凸輪測量測頭轉(zhuǎn)換及當(dāng)量升程表計(jì)算方法.doc

凸輪測量測頭轉(zhuǎn)換及當(dāng)量升程表計(jì)算方法1 概述 凸輪軸是影響發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)工作質(zhì)量的關(guān)鍵部件，它的功能是保證發(fā)動(dòng)機(jī)氣門組有準(zhǔn)確、平穩(wěn)的良好運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪的測量，主要是為評定凸輪軸上各凸輪的幾何精度和裝機(jī)后的動(dòng)力特性提供依據(jù)，所以，在對凸輪進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選擇與凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(挺柱)相同形式和形狀的測頭，按設(shè)計(jì)要求給出的轉(zhuǎn)角升程表進(jìn)行測量，以正確反映凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2 測頭轉(zhuǎn)換 測頭轉(zhuǎn)換，不是指簡單地將一種測頭換成另一種測頭，而是指采用不符合設(shè)計(jì)要求形式和形狀的測頭進(jìn)行凸輪測量時(shí)測量參數(shù)的轉(zhuǎn)換。在測量中，把不符合設(shè)計(jì)要求形式和形狀的測頭卸下，裝上符合設(shè)計(jì)要求形式和形狀的測頭的一組操作稱為測頭換裝。測頭轉(zhuǎn)換和測頭換裝是兩個(gè)截然不同的概念。 無論是確定凸輪的檢測位置，還是測量凸輪的升程，都應(yīng)采用與凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(挺柱)相同形式和形狀的測頭。例如，S195 型柴油機(jī)的配氣凸輪的從動(dòng)件是平面挺柱，測量時(shí)應(yīng)采用平面測頭：供油凸輪的從動(dòng)件是滾柱挺柱，測量時(shí)應(yīng)采用與滾柱挺柱直徑相同的滾柱測頭?？墒?，常常是當(dāng)同一根凸輪軸上各凸輪的從動(dòng)件設(shè)計(jì)要求不同時(shí)，本應(yīng)分別采用符合設(shè)計(jì)要求的不同形式和形狀的測頭進(jìn)行測量，可是一些測量者為了省去在測量過程中換裝測頭的麻煩，竟用同一測頭去測量凸輪軸上各個(gè)凸輪，這對某一個(gè)凸輪而言就引發(fā)了測頭轉(zhuǎn)換問題，尤其是在凸輪自動(dòng)測量時(shí)，這種轉(zhuǎn)換測頭形式和形狀的現(xiàn)象更為普遍。圖1 凸輪受檢點(diǎn)相同時(shí)測頭不同凸輪轉(zhuǎn)角不同圖2 將平面測頭轉(zhuǎn)換為滾柱測頭時(shí)當(dāng)量轉(zhuǎn)角和當(dāng)量升程的求解測頭形式和形狀轉(zhuǎn)換后，改用當(dāng)量升程表測量，原理上并不存在問題。但是現(xiàn)行當(dāng)量升程表，一般均以設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角為依據(jù)而不是以設(shè)計(jì)受檢點(diǎn)為依據(jù)來計(jì)算。也就是說，如果測頭轉(zhuǎn)換后與轉(zhuǎn)換前的轉(zhuǎn)角一致，則凸輪受檢點(diǎn)將不同：如果測頭轉(zhuǎn)換前后受檢點(diǎn)相同，則凸輪轉(zhuǎn)角不同。例如，S195 型柴油機(jī)配氣凸輪的“敏感點(diǎn)”m，采用設(shè)計(jì)要求的平面測頭測量時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)角ap=460716(圖1a)：采用15mm 滾柱測頭時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)角aG=1653 (圖1b)：采用刀口測頭時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)角aD= 65228(圖1c)。即凸輪同一受檢點(diǎn)的apaGaD。由此可知，測頭形式和形狀轉(zhuǎn)換后，如仍按設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角來計(jì)算當(dāng)量升程，則凸輪設(shè)計(jì)受檢點(diǎn)的位置就被篡改了，從而會(huì)由于測頭轉(zhuǎn)換前后受檢點(diǎn)處凸輪形狀誤差不同，影響凸輪測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，甚至可能造成對凸輪合格性的判斷錯(cuò)誤(誤廢或誤收)。 