一種修正凸輪軸升程檢測起測點并獲取檢測結(jié)果的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機械零件檢測領(lǐng)域，設(shè)及一種修正凸輪軸升程檢測起測點并獲取檢測 結(jié)果的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 凸輪軸是發(fā)動機里的一個重要部件，它的作用是驅(qū)動和控制各氣缸氣口的開啟和 關(guān)閉，使其符合發(fā)動機的工作順序、配氣相位及氣口開度的變化規(guī)律等要求，幫助發(fā)動機 吸入空氣與燃料混合氣體，排出燃燒廢氣。因此，凸輪軸的運行是否可靠與發(fā)動機動力特性 和運轉(zhuǎn)特性的好壞息息相關(guān)。凸輪軸在運行過程中轉(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，相對滑動速度也很高，因此必須嚴格控制凸輪軸凸輪的升程 誤差，否則將難W保證氣缸充分地進氣、排氣，影響發(fā)動機動力輸出。不僅如此，氣口的開閉 過程也會產(chǎn)生較大的沖擊，造成凸輪工作面和氣口異常磨損及發(fā)動機噪音增大等問題。
[0003] 為了使發(fā)動機獲得良好的動力特性和運轉(zhuǎn)特性，所裝配的凸輪軸凸輪升程誤差必 須滿足設(shè)計要求，運就需要對發(fā)動機凸輪軸升程誤差進行準確、高效的檢測。然而，在對凸 輪軸升程誤差進行檢測的過程中，由于加工完成的凸輪軸上的所有凸輪均沒有標明相位角 的基準點或參考點。運樣一來，檢測時就沒有基準，使得檢測無法進行。因此，檢測凸輪軸 升程誤差的第一步就是要確定檢測的起測點，然后W此為基準按照一定的度數(shù)間隔檢測凸 輪工作面各點的升程誤差?？梢娖饻y點的確定是檢測的基礎(chǔ)，如果起測點的確定出現(xiàn)誤差， 將會影響后續(xù)每一個點升程誤差的檢測結(jié)果。因此，在對發(fā)動機凸輪軸凸輪升程的檢測過 程中，起測點的確定至關(guān)重要。目前，用于確定凸輪軸升程檢測起測點并獲取檢測結(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，然后通過測量鍵銷的中屯、位置獲取鍵 槽的中屯、位置，W此作為起測點，按照一定的度數(shù)間隔檢測凸輪工作面各點的升程誤差； 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，然后通過測量定位銷的中屯、位置 獲取銷孔的中屯、位置。W此作為起測點，按照一定的度數(shù)間隔檢測凸輪工作面各點的升程 誤差； 3) "敏感點法"，該方法是通過測定升程變化率最大點的升程值來找到起測點。具體方 法為：首先，從被測凸輪軸設(shè)計的理論升程表中找到升程變化率最大的點，即敏感點所對應(yīng) 的相位角W及理論升程，然后在凸輪上找到運一升程值，該升程值對應(yīng)的點即為升程變化 率最大的點，從而確定了該點的相位角，W此作為基準點便可W確定起測點。再按照一定的 度數(shù)間隔檢測凸輪工作面各點的升程誤差。
[0004] 對于"鍵槽定位法"和"銷孔定位法"，首先在安裝鍵銷或定位銷時，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，運需要有一定的工作經(jīng)驗才 能保證有較好的裝卡質(zhì)量。此外，所用計量器具的安裝誤差、示值誤差w及人為讀數(shù)誤差， 所測得的鍵槽中屯、位置或定位銷中屯、位置往往有一定的誤差，均會影響起測點確定的準確 性。不僅如此，即使準確找到了鍵槽中屯、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點也是不準確的，W此作為起測點，所檢測的凸輪 工作面各點的升程值必然存在誤差。
[0005] 至于"敏感點法"，在一定程度上提高了起測點確定的準確度，但是受制于儀器的 分辨率，靈敏度等性能，所測得升程變化率最大點的升程值會出現(xiàn)在敏感點前后的一個狹 小區(qū)域內(nèi)，而不是定位到一個點上。即使采用高精度的儀器，也只能縮小運個區(qū)域，而且增 加了檢測成本。此外，即使可W準確定位到敏感點上，由于該點的升程值具有一定的加工誤 差，W此作為起測點，所檢測的凸輪工作面各點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起測點并獲取檢測結(jié)果的Ξ種方法均存 在一定的不足，如何彌補現(xiàn)有方法的不足之處，進一步提高確定凸輪軸升程檢測起測點的 準確度，并獲取更加準確的升程檢測結(jié)果成為一個亟待解決的問題。

【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起測點并獲取檢測結(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起測點的準確度，降 低了檢測成本；不需要二次測量便可W獲取基于起測點修正之后的升程檢測結(jié)果。
