專利名稱：曲軸彎曲變形的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械檢測領(lǐng)域，涉及一種曲軸彎曲變形的測最方法。
背景技術(shù)：
曲軸在加工過程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的彎曲變形，測量和減少彎曲變形量是曲軸加工質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沒有合適的測量方法和測量手段，一般是采用替代測量方法，通過測量各主軸徑向跳動(dòng)來描述曲軸彎曲變形狀態(tài)。而徑向跳動(dòng)不能精確反映曲軸彎曲的方向和彎曲程度，難以給后續(xù)的校直工序提供工藝參數(shù)。國內(nèi)汽車內(nèi)燃機(jī)行業(yè)曲軸加工工序檢測手段較陳舊落后一方面沒有專門測量曲軸彎曲變形的測量設(shè)備，另一方面目前常用的取軸徑向跳動(dòng)檢測方式也只是采用機(jī)械式檢具，精度差且效率低。由于曲軸彎曲變形的因素有兩點(diǎn)一是主軸軸線偏離基準(zhǔn)軸線即位置誤差，二是圓度形狀誤差。傳統(tǒng)的測量方法中，曲軸主軸徑的圓度形狀誤差對(duì)其變形方向的確定有著很大的影響。如圖1所示，假定被測曲軸主軸徑沿X軸(測頭方向)偏心a＝0.05mm，主軸半徑為R＝40mm，則純因偏心引起的最大跳動(dòng)量為0.05mm。由ΔOO′p1可求出r1，當(dāng)φ＝30時(shí)，被測值r1＝40.043mm，即在30度范圍內(nèi)跳動(dòng)值變化不大于0.007mm。根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件，其圓度公差為0.005-0.008mm，也就是說，實(shí)際測量中該主軸的最大跳動(dòng)點(diǎn)可隨機(jī)分布在±30度范圍內(nèi)。顯然，以最大跳動(dòng)值處取變形方向就有可能偏離實(shí)際輪廓中心±30度范圍。同樣，若偏心為0.03mm時(shí)，則因偏心引起的最大跳動(dòng)點(diǎn)處±40度范圍內(nèi)跳動(dòng)值變化不大于0.007mm，測得的變形方向就有可能偏離實(shí)際方向±40度，所以，這種人工打表方式找最大跳動(dòng)量及確定變形方向的方法不可能有較高的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決曲軸加工過程中彎曲變形量的測量誤差大、效率低的問題，提出一種曲軸彎曲變形的測量方法，所述方法是將曲軸彎曲變形量以一組變形矢量表示，矢徑表示主軸頸之軸心偏離基準(zhǔn)軸線的距離，相位表示軸心同基準(zhǔn)軸線之連線與測量坐標(biāo)系Y軸的夾角；用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心；然后根據(jù)公式計(jì)算出矢徑與相位值。其具體步驟為A、將被側(cè)曲軸安置于兩個(gè)V型支座上，該支座與第一和第七主軸軸徑形成基準(zhǔn)軸線；B、曲軸繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)，分度測量被測軸徑橫截而輪廓的坐標(biāo)值；C、采用最小二乘法進(jìn)行處理，求得軸徑橫截面輪廓中心的坐標(biāo)；D、計(jì)算變形量軸徑橫截面輪廓中心的坐標(biāo)到基準(zhǔn)軸線的距離即變形矢量E的模e，而其連接線與Y軸形成的夾角即變形矢量的相位角α，計(jì)算公式為e=|O′O|=a2+b2]]>α＝arctg(a/b)用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心采用的是平均圓的方法，其特點(diǎn)是不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別點(diǎn)波動(dòng)或表面形狀誤差造成變形量測量準(zhǔn)確度差和重復(fù)性不好的情況。這樣，通過測得主軸徑輪廓各點(diǎn)的極坐標(biāo)值，就可計(jì)算出該主軸的變形矢量，達(dá)到測量曲軸彎曲變形的目的。


圖1是傳統(tǒng)測量方法中形狀誤差對(duì)確定方向的影響示意圖；圖2是本發(fā)明的曲軸變形矢量測量基本原理圖。
具體實(shí)施例方式為了真實(shí)描述曲軸的彎曲變形狀態(tài)和精確測量其變形量，以一組矢量即變形矢量表示主軸頸軸線偏離基準(zhǔn)軸線的距離和方向。通常，變形后各主軸頸軸線仍與基準(zhǔn)軸線保持平行，故各主軸徑變形矢量可簡化為一組平面矢量E，其矢徑表示主軸頸之軸心偏離基準(zhǔn)軸線的距離，相位表示軸心同基準(zhǔn)軸線之連線與測量坐標(biāo)系Y軸的夾角。曲軸變形矢量測量基本原理如圖2所示，將被側(cè)曲軸安置于兩個(gè)V型支座上，該支座與第一和第七主軸軸徑形成基準(zhǔn)軸線，曲軸繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)，分度測量被測軸徑橫截面輪廓的坐標(biāo)值，并采用最小二乘法進(jìn)行處理，求得軸徑橫截面輪廓中心的坐標(biāo)O′，O′到基準(zhǔn)軸線O的距離即變形矢量E的模e＝|o′o|，而其連接線與Y軸形成的夾角即變形矢量的相位角α。
