專利名稱：曲軸彎曲變形的測量方法
技術領域：
本發明屬于機械檢測領域，涉及一種曲軸彎曲變形的測最方法。
背景技術：
曲軸在加工過程中會產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量控制的一項重要內容。在實際生產中，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來描述曲軸彎曲變形狀態。而徑向跳動不能精確反映曲軸彎曲的方向和彎曲程度，難以給后續的校直工序提供工藝參數。國內汽車內燃機行業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備，另一方面目前常用的取軸徑向跳動檢測方式也只是采用機械式檢具，精度差且效率低。由于曲軸彎曲變形的因素有兩點一是主軸軸線偏離基準軸線即位置誤差，二是圓度形狀誤差。傳統的測量方法中，曲軸主軸徑的圓度形狀誤差對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量為0.05mm。由ΔOO′p1可求出r1，當φ＝30時，被測值r1＝40.043mm，即在30度范圍內跳動值變化不大于0.007mm。根據產品技術條件，其圓度公差為0.005-0.008mm，也就是說，實際測量中該主軸的最大跳動點可隨機分布在±30度范圍內。顯然，以最大跳動值處取變形方向就有可能偏離實際輪廓中心±30度范圍。同樣，若偏心為0.03mm時，則因偏心引起的最大跳動點處±40度范圍內跳動值變化不大于0.007mm，測得的變形方向就有可能偏離實際方向±40度，所以，這種人工打表方式找最大跳動量及確定變形方向的方法不可能有較高的精度。
發明內容
本發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軸線的距離，相位表示軸心同基準軸線之連線與測量坐標系Y軸的夾角；用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心；然后根據公式計算出矢徑與相位值。其具體步驟為A、將被側曲軸安置于兩個V型支座上，該支座與第一和第七主軸軸徑形成基準軸線；B、曲軸繞基準軸線回轉，分度測量被測軸徑橫截而輪廓的坐標值；C、采用最小二乘法進行處理，求得軸徑橫截面輪廓中心的坐標；D、計算變形量軸徑橫截面輪廓中心的坐標到基準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，其特點是不會因為個別點波動或表面形狀誤差造成變形量測量準確度差和重復性不好的情況。這樣，通過測得主軸徑輪廓各點的極坐標值，就可計算出該主軸的變形矢量，達到測量曲軸彎曲變形的目的。
圖1是傳統測量方法中形狀誤差對確定方向的影響示意圖；圖2是本發明的曲軸變形矢量測量基本原理圖。
具體實施例方式為了真實描述曲軸的彎曲變形狀態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軸線的距離和方向。通常，變形后各主軸頸軸線仍與基準軸線保持平行，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軸線的距離，相位表示軸心同基準軸線之連線與測量坐標系Y軸的夾角。曲軸變形矢量測量基本原理如圖2所示，將被側曲軸安置于兩個V型支座上，該支座與第一和第七主軸軸徑形成基準軸線，曲軸繞基準軸線回轉，分度測量被測軸徑橫截面輪廓的坐標值，并采用最小二乘法進行處理，求得軸徑橫截面輪廓中心的坐標O′，O′到基準軸線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個采樣點，O′為最小二乘圓圓心，其坐標為(a，b)，O為測量回轉中心，R為最小二乘圓半徑，r1為p1點的測量半徑，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點至最小二乘圓的徑向距離。根據最小二乘法原理 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，其特點是不會因為個別點波動或表面形狀誤整造成變形量測量準確度差和重復性不好的情況。這樣，通過構建合適的測量機構測得主軸徑輪廓各點的極坐標值，就可計算出該主軸的變形矢量，達到測量曲軸彎曲變形的目的。根據這一原理，測量機的總體方案是使曲軸繞基準軸線回轉，用電感式位移傳感器感受被測曲軸外形輪廓的變化，通過信號調理電路將微弱模擬信號放大后，經多路數據采集卡分時采樣量化為數字信號，測量過程和數據處理等由工業控制計算機控制完成。
權利要求
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軸線的距離，相位表示軸心同基準軸線之連線與測量坐標系Y軸的夾角；用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心；然后根據公式計算出矢徑與相位值。
2.如權利要求1所述的曲軸彎曲變形的測量方法，其具體步驟為A、將被側曲軸安置于兩個V型支座上，該支座與第一和第七主軸軸徑形成基準軸線；B、曲軸繞基準軸線回轉，分度測量被測軸徑橫截面輪廓的坐標值；C、采用最小二乘法進行處理，求得軸徑橫截面輪廓中心的坐標；D、計算變形量軸徑橫截面輪廓中心的坐標到基準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，計算公式為e=|O′O|=a2+b2]]>α＝arctg(a/b)
全文摘要
本發明屬于機械檢測領域，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軸線的距離，相位表示軸心同基準軸線之連線與測量坐標系Y軸的夾角；用最小二乘法求取被測主軸輪廓中心；然后根據公式計算出矢徑與相位值。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，不會因為個別點波動或表面形狀誤差造成變形量測量準確度差和重復性不好的情況。這樣，通過測得主軸徑輪廓各點的極坐標值，就可計算出該主軸的變形矢量，達到測量曲軸彎曲變形的目的。
文檔編號G01B21/24GK1453559SQ0311875
公開日2003年11月5日 申請日期2003年3月8日 優先權日2003年3月8日
發明者高凱, 李曉玉, 鄭俊, 彭國華 申請人:東風汽車公司