[000引為了實現(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測升程檢測數(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 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作為起測點，按照一定的度數(shù) 間隔檢測凸輪1工作面各點的升程誤差； 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作為起測點，按照一定的度數(shù)間隔 檢測凸輪1工作面各點的升程誤差； 3) "敏感點法"，從被測凸輪軸設(shè)計的理論升程表中找到升程變化率最大的點，即敏感 點所對應(yīng)的相位角W及理論升程，在凸輪上找到運一升程值，該升程值對應(yīng)的點即為升程 變化率最大的點，從而確定了該點的相位角，W此作為起測點，按照一定的度數(shù)間隔檢測凸 輪工作面各點的升程誤差。
[0009] 2.如圖1所示，W相鄰至少連續(xù)Ξ個檢測點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Μ1落在y軸上，將運Ξ點坐標代 入曲線方程，求出二次項系數(shù)ai、一次項系數(shù)bi和常數(shù)項ci，得出曲線方程。
[0010]3.重復(fù)步驟2,W此類推，得到每一個點所在曲線方程的二次項系數(shù)曰、一次項系 數(shù)b和常數(shù)項C，得到每一個點所在的曲線方程。
[0011] 4.如圖1所示，令中間點Ml做出相位角偏移Δχ，將角度值代入曲線方程后得到 Ml點偏移后的升程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，得到每一個點做出相位角偏移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點做出相位角偏移ΔX后的升程和被測凸輪軸凸 輪的設(shè)計標準升程； 1) 計算每一個點做出相位角偏移Δχ后的升程和被測凸輪軸凸輪的設(shè)計標準升程之 差： y!偏移-y!標準、偏移-標準、73偏移-73標準......y。偏移-y。標準 2) 計算每一個點做出相位角偏移Δχ后的升程和被測凸輪軸凸輪的設(shè)計標準升程之 差的平方： 林1偏移-標準）2、林2偏移-式2標準）2、林3偏移-式3標準）2......林。偏移_ Υη標準）^ 3) 得到每一個點做出相位角偏移Δχ后的升程和被測凸輪軸凸輪的設(shè)計標準升程之 差的平方和的表達式： 林1偏移-標準）2+林2偏移-Υ2標準）2+林3偏移-Υ3標準）2+......+(yn偏移-yn標準）2 式中： him一第一個檢測點做出相位角偏移AX后的升程ai(AX)2+bi(AX)+Ci Y2偏移一第二個檢測點做出相位角偏移Δχ后的升程屯（Ax)2+b2 (Ax)+C2 iMm一第蘭個檢測點做出相位角偏移AX后的升程a；3 (AX)s+bs(AX) +C3 ······ Υη偏移一最后一個檢測點做出相位角偏移AX后的升程a。（AX)2+bn(AX)+Cn由此得到一個關(guān)于Ax的函數(shù)式； 4) 對上述函數(shù)式求極限，得到函數(shù)為最小值時對應(yīng)的ΔX，即為起測點的修正量。
[0014] 7.將AX分別代入步驟5得到的每一個點做出相位角偏移ΔX后的升程：yi偏移、 ……y。偏移，即得到起測點修正之后的升程檢測數(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確定起測點帶來的影響，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確定起測點帶來的影響，彌補了凸輪軸 鍵槽或銷孔的先天不足； 3) 為了將敏感點最大限度地定位到唯一的一個點上，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，降低了檢測成本； 4) 本發(fā)明是基于現(xiàn)有技術(shù)檢測凸輪軸凸輪得到的實測升程數(shù)據(jù)和設(shè)計的標準升程數(shù) 據(jù)，使得實測升程輪廓經(jīng)過偏移AX之后與標準升程輪廓從整體上最為接近，因而更加真 實地反映了被測凸輪軸凸輪的實際輪廓； 5) 本發(fā)明對起測點進行修正之后，無需二次測量便可W得到基于修正后起測點的升程 檢測數(shù)據(jù)； 6) 本發(fā)明所述的方法，簡便快捷，可W在不增加額外成本的基礎(chǔ)上，提高確定凸輪軸檢 測起測點的準確度，進而提高檢測結(jié)果的準確度，可滿足日常生產(chǎn)檢測的需要，具有可推廣 的實用價值。
【附圖說明】
[001引圖1為本發(fā)明一種修正凸輪軸升程檢測起測點并獲取檢測結(jié)果的方法中Mu、Mi、M2Ξ點所擬合曲線及Ml點偏移Δχ后得到升程的示意圖； 圖2為本發(fā)明所測凸輪軸鍵槽與凸輪相對位置及鍵銷與鍵槽裝配示意圖； 圖3為本發(fā)明所測凸輪軸銷孔與凸輪相對位置示意圖； 圖4為本發(fā)明所測凸輪軸檢測系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明進行詳細地說明。如圖4所示，用一臺德國萊 茲手動式凸輪軸測量儀，該測量儀主要由分度頭6、尾座8、阿貝測量頭10組成，對一件四缸 柴油機凸輪軸5進行檢測。
[0018] 首先進行裝卡，然后從分度頭度數(shù)鏡頭7中讀取度數(shù)，從阿貝測量頭度數(shù)鏡頭9中 讀取生成結(jié)果，采用"敏感點法"確定起測點后，轉(zhuǎn)動凸輪軸5,每隔1度進行一次讀數(shù)，同 時記錄下檢測結(jié)果，得到一組升程