一種曲軸各軸頸中心位置度測量裝置及測量和標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種曲軸各軸頸中屯、位置度測量。特別是設(shè)及一種曲軸各軸頸中屯、位 置度測量裝置及測量和標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 曲軸是活塞式發(fā)動機中的一個重要零件，它用來支撐連桿、活塞等傳動部件，組成 曲柄連桿機構(gòu)。發(fā)動機工作時，活塞向下的推力經(jīng)連桿傳到曲軸，曲軸承受沖擊載荷將活塞 的往復(fù)運動變?yōu)榍S繞其自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動，W傳遞扭矩實現(xiàn)向外輸出功率。曲軸各部 分軸頸的位置精度將直接決定連桿、活塞的配合、旋轉(zhuǎn)精度，導(dǎo)致摩擦、振動和噪聲等現(xiàn)象， 影響發(fā)動機的壽命及能耗。
[0003] 在曲軸軸頸的位置度測量上，主要是對各軸頸中屯、相對位置進行測量。如，一個四 缸發(fā)動機的曲軸，其主軸軸線上至少存在7個W上軸頸巧個支撐用主軸頸，2個對外連接用 軸頸），其同軸度是重要檢驗參數(shù)。此外，與連桿連接有4個偏屯、軸頸，其偏屯、距、彼此間的 相位位置都是生產(chǎn)線中要求的檢測項目。位置度測量與單一尺寸測量不同，必須在有坐標(biāo) 依據(jù)的裝置上完成。目前能夠?qū)ηS各軸頸中屯、位置度實施測量的最通用儀器是曲軸綜合 測量儀，該測量儀的核屯、部分包括一個精密軸系，一個精密角坐標(biāo)測量裝置和一個垂軸徑 向尺寸測量裝置。垂軸徑向尺寸測量裝置亦可簡單稱之為測頭。一臺測量儀僅配置一個測 頭。一個四缸曲軸，超過11個軸頸，是要依次逐一測量，最后給出評定結(jié)果。此類測量儀精 度高，但單次測量耗時較長，價格昂貴難W大批量配置。在實際生產(chǎn)中，只能承擔(dān)很低頻次 的零件抽檢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種符合生產(chǎn)線測量精度要求、非接觸式、高 效自動化的曲軸各軸頸中屯、位置度測量裝置及測量和標(biāo)定方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種曲軸各軸頸中屯、位置度測量裝置，包括測量裝 置底座，在所述的測量裝置底座上面沿長度方向的一端設(shè)置有一個用于支撐被測曲軸的油 封軸頸的前頸托，另一端與所述的前頸托相對稱的設(shè)置有一個用于支撐被測曲軸的齒輪軸 頸的后頸托，在所述的前頸托和后頸托之間設(shè)置有3個W上的與所述被測曲軸的主軸頸相 對應(yīng)的主軸頸測量架，在每兩個主軸頸測量架之間設(shè)置有一個與所述被測曲軸的偏屯、軸頸 相對應(yīng)的偏屯、軸頸測量架，每一個主軸頸測量架和每一個偏屯、軸頸測量架上分別設(shè)置有兩 個用于對所述主軸頸或偏屯、軸頸進行測量的激光位移傳感器。
[0006] 所述的主軸頸測量架是由具有傾斜平面的第一支架和具有傾斜平面平面的第二 支架一體構(gòu)成的V型結(jié)構(gòu)，所述的用于對所述的主軸頸進行測量的兩個激光位移傳感器分 別設(shè)置在所述第一支架和第二支架上，并且，所述兩個激光位移傳感器的激光射線相交于 一點。
[0007] 所述第一支架和第二支架上的兩個激光位移傳感器激光射線的相交點距被測曲 軸的偏屯、軸頸的軸屯、ο- 1mm處。
[0008] 所述兩個激光位移傳感器的激光射線相交形成的平面與被測曲軸的軸向中屯、線 相垂直。
[0009] 所述的偏屯、軸頸測量架是由具有水平平面的水平支架和具有垂直平面的垂直支 架一體構(gòu)成的L型結(jié)構(gòu)，所述的用于對所述的偏屯、軸頸進行測量的兩個激光位移傳感器分 別設(shè)置在所述水平支架和垂直支架上，并且，所述兩個激光位移傳感器的激光射線相交于 一點。
[0010] 分別設(shè)置在所述水平支架和垂直支架上的兩個激光位移傳感器激光射線的相交 點距被測曲軸的偏屯、軸頸的軸屯、0 - 1mm處。
[0011] 一種曲軸各軸頸中屯、位置度測量裝置的測量方法，是在曲軸各軸頸的外圓直徑d 已知，且圓度誤差在精度范圍內(nèi)忽略不計的前提下，包括如下步驟：
[0012] 1)根據(jù)被測曲軸偏屯、軸頸和主軸頸的尺寸調(diào)整測量裝置中所對應(yīng)的偏屯、軸頸測 量架和主軸頸測量架，使各偏屯、軸頸測量架和各主軸頸測量架上的兩個激光位移傳感器的 出射激光線臨近被測曲軸偏屯、軸頸和主軸頸軸屯、的設(shè)定位置；
