CN101738156B - 汽车发动机曲轴键槽检测方法 - Google Patents

Abstract

一种方便快捷的汽车发动机曲轴键槽检测方法，用与键槽无间隙配合的定位块塞进键槽中，模拟被测键槽中心平面，放置于测量平台上的等高V型支承支承着工件两端的主轴颈；调整工件使定位块沿径向与测量平台平行，用带指示器的测量架，分别测定定位块的上平面、第1连杆颈中部最高点至平台的距离，将工件绕主轴旋转180°，重复上述测定；计算a、t值后，再计算键槽中心平面三个位置精度的误差值f_截、α_截、F_截；

，

。F_截为δ₁、δ₂中的大值。该检测方法非常简洁和实用，它的核心内容是在平台上一次调定工件，测定两对数据a和t，然后算出键槽中心平面三个位置精度的误差。

Description

汽车发动机曲轴键槽检测方法

技术领域

本发明涉及汽车制造，具体是一种汽车发动机曲轴键槽检测方法。

背景技术

汽车发动机曲轴及其它轴类零件的键槽的检测涉及到三个参数，如：键槽中心平面对自身所在轴颈对称度、键槽中心平面对I、V主轴颈中心线与第1连杆颈中心线所形成的公共平面的对称度和角度偏差。

GB1958《形状和位置公差检测规定》中对称度误差检测规定了键槽中心平面对自身所在轴颈对称度误差的检测方法和计算公式，以及键槽中心平面对基准平面的角度误差的计算公式，但键槽中心平面对公共平面的对称度的检测方法并没有规定，因此现在普遍是按键槽对特定平面的对称度的定义自行推导得出的公式进行计算和判断，通常键槽中心平面对公共平面对称度的检测方法如下：

用与键槽无间隙配合的定位块塞进键槽中，模拟被测键槽中心平面，将曲轴两端主轴颈架在等高V型支承上，调整公共平面使之平行于平台。在垂直于键槽长度方向的定位块某一特定截面内(指代表键槽有效长度的定位块的中间截面)进行测量：测出A、B两点(A点应紧靠键槽出口，使AB＝n*h，其中h为键槽深度，n为正整数)至平台距离，并分别记下其读数值a、b，将工件绕主轴旋转180°重复上述测量，得到该截面上、下两对应点的读数值a′、b′，计算差值

Δa、Δb，Δa＝a′-a，Δb＝b′-b，Δa、Δb均为代数值。

按下式计算键槽底部对基准平面的对称度值：

(式1)，

式(1)的推导过程略。

比较Δ与Δa值，其中绝对值大的即为该截面内键槽中心线对基准平面对称度误差值F_截。

上述各字母的含义如下：

a：是指调整曲轴的公共平面(指曲轴最两端的主轴颈中心线和第1连杆颈中心线组成的平面)与测量平台平行后，用带百分表的高度尺在垂直于键槽长度方向的定位块某一特定截面上(指代表键槽有效长度的定位块的中间截面)测量键槽出口处到平台的距离读数；

b：是指调整曲轴的公共平面(指曲轴最两端的主轴颈中心线和第1连杆颈中心线组成的平面)与测量平台平行后，用带百分表的高度尺在垂直于键槽长度方向的定位块某一特定截面上(指代表键槽有效长度的定位块的中间截面)测量至键槽出口距离为n*h处到平台的距离读数；

h：为键槽深度；

n：为正整数，一般取4～5；

a′：将工件绕主轴旋转180°后，用带百分表的高度尺在垂直于键槽长度方向的定位块某一特定截面上(指代表键槽有效长度的定位块的中间截面)测量键槽出口处到平台的距离读数；

b′：将工件绕主轴旋转180°后，用带百分表的高度尺在垂直于键槽长度方向的定位块某一特定截面上(指代表键槽有效长度的定位块的中间截面)测量至键槽出口距离为n*h处到平台的距离读数；

Δa：a与a′的差值(是代数值，有正、负号)；

Δb：b与b′的差值(是代数值，有正、负号)；

此测量方法的特点是：被测键槽中心平面由定位块模拟，排除了直接测量键槽内表面时其粗糙度的影响，但测量过程和计算非常繁琐，如：为了检测键槽对自身所在轴颈对称度和键槽中心平面对基准平面的角度误差，需要在平台上调整工件使定位块沿径向与测量平台平行后，测出a、t值；为了检测键槽中心平面对公共平面对称度，需要在平台上调整公共平面使之平行于平台后，测出Δa、Δb值。不便于现场检验人员的快速掌握，又由于须在平台上用高度尺读数检验，检测结果也常常是因人而异。

