[发明专利]一种曲轴各轴颈中心位置度测量装置及测量和标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种曲轴各轴颈中心位置度测量。特别是涉及一种曲轴各轴颈中心位置度测量装置及测量和标定方法。

背景技术

曲轴是活塞式发动机中的一个重要零件，它用来支撑连杆、活塞等传动部件，组成曲柄连杆机构。发动机工作时，活塞向下的推力经连杆传到曲轴，曲轴承受冲击载荷将活塞的往复运动变为曲轴绕其自身轴线的旋转运动，以传递扭矩实现向外输出功率。曲轴各部分轴颈的位置精度将直接决定连杆、活塞的配合、旋转精度，导致摩擦、振动和噪声等现象，影响发动机的寿命及能耗。

在曲轴轴颈的位置度测量上，主要是对各轴颈中心相对位置进行测量。如，一个四缸发动机的曲轴，其主轴轴线上至少存在7个以上轴颈(5个支撑用主轴颈，2个对外连接用轴颈)，其同轴度是重要检验参数。此外，与连杆连接有4个偏心轴颈，其偏心距、彼此间的相位位置都是生产线中要求的检测项目。位置度测量与单一尺寸测量不同，必须在有坐标依据的装置上完成。目前能够对曲轴各轴颈中心位置度实施测量的最通用仪器是曲轴综合测量仪，该测量仪的核心部分包括一个精密轴系，一个精密角坐标测量装置和一个垂轴径向尺寸测量装置。垂轴径向尺寸测量装置亦可简单称之为测头。一台测量仪仅配置一个测头。一个四缸曲轴，超过11个轴颈，是要依次逐一测量，最后给出评定结果。此类测量仪精度高，但单次测量耗时较长，价格昂贵难以大批量配置。在实际生产中，只能承担很低频次的零件抽检。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种符合生产线测量精度要求、非接触式、高效自动化的曲轴各轴颈中心位置度测量装置及测量和标定方法。

本发明所采用的技术方案是：一种曲轴各轴颈中心位置度测量装置，包括测量装置底座，在所述的测量装置底座上面沿长度方向的一端设置有一个用于支撑被测曲轴的油封轴颈的前颈托，另一端与所述的前颈托相对称的设置有一个用于支撑被测曲轴的齿轮轴颈的后颈托，在所述的前颈托和后颈托之间设置有3个以上的与所述被测曲轴的主轴颈相对应的主轴颈测量架，在每两个主轴颈测量架之间设置有一个与所述被测曲轴的偏心轴颈相对应的偏心轴颈测量架，每一个主轴颈测量架和每一个偏心轴颈测量架上分别设置有两个用于对所述主轴颈或偏心轴颈进行测量的激光位移传感器。

所述的主轴颈测量架是由具有倾斜平面的第一支架和具有倾斜平面平面的第二支架一体构成的V型结构，所述的用于对所述的主轴颈进行测量的两个激光位移传感器分别设置在所述第一支架和第二支架上，并且，所述两个激光位移传感器的激光射线相交于一点。

所述第一支架和第二支架上的两个激光位移传感器激光射线的相交点距被测曲轴的偏心轴颈的轴心0－1mm处。

所述两个激光位移传感器的激光射线相交形成的平面与被测曲轴的轴向中心线相垂直。

所述的偏心轴颈测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体构成的L型结构，所述的用于对所述的偏心轴颈进行测量的两个激光位移传感器分别设置在所述水平支架和垂直支架上，并且，所述两个激光位移传感器的激光射线相交于一点。

分别设置在所述水平支架和垂直支架上的两个激光位移传感器激光射线的相交点距被测曲轴的偏心轴颈的轴心0－1mm处。

一种曲轴各轴颈中心位置度测量装置的测量方法，是在曲轴各轴颈的外圆直径d已知，且圆度误差在精度范围内忽略不计的前提下，包括如下步骤：

1)根据被测曲轴偏心轴颈和主轴颈的尺寸调整测量装置中所对应的偏心轴颈测量架和主轴颈测量架，使各偏心轴颈测量架和各主轴颈测量架上的两个激光位移传感器的出射激光线临近被测曲轴偏心轴颈和主轴颈轴心的设定位置；

2)分别将测量装置中各偏心轴颈测量架和各主轴颈测量架的水平面和非水平面的交点作为所对应的坐标系原点O，各偏心轴颈测量架和各主轴颈测量架的水平面作为所对应的坐标系X轴，设经过各坐标系原点O并与对应的X轴垂直的直线为相应的坐标系Y轴；

3)分别读取各偏心轴颈测量架和各主轴颈测量架上所对应的两个激光位移传感器的测量值；

4)通过步骤3)的测量值，得到被测曲轴偏心轴颈和主轴颈外圆表面在所对应的偏心轴颈测量架或主轴颈测量架坐标系上的两个坐标；

5)设被测曲轴偏心轴颈和主轴颈的轴心点为K，各轴心点K所对应的偏心轴颈测量架或主轴颈测量架上坐标系内的坐标为(x_k,y_k)；

6)位于被测曲轴偏心轴颈或主轴颈的外圆表面的光斑点A、B两点与被测曲轴偏心轴颈或主轴颈的轴心点K满足以下计算关系式：