[0013] 2)分別將測量裝置中各偏屯、軸頸測量架和各主軸頸測量架的水平面和非水平面 的交點作為所對應(yīng)的坐標(biāo)系原點0,各偏屯、軸頸測量架和各主軸頸測量架的水平面作為所 對應(yīng)的坐標(biāo)系X軸，設(shè)經(jīng)過各坐標(biāo)系原點0并與對應(yīng)的X軸垂直的直線為相應(yīng)的坐標(biāo)系Y 軸；
[0014] 3)分別讀取各偏屯、軸頸測量架和各主軸頸測量架上所對應(yīng)的兩個激光位移傳感 器的測量值；
[0015] 4)通過步驟3)的測量值，得到被測曲軸偏屯、軸頸和主軸頸外圓表面在所對應(yīng)的 偏屯、軸頸測量架或主軸頸測量架坐標(biāo)系上的兩個坐標(biāo)；
[0016] 5)設(shè)被測曲軸偏屯、軸頸和主軸頸的軸屯、點為K，各軸屯、點K所對應(yīng)的偏屯、軸頸測 量架或主軸頸測量架上坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)為（Xk，yk);
[0017] 6)位于被測曲軸偏屯、軸頸或主軸頸的外圓表面的光斑點A、B兩點與被測曲軸偏 屯、軸頸或主軸頸的軸屯、點K滿足W下計算關(guān)系式：
[0020]
[002。 上式中，kLy、Θ1、Θ2是經(jīng)標(biāo)定得到的常數(shù)，d是已知的軸頸直徑，L1、L2是激光 位移傳感器的測量值，在安裝好的測量裝置中被測曲軸偏屯、軸頸或主軸頸軸屯、的初步位置 已知，并作為軸屯、點K在測量架坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)（Xk，yk)的預(yù)值及取值范圍，求解出軸屯、點 K在測量架坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)（而，yJ，即W對應(yīng)的偏屯、軸頸測量架或主軸頸測量架為基準(zhǔn)的 被測曲軸偏屯、軸頸或主軸頸的相對圓屯、位置；
[002引 7)設(shè)各偏屯、軸頸測量架和各主軸頸測量架的獨立坐標(biāo)系為o"-、Y。，現(xiàn)慢裝置底座 的坐標(biāo)系為0-XY，則獨立坐標(biāo)系與底座坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系利用下式完成：
[0023]
[0024] 上式中，各偏屯、軸頸測量架和各主軸頸測量架獨立坐標(biāo)系與測量裝置底座1坐標(biāo) 系間的旋轉(zhuǎn)角度α。及偏移量（x。^，y"A)都是通過標(biāo)定過程來獲得；η為各偏屯、軸頸測量架 和各主軸頸測量架的序列號，取η為1 - 17 ;將所有不同坐標(biāo)系下曲軸各偏屯、軸頸和各主 軸頸中屯、位置坐標(biāo)統(tǒng)一到一個坐標(biāo)系后，即得到曲軸各偏屯、軸頸和各主軸頸中屯、位置度。 [00巧]步驟1)所述的設(shè)定位置是距被測曲軸偏屯、軸頸和主軸頸軸屯、的0 - 1mm處。
[0026] 步驟4)所述的被測曲軸各偏屯、軸頸和各主軸頸外圓表面的兩個坐標(biāo)的獲得是：
[0027] (1)設(shè)各偏屯、軸頸測量架或各主軸頸測量架水平面上的激光位移傳感器和非水平 面上的激光位移傳感器的兩條激光射線在對應(yīng)的被測曲軸偏屯、軸頸或主軸頸的外圓表面 打出的光斑點分別對應(yīng)為A和B;
[0028] (2)設(shè)各偏屯、軸頸測量架或各主軸頸測量架水平面上的激光位移傳感器的激光射 線與X軸的交點為A'，交點A'距坐標(biāo)系原點0的距離為Ly，激光射線在順時針方向上與X 軸夾角為0 1，該激光位移傳感器測得光斑點A與交點A'間距離為Li，得光斑點A點坐標(biāo) (Ly+LicosΘ1，LisinΘ1);設(shè)各偏屯、軸頸測量架或各主軸頸測量架非水平面上的激光位移傳 感器的激光射線與Y軸的交點B'，交點B'距坐標(biāo)系原點0的距離為Ly，激光射線在順時針 方向上與Y軸夾角為0 2,該激光位移傳感器測得光斑點B與交點B'間距離為L2,得光斑點 B點坐標(biāo)化2sinΘ2,Ly-LzcosΘ2)。
[0029] -種曲軸各軸頸中屯、位置度測量裝置的標(biāo)定方法，在對偏屯、軸頸測量架或主軸頸 測量架的虛擬坐標(biāo)系的標(biāo)定過程中，選擇一個經(jīng)過應(yīng)力釋放的曲軸，利用曲軸綜合測量儀 或其它精度滿足曲軸測量要求的儀器，對所述曲軸的各個參數(shù)，包括各軸頸直徑、圓度和各 軸頸中屯、位置度進行綜合測量；將所述曲軸作為溯源用標(biāo)準(zhǔn)曲軸；將標(biāo)準(zhǔn)曲軸放置在曲軸 各軸頸中屯、位置度測量裝置的底座前頸托和后頸托上，讀取各激光位移傳感器的數(shù)值，結(jié) 合已知的相對軸屯、位置，利用下述式反推出對應(yīng)的