发明内容

本发明的目的是提供一种方便快捷的汽车发动机曲轴键槽检测方法。

检测方法的基本原理是：根据键槽中心平面对自身所在轴颈对称度的检测数据a及键槽中心平面对I、V主轴颈中心线与第1连杆颈中心线所形成的公共平面角度偏差的检测数据t，推导出键槽中心平面对公共平面的对称度的计算公式，直接计算得出，不再对其进行单独检测，具体方法如下：

用与键槽无间隙配合的定位块塞进键槽中，模拟被测键槽中心平面，放置于测量平台上的等高V型支承支承着工件两端的主轴颈；

调整工件使定位块沿径向与测量平台平行，用带指示器的测量架，分别测定定位块的上平面、第1连杆颈中部最高点至平台的距离，分别记下读数A、T；

将工件绕主轴旋转180°，重复上述，分别测定并分别记下读数A′、T′；

对于键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的同侧时，按下式计算a、t，

a＝A-A′、t＝T-T′；

对于键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的异侧时，按下式计算a、t，

a＝A-A′、t＝T′-T；

按表1所列各计算式，分别计算键槽中心平面三个位置精度的误差值f_截、α_截、F_截；

表1：

其中：

A：定位块的上平面至测量平台的距离；

T：第1连杆颈中部最高点至测量平台的距离；

A′：将工件绕主轴旋转180°后，定位块的上平面至测量平台的距离；

T′：将工件绕主轴旋转180°后，第1连杆颈中部最高点至测量平台的距离；

δ1：键槽出口对公共平面的对称度值；

δ2：键槽底部对公共平面的对称度值；

e：为主轴中心至第1连杆颈中心距离，为基本尺寸数据；

r、为键槽所在轴颈的半径，为基本尺寸数据；

d：为键槽所在轴颈的直径，为基本尺寸数据；

h：为键槽深度，为基本尺寸数据；

f_截：键槽中心平面对自身所在轴颈的对称度；

α_截：键槽中心平面对基准平面的角度误差；

F_截：键槽中心平面对基准平面的对称度。

基准平面是I、V主轴颈中心线与第1连杆颈中心线所形成的公共平面。

这里，第1连杆颈是基准，A、A′应在同一截面内，a、t均为代数值，有正、负号。

根据a、t值的几何意义，a是键槽中心平面对自身所在轴颈对称度的过程检测数据，a值的几何意义即为实际键槽中心平面与I、V主轴颈中心线平面的距离的2倍，t是键槽中心平面对I、V主轴颈中心线与第1连杆颈中心线所形成的公共平面角度偏差的过程检测数据，t值的几何意义即为第1连杆颈中心线与I、V主轴颈中心线平面的距离的2倍，可得出：

α＝arcsint/2e                  (式2)，

δ₁/2＝(rsinα-a/2)cosα

δ₂/2＝〔a/2-(r-h/cosα)sinα〕cosα

由于实际中α很小(≤30′)，故δ1、δ2可简化，并取绝对值，得式(3)、(4)

$\mathrm{\δ}1=|a-\frac{(r-h)\×t}{e}|$ (式3)，

$\mathrm{\δ}2=|a-\frac{r\×t}{e}|$ (式4)，

式(3)、(4)虽属简化式，但其相对误差率ε：

ε1＝〔rt/e-a-2(rsinα-a/2)cosα〕/(rt/e-a)＝1-cosα

ε2＝{a-(r-h)t/e-2〔a/2-(r-h/cosα)sinα〕cosα}/〔a-(r-h)t/e〕ε2≤1-cosα

其中：ε1：键槽出口对公共平面的对称度值的相对误差率；

ε2：键槽底部对公共平面的对称度值的相对误差率。

如角度偏差α按最大值30′计，则ε≤0.0038％。

可见，式(3)、(4)有足够的测量精度。

该检测方法具有如下特点：

1、简捷：只需测定两对数据a和t(定位块一对数据、连杆颈一对数据)，就可将键槽中心平面三个位置精度的误差全部算出；

2、检测精度高：一次调定工件，三种误差的所需参数同时测出，排除了单项测量时因调整所产生的三种误差间的换算误差，又由于所测得的a、t值均为相对值，排除了主轴颈、连杆颈直径误差的影响；

