一种修正凸轮轴升程检测起测点并获取检测结果的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械零件检测领域，设及一种修正凸轮轴升程检测起测点并获取检测 结果的方法。
【背景技术】
[0002] 凸轮轴是发动机里的一个重要部件，它的作用是驱动和控制各气缸气口的开启和 关闭，使其符合发动机的工作顺序、配气相位及气口开度的变化规律等要求，帮助发动机 吸入空气与燃料混合气体，排出燃烧废气。因此，凸轮轴的运行是否可靠与发动机动力特性 和运转特性的好坏息息相关。凸轮轴在运行过程中转速非常高，需要承受周期性的冲击载 荷和很大的扭矩，因此要求凸轮轴具有非常高的加工精度。特别是凸轮轴凸轮的工作面，它 和挺柱之间的接触应力很大，相对滑动速度也很高，因此必须严格控制凸轮轴凸轮的升程 误差，否则将难W保证气缸充分地进气、排气，影响发动机动力输出。不仅如此，气口的开闭 过程也会产生较大的冲击，造成凸轮工作面和气口异常磨损及发动机噪音增大等问题。
[0003] 为了使发动机获得良好的动力特性和运转特性，所装配的凸轮轴凸轮升程误差必 须满足设计要求，运就需要对发动机凸轮轴升程误差进行准确、高效的检测。然而，在对凸 轮轴升程误差进行检测的过程中，由于加工完成的凸轮轴上的所有凸轮均没有标明相位角 的基准点或参考点。运样一来，检测时就没有基准，使得检测无法进行。因此，检测凸轮轴 升程误差的第一步就是要确定检测的起测点，然后W此为基准按照一定的度数间隔检测凸 轮工作面各点的升程误差。可见起测点的确定是检测的基础，如果起测点的确定出现误差， 将会影响后续每一个点升程误差的检测结果。因此，在对发动机凸轮轴凸轮升程的检测过 程中，起测点的确定至关重要。目前，用于确定凸轮轴升程检测起测点并获取检测结果的方 法主要有W下Ξ种： 1) "键槽定位法"，该方法是基于凸轮轴键槽和各凸轮之间具有一定的相位角。具体方 法是：首先，将配套的键销装配到凸轮轴上的键槽中，然后通过测量键销的中屯、位置获取键 槽的中屯、位置，W此作为起测点，按照一定的度数间隔检测凸轮工作面各点的升程误差； 2) "销孔定位法"，该方法是基于凸轮轴销孔和各凸轮之间具有一定的相位角。具体 方法是：首先，将配套的定位销装配到凸轮轴上的销孔中，然后通过测量定位销的中屯、位置 获取销孔的中屯、位置。W此作为起测点，按照一定的度数间隔检测凸轮工作面各点的升程 误差； 3) "敏感点法"，该方法是通过测定升程变化率最大点的升程值来找到起测点。具体方 法为：首先，从被测凸轮轴设计的理论升程表中找到升程变化率最大的点，即敏感点所对应 的相位角W及理论升程，然后在凸轮上找到运一升程值，该升程值对应的点即为升程变化 率最大的点，从而确定了该点的相位角，W此作为基准点便可W确定起测点。再按照一定的 度数间隔检测凸轮工作面各点的升程误差。
[0004] 对于"键槽定位法"和"销孔定位法"，首先在安装键销或定位销时，要求键销的中 屯、和键槽的中屯、，或定位销的中屯、和销孔的中屯、要尽量重合，运需要有一定的工作经验才 能保证有较好的装卡质量。此外，所用计量器具的安装误差、示值误差w及人为读数误差， 所测得的键槽中屯、位置或定位销中屯、位置往往有一定的误差，均会影响起测点确定的准确 性。不仅如此，即使准确找到了键槽中屯、位置或定位销中屯、位置，由于凸轮轴键槽或销孔自 身有加工误差，W其为参照所确定的起测点也是不准确的，W此作为起测点，所检测的凸轮 工作面各点的升程值必然存在误差。
[0005] 至于"敏感点法"，在一定程度上提高了起测点确定的准确度，但是受制于仪器的 分辨率，灵敏度等性能，所测得升程变化率最大点的升程值会出现在敏感点前后的一个狭 小区域内，而不是定位到一个点上。即使采用高精度的仪器，也只能缩小运个区域，而且增 加了检测成本。此外，即使可W准确定位到敏感点上，由于该点的升程值具有一定的加工误 差，W此作为起测点，所检测的凸轮工作面各点的升程值也必然存在误差。
[0006] 综上所述，目前用于确定凸轮轴升程检测起测点并获取检测结果的Ξ种方法均存 在一定的不足，如何弥补现有方法的不足之处，进一步提高确定凸轮轴升程检测起测点的 准确度，并获取更加准确的升程检测结果成为一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007] 为克服上述不足，本发明提供了一种修正凸轮轴升程检测起测点并获取检测结果 的方法，该方法不需要高精度的仪器便可W提高确定凸轮轴升程检测起测点的准确度，降 低了检测成本；不需要二次测量便可W获取基于起测点修正之后的升程检测结果。
[000引为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案，具体方法步骤如下： 1.可W采用W下Ξ种方法中的任意一种得到实测升程检测数据： 1) "键槽定位法"，如图2所示，将配套的键销2装配到凸轮轴1上的键槽3中，通过测 量键销2的中屯、位置获取键槽3的中屯、位置，W此相位角α作为起测点，按照一定的度数 间隔检测凸轮1工作面各点的升程误差； 2) "销孔定位法"，如图3将配套的定位销装配到凸轮轴1上的销孔4中，通过测量定 位销的中屯、位置获取销孔4的中屯、位置，W此相位角α作为起测点，按照一定的度数间隔 检测凸轮1工作面各点的升程误差； 3) "敏感点法"，从被测凸轮轴设计的理论升程表中找到升程变化率最大的点，即敏感 点所对应的相位角W及理论升程，在凸轮上找到运一升程值，该升程值对应的点即为升程 变化率最大的点，从而确定了该点的相位角，W此作为起测点，按照一定的度数间隔检测凸 轮工作面各点的升程误差。
