CN102175208B

CN102175208B - 活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置

Info

Publication number: CN102175208B
Application number: CN2011100315582A
Authority: CN
Inventors: 刘显超; 吴江; 陈亮; 周毅; 常虎山
Original assignee: Civil Aviation Flight University of China
Current assignee: Civil Aviation Flight University of China
Priority date: 2011-01-29
Filing date: 2011-01-29
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2031-01-29
Also published as: CN102175208A

Abstract

一种活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，包括基座、连杆定位机构、连杆紧固机构、测量轴、测量触头；基座具有一底板、一竖直的立板、一水平的顶板、一竖直的侧板，底板、顶板、立板组合成“工”字形，侧板和顶板组合成“L”形，立板的立面、顶板的顶面、侧板的外立面为三维基准面；连杆定位机构装在立板下部，连杆竖立布置，其低位孔套在定位机构上，使该孔的中轴线与立板垂直；连杆紧固机构装在立板上部，对应连杆高端，将连杆压紧固定在基座上；测量轴装在连杆高位孔中，并与该孔紧密配合；测量触头共两对，其中一对竖直布置在顶板上，分别对应测量轴两端的上缘，另一对水平布置在侧板上，分别对应测量轴两端的侧缘。它的优点是：被测连杆定位精确，检测数据精度高、误差小，测量方便快捷，通用性强，可测量各种型号、规格及用途的发动机连杆。

Description

活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置

技术领域

本发明涉及一种活塞发动机连杆几何量测量装置，主要用于活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量。

背景技术

活塞发动机的连杆属于重要运动部件，它的一端铰接活塞，另一端铰接曲轴，将发动机的输出功率传递到曲轴上，发动机工作过程中，连杆承受强大的交变载荷和冲击载荷，且工作环境温度较高，对其强度、几何尺寸、重量以及可靠性有着极高的要求。随着使用时间的增加，连杆必然会产生变形（包括弯曲变形和扭曲变形），从而引起连杆大小头孔的平行度以及中心距偏离正常值。连杆大小头孔轴线的平行度将影响连杆对中性，引起活塞连杆组件的异常磨损；连杆大小头孔中心距将影响活塞的极限位置和汽缸的压缩比，引起发动机顶缸和功率下降。因此，当发动机经过长时间使用后，必须对其连杆进行大小孔轴线平行度和中心距的检测，以确保发动机的正常稳定工作。

对于航空发动机而言，涉及飞行器的安全，对连杆的上述质量指标检测更为严格，目前，在航空发动机连杆的检测中，通常采用的检测方法是在水平工作台上，用两个与连杆大小孔紧密配合的轴，分别穿入连杆大小孔，用下述方法分别测量连杆大小孔的平行度和扭曲度。

在连杆的一个轴的一端安装一个可调长度的摇臂，将摇臂的自由端对准另一轴，调节摇臂长度，使其端面正好与另一轴接触，再将调节好的摇臂拆下，换装到轴的另一端，转动摇臂，若其自由端面也正好与另一轴接触，则表明连杆大小孔是平行的，若不与另一轴接触或受该轴阻挡，则表明连杆大小孔不平行，若不与另一轴接触，直接用塞尺测量摇臂自由端面与另一轴的间隙尺寸，计算出平行度误差；若受另一轴阻挡，则重新调整摇臂长度，使其端面正好与另一轴接触，再将调节好的摇臂拆下，换装到铰接轴的另一端，用塞尺测量摇臂自由端面与另一轴的间隙尺寸，计算出平行度误差。

将连杆侧卧放置，将两轴的两端放在一对等高垫块上，若连杆不扭曲，则两轴的4个轴端都支承在等高垫块上，也就是说，共有4个支点，若只有3个支点，有一个轴端悬空，则表明连杆扭曲，用塞尺测量悬空轴端至等高垫块的间隙尺寸，即可计算出连杆的扭曲度误差。

对于连杆大小孔的中心距，则是使用游标卡尺测量。

上述这种检测方法测量不精确、误差大，测量过程比较依赖测量者的触觉、视觉判断，不同的测量者进行测量，得到的结果往往会有较大的差异。

而在汽车发动机连杆的检测中，通常采用连杆综合测量仪和三坐标测量仪。连杆综合测量仪只能用于变形量很小的连杆，测量尺寸范围比较窄，并且一台机器只对应一种型号的连杆。而三坐标测量仪的价格偏贵，而且使用不够简便，不能携带。

