一种曲轴各轴颈中心位置度测量装置及测量和标定方法_3

文档序号:9644564阅读:来源:国知局
上与X 轴夹角为0 1,该激光位移传感器测得光斑点A与交点A'间距离为Li,得光斑点A点坐标 (Ly+LicosΘ1,LisinΘ1);设各偏屯、轴颈测量架或各主轴颈测量架非水平面上的激光位移传 感器的激光射线与Y轴的交点B',交点B'距坐标系原点0的距离为Ly,激光射线在顺时针 方向上与Y轴夹角为Θ2,该激光位移传感器测得光斑点B与交点B'间距离为L2,得光斑点 B点坐标(Xzsin目 2,Ly-Lzcos目 2)。
[0070] 5)设被测曲轴偏屯、轴颈和主轴颈的轴屯、点为K,各轴屯、点K所对应的偏屯、轴颈测 量架或主轴颈测量架上坐标系内的坐标为(Xk,yk);
[0071] 6)位于被测曲轴偏屯、轴颈或主轴颈的外圆表面的光斑点A、B两点与被测曲轴偏 屯、轴颈或主轴颈的轴屯、点K满足W下计算关系式:
[0074]
[007引上式中,kLy、Θ1、Θ2是经标定得到的常数,d是已知的轴颈直径,L1、L2是激光 位移传感器的测量值,在安装好的测量装置中被测曲轴偏屯、轴颈或主轴颈轴屯、的初步位置 已知,并作为轴屯、点K在测量架坐标系内的坐标(Xk,yk)的预值及取值范围,便于对上述二 元二次方程组进行计算。求解出轴屯、点K在测量架坐标系内的坐标(Xk,yk),即W对应的偏 屯、轴颈测量架或主轴颈测量架为基准的被测曲轴偏屯、轴颈或主轴颈的相对圆屯、位置;
[007引 7)设各偏屯、轴颈测量架和各主轴颈测量架的独立坐标系为0"-、Y。,现慢装置底座 的坐标系为0-XY,则独立坐标系与底座坐标系之间的转换关系利用下式完成:
[0077]
口)
[0078] 上式中,各偏屯、轴颈测量架和各主轴颈测量架独立坐标系与测量装置底座1坐标 系间的旋转角度α。及偏移量(x。^,y"A)都是通过标定过程来获得;η为各偏屯、轴颈测量架 和各主轴颈测量架的序列号,取η为1 - 17 ;将所有不同坐标系下曲轴各偏屯、轴颈和各主 轴颈中屯、位置坐标统一到一个坐标系后,即得到曲轴各偏屯、轴颈和各主轴颈中屯、位置度。
[0079] 所述的图5实际反映的是偏屯、轴颈测量架测量原理图,在偏屯、轴颈测量架4的横 截面上建立虚拟坐标系,两个彼此垂直的平面在中横截面上投影为两条正交直线,交点为 原点0,两条直线方向分别为ΧΥ轴。两个激光位移传感器6的激光射线与坐标轴的夹角 Θ1、0 2都为90°。设垂直激光射线上位于X轴的虚拟出射点坐标为Α'化、,0),其在偏屯、轴 颈8的外圆表面上打出光斑点A(Ly,Li),设水平激光射线上位于Υ轴的虚拟出射点坐标为B'(0,Ly),其在偏屯、轴颈8的外圆表面上打出光斑点B化2,Ly),Li、L2是两个激光位移传感器 的距离测量值。在偏屯、轴颈8的外圆直径d已知且圆度误差在精度范围内可忽略不计的前 提下,位于轴颈外圆表面的A、B两点与偏屯、轴颈8中屯、点K(Xk,yk)满足W下计算关系:
[0082]
[0083] 在安装好的偏屯、轴颈测量架中偏屯、轴颈8中屯、点的位置已经固定且大致位置已 知,可作为(Xk,yk)的初值及取值范围,便于对上述二元二次方程组进行解析计算。求解出 成,yj,得到K在偏屯、轴颈测量架4的虚拟坐标系下的坐标信息,即W偏屯、轴颈测量架4为 基准的相对中屯、位置。
[0084] 本发明的曲轴各轴颈中屯、位置度测量装置的标定方法,在对偏屯、轴颈测量架或主 轴颈测量架的虚拟坐标系的标定过程中,选择一个经过应力释放的曲轴,利用曲轴综合测 量仪或其它精度满足曲轴测量要求的仪器,对所述曲轴的各个参数,包括各轴颈直径、圆度 和各轴颈中屯、位置度进行综合测量;将所述曲轴作为溯源用标准曲轴;将标准曲轴放置在 曲轴各轴颈中屯、位置度测量装置的底座前颈托和后颈托上,读取各激光位移传感器的数 值,结合已知的相对轴屯、位置,利用下述式反推出对应的旋转角度α"、X轴偏移量χ"Α、Υ轴 偏移量激光射线在顺时针方向上与Υ轴夹角Θ1、激光射线在顺时针方向上与X轴夹角 Θ2、激光位移传感器的激光射线与X轴的交点B'距坐标系原点0的距离Ly、激光射线与Y 轴的交点A'距坐标系原点0的距离Ly,