圖2中，p1為第1個(gè)采樣點(diǎn)，O′為最小二乘圓圓心，其坐標(biāo)為(a，b)，O為測量回轉(zhuǎn)中心，R為最小二乘圓半徑，r1為p1點(diǎn)的測量半徑，φ為偏心起始角，θ為Op1與OX軸的夾角。
由ΔOO′p1可得 式中e＜＜R，且|sin(θi-)≤1，故上式可近似為εi＝r1-R-ecos(θi-)式中εi為p1點(diǎn)至最小二乘圓的徑向距離。根據(jù)最小二乘法原理 為最小，即 因此∂Σi=1nϵi2/∂R=0]]>∂Σi=1nϵi2/∂e=0]]> 解上列方程組可得a和b，則變形量可由下式求得e=|O′O|=a2+b2]]>α＝arctg(a/b)用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心采用的是平均圓的方法，其特點(diǎn)是不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別點(diǎn)波動(dòng)或表面形狀誤整造成變形量測量準(zhǔn)確度差和重復(fù)性不好的情況。這樣，通過構(gòu)建合適的測量機(jī)構(gòu)測得主軸徑輪廓各點(diǎn)的極坐標(biāo)值，就可計(jì)算出該主軸的變形矢量，達(dá)到測量曲軸彎曲變形的目的。根據(jù)這一原理，測量機(jī)的總體方案是使曲軸繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)，用電感式位移傳感器感受被測曲軸外形輪廓的變化，通過信號(hào)調(diào)理電路將微弱模擬信號(hào)放大后，經(jīng)多路數(shù)據(jù)采集卡分時(shí)采樣量化為數(shù)字信號(hào)，測量過程和數(shù)據(jù)處理等由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制完成。
權(quán)利要求
1.一種曲軸彎曲變形的測量方法，所述方法是將曲軸彎曲變形量以一組變形矢量表示，矢徑表示主軸頸之軸心偏離基準(zhǔn)軸線的距離，相位表示軸心同基準(zhǔn)軸線之連線與測量坐標(biāo)系Y軸的夾角；用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心；然后根據(jù)公式計(jì)算出矢徑與相位值。
2.如權(quán)利要求1所述的曲軸彎曲變形的測量方法，其具體步驟為A、將被側(cè)曲軸安置于兩個(gè)V型支座上，該支座與第一和第七主軸軸徑形成基準(zhǔn)軸線；B、曲軸繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)，分度測量被測軸徑橫截面輪廓的坐標(biāo)值；C、采用最小二乘法進(jìn)行處理，求得軸徑橫截面輪廓中心的坐標(biāo)；D、計(jì)算變形量軸徑橫截面輪廓中心的坐標(biāo)到基準(zhǔn)軸線的距離即變形矢量E的模e，而其連接線與Y軸形成的夾角即變形矢量的相位角α，計(jì)算公式為e=|O′O|=a2+b2]]>α＝arctg(a/b)
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械檢測領(lǐng)域，涉及一種曲軸彎曲變形的測量方法，所述方法是將曲軸彎曲變形量以一組變形矢量表示，矢徑表示主軸頸之軸心偏離基準(zhǔn)軸線的距離，相位表示軸心同基準(zhǔn)軸線之連線與測量坐標(biāo)系Y軸的夾角；用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心；然后根據(jù)公式計(jì)算出矢徑與相位值。用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心采用的是平均圓的方法，不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別點(diǎn)波動(dòng)或表面形狀誤差造成變形量測量準(zhǔn)確度差和重復(fù)性不好的情況。這樣，通過測得主軸徑輪廓各點(diǎn)的極坐標(biāo)值，就可計(jì)算出該主軸的變形矢量，達(dá)到測量曲軸彎曲變形的目的。
文檔編號(hào)G01B21/24GK1453559SQ0311875
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月8日
發(fā)明者高凱, 李曉玉, 鄭俊, 彭國華 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車公司