[發(fā)明專利]一種曲軸各軸頸中心位置度測量裝置及測量和標定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510848812.6
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105403148A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 王仲;王磊;付魯華;劉堯夫;吳振剛;李興強;吳翔宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發(fā)明涉及一種曲軸各軸頸中心位置度測量。特別是涉及一種曲軸各軸頸中心位置度測量裝置及測量和標定方法。

背景技術

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。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運動變?yōu)榍S繞其自身軸線的旋轉運動，以傳遞扭矩實現(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、旋轉精度，導致摩擦、振動和噪聲等現(xiàn)象，影響發(fā)動機的壽命及能耗。

在曲軸軸頸的位置度測量上，主要是對各軸頸中心相對位置進行測量。如，一個四缸發(fā)動機的曲軸，其主軸軸線上至少存在7個以上軸頸(5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個偏心軸頸，其偏心距、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，必須在有坐標依據(jù)的裝置上完成。目前能夠對曲軸各軸頸中心位置度實施測量的最通用儀器是曲軸綜合測量儀，該測量儀的核心部分包括一個精密軸系，一個精密角坐標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，最后給出評定結果。此類測量儀精度高，但單次測量耗時較長，價格昂貴難以大批量配置。在實際生產(chǎn)中，只能承擔很低頻次的零件抽檢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，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心位置度測量裝置及測量和標定方法。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種曲軸各軸頸中心位置度測量裝置，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置有3個以上的與所述被測曲軸的主軸頸相對應的主軸頸測量架，在每兩個主軸頸測量架之間設置有一個與所述被測曲軸的偏心軸頸相對應的偏心軸頸測量架，每一個主軸頸測量架和每一個偏心軸頸測量架上分別設置有兩個用于對所述主軸頸或偏心軸頸進行測量的激光位移傳感器。

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成的V型結構，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。

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心軸頸的軸心0－1mm處。

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心線相垂直。

所述的偏心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成的L型結構，所述的用于對所述的偏心軸頸進行測量的兩個激光位移傳感器分別設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。

分別設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心軸頸的軸心0－1mm處。

一種曲軸各軸頸中心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：

1)根據(jù)被測曲軸偏心軸頸和主軸頸的尺寸調(diào)整測量裝置中所對應的偏心軸頸測量架和主軸頸測量架，使各偏心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心軸頸和主軸頸軸心的設定位置；

2)分別將測量裝置中各偏心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的坐標系原點O，各偏心軸頸測量架和各主軸頸測量架的水平面作為所對應的坐標系X軸，設經(jīng)過各坐標系原點O并與對應的X軸垂直的直線為相應的坐標系Y軸；

3)分別讀取各偏心軸頸測量架和各主軸頸測量架上所對應的兩個激光位移傳感器的測量值；

4)通過步驟3)的測量值，得到被測曲軸偏心軸頸和主軸頸外圓表面在所對應的偏心軸頸測量架或主軸頸測量架坐標系上的兩個坐標；

5)設被測曲軸偏心軸頸和主軸頸的軸心點為K，各軸心點K所對應的偏心軸頸測量架或主軸頸測量架上坐標系內(nèi)的坐標為(x_k,y_k)；

6)位于被測曲軸偏心軸頸或主軸頸的外圓表面的光斑點A、B兩點與被測曲軸偏心軸頸或主軸頸的軸心點K滿足以下計算關系式：