一種修正凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)并獲取檢測(cè)結(jié)果的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械零件檢測(cè)領(lǐng)域，設(shè)及一種修正凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)并獲取檢測(cè) 結(jié)果的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)重要部件，它的作用是驅(qū)動(dòng)和控制各氣缸氣口的開啟和 關(guān)閉，使其符合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序、配氣相位及氣口開度的變化規(guī)律等要求，幫助發(fā)動(dòng)機(jī) 吸入空氣與燃料混合氣體，排出燃燒廢氣。因此，凸輪軸的運(yùn)行是否可靠與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力特性 和運(yùn)轉(zhuǎn)特性的好壞息息相關(guān)。凸輪軸在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速非常高，需要承受周期性的沖擊載 荷和很大的扭矩，因此要求凸輪軸具有非常高的加工精度。特別是凸輪軸凸輪的工作面，它 和挺柱之間的接觸應(yīng)力很大，相對(duì)滑動(dòng)速度也很高，因此必須嚴(yán)格控制凸輪軸凸輪的升程 誤差，否則將難W保證氣缸充分地進(jìn)氣、排氣，影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出。不僅如此，氣口的開閉 過程也會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊，造成凸輪工作面和氣口異常磨損及發(fā)動(dòng)機(jī)噪音增大等問題。
[0003] 為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的動(dòng)力特性和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，所裝配的凸輪軸凸輪升程誤差必 須滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)就需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸升程誤差進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的檢測(cè)。然而，在對(duì)凸 輪軸升程誤差進(jìn)行檢測(cè)的過程中，由于加工完成的凸輪軸上的所有凸輪均沒有標(biāo)明相位角 的基準(zhǔn)點(diǎn)或參考點(diǎn)。運(yùn)樣一來，檢測(cè)時(shí)就沒有基準(zhǔn)，使得檢測(cè)無法進(jìn)行。因此，檢測(cè)凸輪軸 升程誤差的第一步就是要確定檢測(cè)的起測(cè)點(diǎn)，然后W此為基準(zhǔn)按照一定的度數(shù)間隔檢測(cè)凸 輪工作面各點(diǎn)的升程誤差。可見起測(cè)點(diǎn)的確定是檢測(cè)的基礎(chǔ)，如果起測(cè)點(diǎn)的確定出現(xiàn)誤差， 將會(huì)影響后續(xù)每一個(gè)點(diǎn)升程誤差的檢測(cè)結(jié)果。因此，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸凸輪升程的檢測(cè)過 程中，起測(cè)點(diǎn)的確定至關(guān)重要。目前，用于確定凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)并獲取檢測(cè)結(jié)果的方 法主要有W下Ξ種： 1) "鍵槽定位法"，該方法是基于凸輪軸鍵槽和各凸輪之間具有一定的相位角。具體方 法是：首先，將配套的鍵銷裝配到凸輪軸上的鍵槽中，然后通過測(cè)量鍵銷的中屯、位置獲取鍵 槽的中屯、位置，W此作為起測(cè)點(diǎn)，按照一定的度數(shù)間隔檢測(cè)凸輪工作面各點(diǎn)的升程誤差； 2) "銷孔定位法"，該方法是基于凸輪軸銷孔和各凸輪之間具有一定的相位角。