定为短轴，在计算变椭圆型线时，分别采用60°和65°、65°和70°、 70°和75°、75°和80°、80°和85°五组靠近长轴的数据来计算变椭圆极径值； F.所述"活塞裙各截面长、短轴极径平均值的计算" 为了进一步消除测量误差，将五组变椭圆长、短轴极径值进行平均，得出该截面的长、 短轴极径平均值； G.所述"得出标准椭圆方程，并计算某截面某点极径值" 利用长、短轴极径平均值确定某截面某点极径值，用长、短轴的数值表示出标准椭圆方 程，然后根据标准椭圆方程，计算出在不同截面的各个角度下的极径值，利用该截面的椭圆 方程，求出该截面某点的坐标值； H. 所述"计算的极径值正确与否判断" 根据计算的极径值减去经过修正后的实测值，差值小于〇. 01即为合格； I. 所述"削边量的确定" 根据活塞裙在工作中的受力和热变形情况，活塞裙销孔方向设计为短轴，而垂直于活 塞裙销孔的方向设计为长轴；在椭圆曲线方程的长短轴计算时，选用长轴两侧35度范围内 的测量值； J. 所述"削边界限的确定" 规定削边量在〇. 01左右时为削边界限； K. 所述"基准圆的确定" 按照最大值原则和上边界原则； L. 所述"型线绘制原则" 按照计算值并对异常点进行修正，确保光滑过渡； M. 所述"试制图纸确定" 根据上述各要素的计算，减去石墨化层厚度，作为试制图纸确定的依据。
【文档编号】G01B21/20GK104101319SQ201310125477
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】陈浩安, 武刁刁 申请人:陕西柴油机重工有限公司