3、e、d、r、h值虽按基本尺寸计算，但其误差率极低。

该检测方法非常简洁和实用，它的核心内容是在平台上测定两对数据a和t，然后算出键槽中心平面三个位置精度的误差。

附图说明

图1是测量时键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的同侧时的示意图，其中位置II是位置I中工件绕主轴旋转180°的情况；

图2是测量时键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的异侧时的示意图，其中位置II是位置I中工件绕主轴旋转180°的情况；

图3是式(2)、(3)、(4)的推导过程中，将所得的a值、t值填入后所得的推导过程图；

图4是曲轴键槽的技术要求图，其中上图是曲轴主图，下图是上图的D-D剖面转向图。

具体实施方式

实施例1

曲轴键槽的技术要求见图4，F_截≤0.2，α_截＝≤15′，f_截＝≤0.03。

检测与计算过程如下：从图中可知，d＝φ28，主轴中心至第1连杆颈中心距离e＝44.5，键槽深度h＝28-25.7＝2.3，且键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的同侧。

将曲轴放置于测量平台上的等高V型支承上，并支承在工件两端的主轴颈；调整工件使定位块沿径向与测量平台平行，用带指示器的测量架分别测定，由指示器读出：

定位块的上平面至测量平台的距离A＝0.08；

第1连杆颈中部最高点至测量平台的距离T＝0.1；

将工件绕主轴旋转180°后，定位块的上平面至测量平台的距离A′＝-0.12；

将工件绕主轴旋转180°后，第1连杆颈中部最高点至测量平台的距离T′＝-0.18；

根据以上测量结果，计算出：a＝A-A′＝0.08-(-0.12)＝0.2

t＝T-T′＝0.1-(-0.18)＝0.3

根据表1所列计算式：

则键槽中心平面对自身所在轴颈对称度：

f_截＝(0.2×2.3)/(28-2.3)＝0.018

判别：f_截＝0.018≤0.03时，合格。

键槽中心平面对基准平面的角度误差：α截＝arcsin(0.3/2×44.5

＝11′

判别：α_截＝11′≤15′时，合格。

键槽中心平面对基准平面的对称度F_截，应分别计算δ1、δ2，取其中的大值作为F_截

键槽出口对公共平面的对称度值：δ1＝|0.2-14×0.3/44.5|

＝0.11

键槽底部对公共平面的对称度值：δ2＝|0.2-(14-2.3)×0.3/44.5|

＝0.12

由于δ2＞δ1，因此F_截＝0.12

判别：F_截＝0.12≤0.2时，合格。

Claims (1)

1.汽车发动机曲轴键槽检测方法，其特征在于：

用与键槽无间隙配合的定位块塞进键槽中，模拟被测键槽中心平面，将曲轴放置于测量平台上的等高V型支承上，并支承着工件两端的主轴颈；

调整工件使定位块沿径向与测量平台平行，用带指示器的测量架，分别测定定位块的上平面、第1连杆颈中部最高点至平台的距离，分别记下读数A、T；

将工件绕主轴旋转180°，重复上述，分别测定并分别记下定位块上平面、第1连杆颈中部最高点至平台的距离读数A′、T′；

对于键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的同侧时，按下式计算a、t，

a＝A-A′、t＝T-T′；

对于键槽、第1连杆颈分布在主轴颈的异侧时，按下式计算a、t，

a＝A-A′、t＝T′-T；

按表1所列各计算式，分别计算键槽中心平面三个位置精度的误差值f_截、α_截、F_截；

表1

其中：

A：定位块的上平面至测量平台的距离；

T：第1连杆颈中部最高点至测量平台的距离；

A′：将工件绕主轴旋转180°后，定位块的上平面至测量平台的距离；

T′：将工件绕主轴旋转180°后，第1连杆颈中部最高点至测量平台的距离；

δ1：键槽出口对公共平面的对称度值；

δ2：键槽底部对公共平面的对称度值；

e：为主轴中心至第1连杆颈中心距离，为基本尺寸数据；

r：为键槽所在轴颈的半径，为基本尺寸数据；

d：为键槽所在轴颈的直径，为基本尺寸数据；

h：为键槽深度，为基本尺寸数据；

f_截：键槽中心平面对自身所在轴颈的对称度；

α_截：键槽中心平面对基准平面的角度误差；

F_截：键槽中心平面对基准平面的对称度；

基准平面是I、V主轴颈中心线与第1连杆颈中心线所形成的公共平面。

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