具體 方法是：首先，將配套的定位銷裝配到凸輪軸上的銷孔中，然后通過測(cè)量定位銷的中屯、位置 獲取銷孔的中屯、位置。W此作為起測(cè)點(diǎn)，按照一定的度數(shù)間隔檢測(cè)凸輪工作面各點(diǎn)的升程 誤差； 3) "敏感點(diǎn)法"，該方法是通過測(cè)定升程變化率最大點(diǎn)的升程值來找到起測(cè)點(diǎn)。具體方 法為：首先，從被測(cè)凸輪軸設(shè)計(jì)的理論升程表中找到升程變化率最大的點(diǎn)，即敏感點(diǎn)所對(duì)應(yīng) 的相位角W及理論升程，然后在凸輪上找到運(yùn)一升程值，該升程值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為升程變化 率最大的點(diǎn)，從而確定了該點(diǎn)的相位角，W此作為基準(zhǔn)點(diǎn)便可W確定起測(cè)點(diǎn)。再按照一定的 度數(shù)間隔檢測(cè)凸輪工作面各點(diǎn)的升程誤差。
[0004] 對(duì)于"鍵槽定位法"和"銷孔定位法"，首先在安裝鍵銷或定位銷時(shí)，要求鍵銷的中 屯、和鍵槽的中屯、，或定位銷的中屯、和銷孔的中屯、要盡量重合，運(yùn)需要有一定的工作經(jīng)驗(yàn)才 能保證有較好的裝卡質(zhì)量。此外，所用計(jì)量器具的安裝誤差、示值誤差w及人為讀數(shù)誤差， 所測(cè)得的鍵槽中屯、位置或定位銷中屯、位置往往有一定的誤差，均會(huì)影響起測(cè)點(diǎn)確定的準(zhǔn)確 性。不僅如此，即使準(zhǔn)確找到了鍵槽中屯、位置或定位銷中屯、位置，由于凸輪軸鍵槽或銷孔自 身有加工誤差，W其為參照所確定的起測(cè)點(diǎn)也是不準(zhǔn)確的，W此作為起測(cè)點(diǎn)，所檢測(cè)的凸輪 工作面各點(diǎn)的升程值必然存在誤差。
[0005] 至于"敏感點(diǎn)法"，在一定程度上提高了起測(cè)點(diǎn)確定的準(zhǔn)確度，但是受制于儀器的 分辨率，靈敏度等性能，所測(cè)得升程變化率最大點(diǎn)的升程值會(huì)出現(xiàn)在敏感點(diǎn)前后的一個(gè)狹 小區(qū)域內(nèi)，而不是定位到一個(gè)點(diǎn)上。即使采用高精度的儀器，也只能縮小運(yùn)個(gè)區(qū)域，而且增 加了檢測(cè)成本。此外，即使可W準(zhǔn)確定位到敏感點(diǎn)上，由于該點(diǎn)的升程值具有一定的加工誤 差，W此作為起測(cè)點(diǎn)，所檢測(cè)的凸輪工作面各點(diǎn)的升程值也必然存在誤差。
[0006] 綜上所述，目前用于確定凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)并獲取檢測(cè)結(jié)果的Ξ種方法均存 在一定的不足，如何彌補(bǔ)現(xiàn)有方法的不足之處，進(jìn)一步提高確定凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)的 準(zhǔn)確度，并獲取更加準(zhǔn)確的升程檢測(cè)結(jié)果成為一個(gè)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服上述不足，本發(fā)明提供了一種修正凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)并獲取檢測(cè)結(jié)果 的方法，該方法不需要高精度的儀器便可W提高確定凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確度，降 低了檢測(cè)成本；不需要二次測(cè)量便可W獲取基于起測(cè)點(diǎn)修正之后的升程檢測(cè)結(jié)果。