[0009] 2.如图1所示，W相邻至少连续Ξ个检测点Μ。、Ml、M2拟合一条曲线，曲线方程为 y=aiX2+biX+Ci;其中y值为升程，X值为角度，并且令中间点Μ1落在y轴上，将运Ξ点坐标代 入曲线方程，求出二次项系数ai、一次项系数bi和常数项ci，得出曲线方程。
[0010]3.重复步骤2,W此类推，得到每一个点所在曲线方程的二次项系数曰、一次项系 数b和常数项C，得到每一个点所在的曲线方程。
[0011] 4.如图1所示，令中间点Ml做出相位角偏移Δχ，将角度值代入曲线方程后得到 Ml点偏移后的升程y1偏移，Yi偏移=日1 (ΔX) 2+bi(ΔX) +ci。
[001引 5.重复步骤3,W此类推，得到每一个点做出相位角偏移Δχ后的升程：yi偏移、Y2偏 移、Y3偏移......Υη偏移，良P: 过1 ( ΛX) 2+bi ( ΔX) +01 过2 ( ΛX) 2+b2 ( ΔX) +02 过3 ( AX) s+bs ( ΔX) +03 a。（ ΔX) 2+bn ( ΔX)+CnD
[0013] 6.利用最小二乘法处理每一个点做出相位角偏移ΔX后的升程和被测凸轮轴凸 轮的设计标准升程； 1) 计算每一个点做出相位角偏移Δχ后的升程和被测凸轮轴凸轮的设计标准升程之 差： y!偏移-y!标准、偏移-标准、73偏移-73标准......y。偏移-y。标准 2) 计算每一个点做出相位角偏移Δχ后的升程和被测凸轮轴凸轮的设计标准升程之 差的平方： 林1偏移-标准）2、林2偏移-式2标准）2、林3偏移-式3标准）2......林。偏移_ Υη标准）^ 3) 得到每一个点做出相位角偏移Δχ后的升程和被测凸轮轴凸轮的设计标准升程之 差的平方和的表达式： 林1偏移-标准）2+林2偏移-Υ2标准）2+林3偏移-Υ3标准）2+......+(yn偏移-yn标准）2 式中： him一第一个检测点做出相位角偏移AX后的升程ai(AX)2+bi(AX)+Ci Y2偏移一第二个检测点做出相位角偏移Δχ后的升程屯（Ax)2+b2 (Ax)+C2 iMm一第兰个检测点做出相位角偏移AX后的升程a；3 (AX)s+bs(AX) +C3 ······ Υη偏移一最后一个检测点做出相位角偏移AX后的升程a。（AX)2+bn(AX)+Cn由此得到一个关于Ax的函数式； 4) 对上述函数式求极限，得到函数为最小值时对应的ΔX，即为起测点的修正量。
[0014] 7.将AX分别代入步骤5得到的每一个点做出相位角偏移ΔX后的升程：yi偏移、 ……y。偏移，即得到起测点修正之后的升程检测数据。
[0015] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果： 1) 可W修正键销和键槽或定位销和销孔的安装误差对确定起测点带来的影响，因而降 低了装卡的难度，提高了工作效率； 2) 可W修正凸轮轴键槽或销孔自身加工误差对确定起测点带来的影响，弥补了凸轮轴 键槽或销孔的先天不足； 3) 为了将敏感点最大限度地定位到唯一的一个点上，现有技术需要采用高精度的仪 器，而本发明使用一般精度的仪器即可获得更为满意的结果，降低了检测成本； 4) 本发明是基于现有技术检测凸轮轴凸轮得到的实测升程数据和设计的标准升程数 据，使得实测升程轮廓经过偏移AX之后与标准升程轮廓从整体上最为接近，因而更加真 实地反映了被测凸轮轴凸轮的实际轮廓； 5) 本发明对起测点进行修正之后，无需二次测量便可W得到基于修正后起测点的升程 检测数据； 6) 本发明所述的方法，简便快捷，可W在不增加额外成本的基础上，提高确定凸轮轴检 测起测点的准确度，进而提高检测结果的准确度，可满足日常生产检测的需要，具有可推广 的实用价值。
【附图说明】
[001引图1为本发明一种修正凸轮轴升程检测起测点并获取检测结果的方法中Mu、Mi、M2Ξ点所拟合曲线及Ml点偏移Δχ后得到升程的示意图； 图2为本发明所测凸轮轴键槽与凸轮相对位置及键销与键槽装配示意图； 图3为本发明所测凸轮轴销孔与凸轮相对位置示意图； 图4为本发明所测凸轮轴检测系统示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图，通过实施例对本发明进行详细地说明。如图4所示，用一台德国莱 兹手动式凸轮轴测量仪，该测量仪主要由分度头6、尾座8、阿贝测量头10组成，对一件四缸 柴油机凸轮轴5进行检测。
[0018] 首先进行装卡，然后从分度头度数镜头7中读取度数，从阿贝测量头度数镜头9中 读取生成结果，采用"敏感点法"确定起测点后，转动凸轮轴5,每隔1度进行一次读数，同 时记录下检测结果，得到一组升程