3 當(dāng)量升程表 當(dāng)遇到由于測量工藝條件的限制無法采用符合設(shè)計(jì)要求的形式和形狀的測頭時(shí)，例如，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)頂置凸輪軸式的配氣凸輪，必須將搖臂與凸輪型面接觸的擺動(dòng)式柱面的氣門升程轉(zhuǎn)換成對心移動(dòng)式平面測頭的凸輪升程(轉(zhuǎn)換計(jì)算見楊光興等所著摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理與設(shè)計(jì)(武漢測繪科技大學(xué)1993年出版社中第297頁)，采用平面測頭才有利于凸輪的加工和測量。又如S195型柴油機(jī)凸輪軸，設(shè)計(jì)要求配氣(進(jìn)、排)凸輪用平面測頭測量，供油凸輪用15mm滾柱測頭測量，如果統(tǒng)一采用15mm滾柱測頭，這時(shí)配氣凸輪測量就進(jìn)行了測頭轉(zhuǎn)換。同一根凸輪軸上各凸輪統(tǒng)一采用一種測頭測量，有利于凸輪自動(dòng)測量。 當(dāng)量轉(zhuǎn)角升程的計(jì)算：假設(shè)凸輪最大升程(桃尖)時(shí)的轉(zhuǎn)角為零，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過某一角度，凸輪與測頭i點(diǎn)接觸(i為受檢點(diǎn))時(shí)，對平面測頭來說凸輪轉(zhuǎn)角為ap，對應(yīng)升程為hp：對滾柱測頭來說凸輪轉(zhuǎn)角為aG，對應(yīng)升程為hG。如設(shè)圖2中的OOi=Li，OiO1=ri+rc，則在OO1A中 OA=OOi+OiA=Li+(ri+rc)cosap O1A=(ri+rc)sinap aG=tg-1(ri+rc)sinap/Li+(ri+rc)cosap 考慮公式適應(yīng)凸輪輪廓各段，將上式改寫為 aG=tg-1(ri+rc)sinf(ap/Li+(ri+rc)cosf(ap) (1)iO1中，根據(jù)余弦定理可得 (ri+rc)2=( ro+hG+rc)2+Li2-2Li( ro+hG+rc)cosaG 展開上式化簡并考慮適應(yīng)各段，得 hG=(ri+rc)cossin-1Lisinf(aG)/(ri+rc)+Licosf(aG)-( ro+rc) (2)107.550007.5500頂圓段217.54720227.5490頂圓段327.53870447.5459頂圓段657.47951507.5246頂圓段11107.26903407.4483頂圓段21206.43437207.1422頂圓段31305.0716116.6283頂圓段41403.221714405.9000頂圓段46452.131516305.4521頂圓段474607161.873116535.3512敏感點(diǎn)48471.674819584.2962復(fù)圓段49481.464723033.6002復(fù)圓段50491.271226072.9822復(fù)圓段51501.094429122.4304復(fù)圓段56550.461844360.5785復(fù)圓段61600.0000600.0000接點(diǎn)62610.247660020.2321過渡段63620.241060040.2150過渡段64630.229860060.1986過渡段65640.214060080.1828過渡段666400530.21396008080.1827接點(diǎn)67650.1965650.1765緩沖段71700.1195700.1071緩沖段76750.0612750.0548緩沖段81800.0221800.0198緩沖段8887300.000087300.0000緩沖段如果將配氣凸輪的平面測頭轉(zhuǎn)換為刀口測頭測量時(shí)，可令式(1)、(2)中的rc=0，即 aD=tg-1risinf(ap)/ Li+ricosf(ap)(3)hD=ricossin-1Lisinf(aD)/ri+Licosf(aD)-ro(4)式(1)(4)中：ro為凸輪基圓半徑：rc為滾柱測頭半徑：ri為受檢點(diǎn)的曲率半徑：Li為凸輪受檢點(diǎn)曲率中心與基圓中心間的距離：ap、aG、aD為平面、滾柱、刀口測頭轉(zhuǎn)角：hp、hG、hD為平面、滾柱、刀口測頭升程。f(ap)、f(aG)、f(aD)隨受檢點(diǎn)位置所在凸輪輪廓段不同而變化。例如S195柴油機(jī)配氣凸輪，受檢點(diǎn)在頂圓段為ap、aG、aD，在復(fù)圓段為(60-ap)、(60-aG)、(60-aD)。 附表給出按通式(1)、(2)計(jì)算出的當(dāng)量升程表實(shí)例。 4 幾點(diǎn)說明 測頭形式和形狀的轉(zhuǎn)換，只是在受到測量工藝條件限制無法采用符合設(shè)計(jì)要求形式和形狀測頭進(jìn)行凸輪測量的特殊場合，為方便凸輪的加工和測量所采用的工藝措施。 當(dāng)量升程表的計(jì)算應(yīng)以設(shè)計(jì)受檢點(diǎn)為依據(jù)，而不應(yīng)以設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角為依據(jù)。即測頭轉(zhuǎn)換應(yīng)遵守凸輪受檢點(diǎn)位置不變原則。 依據(jù)受檢點(diǎn)計(jì)算出的當(dāng)量轉(zhuǎn)角，一