[000引為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，具體方法步驟如下： 1.可W采用W下Ξ種方法中的任意一種得到實(shí)測(cè)升程檢測(cè)數(shù)據(jù)： 1) "鍵槽定位法"，如圖2所示，將配套的鍵銷2裝配到凸輪軸1上的鍵槽3中，通過測(cè) 量鍵銷2的中屯、位置獲取鍵槽3的中屯、位置，W此相位角α作為起測(cè)點(diǎn)，按照一定的度數(shù) 間隔檢測(cè)凸輪1工作面各點(diǎn)的升程誤差； 2) "銷孔定位法"，如圖3將配套的定位銷裝配到凸輪軸1上的銷孔4中，通過測(cè)量定 位銷的中屯、位置獲取銷孔4的中屯、位置，W此相位角α作為起測(cè)點(diǎn)，按照一定的度數(shù)間隔 檢測(cè)凸輪1工作面各點(diǎn)的升程誤差； 3) "敏感點(diǎn)法"，從被測(cè)凸輪軸設(shè)計(jì)的理論升程表中找到升程變化率最大的點(diǎn)，即敏感 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的相位角W及理論升程，在凸輪上找到運(yùn)一升程值，該升程值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為升程 變化率最大的點(diǎn)，從而確定了該點(diǎn)的相位角，W此作為起測(cè)點(diǎn)，按照一定的度數(shù)間隔檢測(cè)凸 輪工作面各點(diǎn)的升程誤差。
[0009] 2.如圖1所示，W相鄰至少連續(xù)Ξ個(gè)檢測(cè)點(diǎn)Μ。、Ml、M2擬合一條曲線，曲線方程為 y=aiX2+biX+Ci;其中y值為升程，X值為角度，并且令中間點(diǎn)Μ1落在y軸上，將運(yùn)Ξ點(diǎn)坐標(biāo)代 入曲線方程，求出二次項(xiàng)系數(shù)ai、一次項(xiàng)系數(shù)bi和常數(shù)項(xiàng)ci，得出曲線方程。
[0010]3.重復(fù)步驟2,W此類推，得到每一個(gè)點(diǎn)所在曲線方程的二次項(xiàng)系數(shù)曰、一次項(xiàng)系 數(shù)b和常數(shù)項(xiàng)C，得到每一個(gè)點(diǎn)所在的曲線方程。
[0011] 4.如圖1所示，令中間點(diǎn)Ml做出相位角偏移Δχ，將角度值代入曲線方程后得到 Ml點(diǎn)偏移后的升程y1偏移，Yi偏移=日1 (ΔX) 2+bi(ΔX) +ci。
[001引 5.重復(fù)步驟3,W此類推，得到每一個(gè)點(diǎn)做出相位角偏移Δχ后的升程：yi偏移、Y2偏 移、Y3偏移......Υη偏移，良P: 過1 ( ΛX) 2+bi ( ΔX) +01 過2 ( ΛX) 2+b2 ( ΔX) +02 過3 ( AX) s+bs ( ΔX) +03 a。（ ΔX) 2+bn ( ΔX)+CnD
[0013] 6.利用最小二乘法處理每一個(gè)點(diǎn)做出相位角偏移ΔX后的升程和被測(cè)凸輪軸凸 輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)升程； 1) 計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)做出相位角偏移Δχ后的升程和被測(cè)凸輪軸凸輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)升程之 差： y!偏移-y!標(biāo)準(zhǔn)、偏移-標(biāo)準(zhǔn)、73偏移-73標(biāo)準(zhǔn)......y。偏移-y。標(biāo)準(zhǔn) 2) 計(jì)算每一個(gè)點(diǎn)做出相位角偏移Δχ后的升程和被測(cè)凸輪軸凸輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)升程之 差的平方： 林1偏移-標(biāo)準(zhǔn)）2、林2偏移-式2標(biāo)準(zhǔn)）2、林3偏移-式3標(biāo)準(zhǔn)）2......林。偏移_ Υη標(biāo)準(zhǔn)）^ 3) 得到每一個(gè)點(diǎn)做出相位角偏移Δχ后的升程和被測(cè)凸輪軸凸輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)升程之 差的平方和的表達(dá)式： 林1偏移-標(biāo)準(zhǔn)）2+林2偏移-Υ2標(biāo)準(zhǔn)）2+林3偏移-Υ3標(biāo)準(zhǔn)）2+......