[0090] 为建立测量装置测量基准完成了溯源映射,各基准测量轴线由此生成,在测量过 程中,将被测曲轴各轴颈中屯、线与基准测量轴线进行比较,得到对应的偏离值,便于对该曲 轴做出评判。
[0091] 下面W图2所示的四缸发动机的曲轴为例进行说明。
[009引 1、装置的设置
[0093]四缸发动机的被测曲轴7的轴颈分为:四个连杆轴颈8、五个主轴颈9、一个油封轴 颈10和一个齿轮轴颈11,在测量过程中主要对四个连杆轴颈和五个主轴颈的相对圆屯、位 置进行测量。
[0094]前颈托3、后颈托2分别托住被测曲轴7的油封轴颈10和齿轮轴颈11,使四个偏 屯、轴颈8和五个主轴颈9分别悬在偏屯、轴颈测量架4、主轴颈测量架5上,运9个轴颈测量 架按照被测曲轴7中的对应位置安装在底座上的。
[0095] 针对偏屯、轴颈8的偏屯、轴颈测量架4的两个平面是相互垂直的,在测量装置底座 1上呈"L"形,两个激光位移传感器6分别安装在运两个垂直平面上,使两个激光位移传感 器6的出射激光线保持垂直。针对不同相位的连杆轴颈,修改偏屯、轴颈测量架4的高度,使 偏屯、轴颈8表面处在激光位移传感器的测量范围内。
[0096] 针对主轴颈9的主轴颈测量架5的两个平面间的夹角可W在一定范围内调整,在 测量装置底座1上呈"V"形。主轴颈测量架5通过其他方式测量出两个激光位移传感器6 的出射激光线的角度,将该角度补偿到计算过程中,可W降低对测量装置中对主轴颈测量 架5的制造及校准难度。
[0097] 如果同轴度技术要求中包括油封轴颈10、齿轮轴颈11。只需改变支撑位置,增加 主轴颈测量架5的数量即可。针对不同尺寸的曲轴,测量架相对于底座的高度可调,即在测 量架与底座之间叠加微位移台,使测量架实现Ξ维移动,增加测量装置的通用性。
[0098]2、装置调整的方法
[0099]激光位移传感器的测量范围有限,为适应不同尺寸曲轴的轴颈位置测量,激光位 移传感器6在偏屯、轴颈测量架4和主轴颈测量架5上的位置可W调整。同时保证两个激光 位移传感器的两条出射激光线共面,且该平面与被测曲轴的轴线方向垂直,W保证测量原 理的实现。
[0100] 通过调节偏屯、轴颈测量架4和主轴颈测量架5与测量装置底座1的位置,将被测 曲轴置于合适位置处,使激光位移传感器6的出射激光线都大致经过被测曲轴的被测轴颈 的轴屯、线,W减小因为激光射线与轴颈被测面不垂直而带来的测量误差。
[0101]3、测量过程
[0102] 实施测量时,将已知各轴颈直径、圆度误差满足忽略不计条件的曲轴安放在测量 装置底座1的前颈托3、后颈托2上。开始测量后,每个测量架上的两个激光位移传感器6 发射出的激光线在被测曲轴的对应轴颈上打出两个光斑点,装置读取出位移传感器的长度 示值,由长度示值与溯源时对应值的变动量,获得其在测量架虚拟坐标系下的坐标变化量, 计算出运两个激光斑点相对于测量架的坐标。利用运两个坐标点及对应轴颈直径,由公式 (1)和(3)计算出各轴颈相对于对应测量架的中屯、位置坐标,再由公式(2)计算出融合到测 量装置底座1坐标系后的圆屯、坐标值,得到被测曲轴各轴颈中屯、线与基准测量轴线的偏离 值,便于对该曲轴做出评判。
[0103]本发明的检测对象不局限于四缸发动机的曲轴,其检测原理可W推广到其他类 型的曲轴或异形轴类零件的轴屯、检测上。
【主权项】
1. 一种曲轴各轴颈中屯、位置度测量装置,包括测量装置底座(1),其特征在于,在所述 的测量装置底座(1)上面沿长度方向的一端设置有一个用于支撑被测曲轴(7)的油封轴颈 (11)的前颈托(3),另一端与所述的前颈托(3)相对称的设置
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