+(yn偏移-yn標(biāo)準(zhǔn)）2 式中： him一第一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)做出相位角偏移AX后的升程ai(AX)2+bi(AX)+Ci Y2偏移一第二個(gè)檢測(cè)點(diǎn)做出相位角偏移Δχ后的升程屯（Ax)2+b2 (Ax)+C2 iMm一第蘭個(gè)檢測(cè)點(diǎn)做出相位角偏移AX后的升程a；3 (AX)s+bs(AX) +C3 ······ Υη偏移一最后一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)做出相位角偏移AX后的升程a。（AX)2+bn(AX)+Cn由此得到一個(gè)關(guān)于Ax的函數(shù)式； 4) 對(duì)上述函數(shù)式求極限，得到函數(shù)為最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的ΔX，即為起測(cè)點(diǎn)的修正量。
[0014] 7.將AX分別代入步驟5得到的每一個(gè)點(diǎn)做出相位角偏移ΔX后的升程：yi偏移、 ……y。偏移，即得到起測(cè)點(diǎn)修正之后的升程檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0015] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果： 1) 可W修正鍵銷和鍵槽或定位銷和銷孔的安裝誤差對(duì)確定起測(cè)點(diǎn)帶來的影響，因而降 低了裝卡的難度，提高了工作效率； 2) 可W修正凸輪軸鍵槽或銷孔自身加工誤差對(duì)確定起測(cè)點(diǎn)帶來的影響，彌補(bǔ)了凸輪軸 鍵槽或銷孔的先天不足； 3) 為了將敏感點(diǎn)最大限度地定位到唯一的一個(gè)點(diǎn)上，現(xiàn)有技術(shù)需要采用高精度的儀 器，而本發(fā)明使用一般精度的儀器即可獲得更為滿意的結(jié)果，降低了檢測(cè)成本； 4) 本發(fā)明是基于現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)凸輪軸凸輪得到的實(shí)測(cè)升程數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)升程數(shù) 據(jù)，使得實(shí)測(cè)升程輪廓經(jīng)過偏移AX之后與標(biāo)準(zhǔn)升程輪廓從整體上最為接近，因而更加真 實(shí)地反映了被測(cè)凸輪軸凸輪的實(shí)際輪廓； 5) 本發(fā)明對(duì)起測(cè)點(diǎn)進(jìn)行修正之后，無需二次測(cè)量便可W得到基于修正后起測(cè)點(diǎn)的升程 檢測(cè)數(shù)據(jù)； 6) 本發(fā)明所述的方法，簡(jiǎn)便快捷，可W在不增加額外成本的基礎(chǔ)上，提高確定凸輪軸檢 測(cè)起測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，可滿足日常生產(chǎn)檢測(cè)的需要，具有可推廣 的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[001引圖1為本發(fā)明一種修正凸輪軸升程檢測(cè)起測(cè)點(diǎn)并獲取檢測(cè)結(jié)果的方法中Mu、Mi、M2Ξ點(diǎn)所擬合曲線及Ml點(diǎn)偏移Δχ后得到升程的示意圖； 圖2為本發(fā)明所測(cè)凸輪軸鍵槽與凸輪相對(duì)位置及鍵銷與鍵槽裝配示意圖； 圖3為本發(fā)明所測(cè)凸輪軸銷孔與凸輪相對(duì)位置示意圖； 圖4為本發(fā)明所測(cè)凸輪軸檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。如圖4所示，用一臺(tái)德國(guó)萊 茲手動(dòng)式凸輪軸測(cè)量?jī)x，該測(cè)量?jī)x主要由分度頭6、尾座8、阿貝測(cè)量頭10組成，對(duì)一件四缸 柴油機(jī)凸輪軸5進(jìn)行檢測(cè)。
[0018] 首先進(jìn)行裝卡，然后從分度頭度數(shù)鏡頭7中讀取度數(shù)，從阿貝測(cè)量頭度數(shù)鏡頭9中 讀取生成結(jié)果，采用"敏感點(diǎn)法"確定起測(cè)點(diǎn)后，轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸5,每隔1度進(jìn)行一次讀數(shù)，同 時(shí)記錄下檢測(cè)結(jié)果，得到一組升程