发明内容

本发明针对上述现有连杆测量的弊端，提供一种可精确、简便测量活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距的测量装置，该装置可测量各种型号、规格及用途的连杆，具有通用性。

本发明的技术方案是：

一种活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，包括基座、连杆定位机构、连杆紧固机构、测量轴、测量触头；所述基座具有一底板、一竖直的立板、一水平的顶板、一竖直的侧板，底板、顶板、立板组合成“工”字形，侧板和顶板组合成“L”形，立板的立面、顶板的顶面、侧板的外立面为三维基准面；所述连杆定位机构装配在立板下部，连杆竖立布置，其低位孔套在定位机构上，使该孔的中轴线与立板垂直；所述连杆紧固机构装配在立板上部，对应连杆高端，将连杆压紧固定在基座上；所述测量轴装在连杆高位孔中，并与该孔紧密配合；所述测量触头共两对，其中一对布置在顶板上，分别对应测量轴两端的上缘，另一对布置在侧板上，分别对应测量轴两端的侧缘。

所述测量触头由滑套和滑杆组成，二者纵向滑动配合，每对测量触头的滑杆等长。

所述测量轴由轴体和一对轴套组成，轴套的外圆面是锥柱面，两轴套相向布置，其中一个轴套与轴体紧配合，固定在轴体上，另一轴套与轴体滑动配合，该轴套配有锁紧螺钉。当测量轴装入连杆高位孔后，两锥套相向挤紧连杆孔内壁，消除连杆孔和测量轴之间的间隙，再由锁紧螺钉将滑动轴套锁定。

所述连杆定位机构由基筒、支撑环、滑块、芯轴和调节手柄组成，基筒固定在立板上，基筒的端口开有至少三个周向均匀分布的径向滑槽，滑槽中安装有与之配合的滑块；芯轴的前段为圆柱体，与基筒的孔形成轴孔配合，芯轴可沿基筒轴向滑动；芯轴中段为锥体，对应滑块，滑块的外表面是圆柱面，内表面是与芯轴中段锥体锥度一致的斜面，与芯轴锥体表面匹配并呈线接触；所述调节手柄与芯轴尾端浮动联接，旋转调节手柄即可推拉芯轴，使其沿基筒轴向滑动；当芯轴向顺锥度方向滑动时，推动所有滑块呈辐射状同步展开，滑块的外圆柱面贴紧连杆的孔，滑块外圆柱面的母线与基筒的轴线平行，滑块外表面所确定的定位圆柱面轴线与基筒轴线重合，即与基座立板垂直；所述支撑环空套在基筒上，并与基筒的端面接触，用于实现连杆沿基筒轴向定位，使每一件连件安装在基筒的同一轴向位置。

所述连杆紧固机构由“V”形压块、导向座、连接螺钉、盖板及锁紧螺钉组成，导向座由螺钉固定在基座立板上，锁紧螺钉与“V”形压块通过螺纹联接，盖板上开有一滑槽，松开锁紧螺钉，手持锁紧螺钉尾部，推动“V”形压块在“V”形压块导向座上沿竖直方向移动，将连杆上端压住，并旋紧锁紧螺钉，使锁紧螺钉与盖板间产生摩擦力，从而使“V”形压块固定，实现连杆上端的定位与夹紧。

本发明的一种改进方案是，所述连杆紧固机构与基座立板是高度可调的活动连接。

本发明的技术效果：

以上结构的测量装置，被测连杆定位精确，检测数据精度高、误差小，测量方便快捷，通用性强，可以测量各种型号、规格、用途的发动机连杆，包括汽车发动机连杆。

附图说明

图1为本测量装置的结构及工作状态示意图。

图2是图1中连杆定位机构、紧固机构及竖直测量触头的剖视图。

图3是图1中水平测量触头的剖视图。

图4是连杆定位机构结构详图。

图5是测量轴结构图。

图6是连杆紧固机构的外形图。

图7是连杆孔定位机构的外形图。

图8本装置的测量原理示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图6、图7所示，本活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，包括基座1、连杆定位机构2、连杆紧固机构5、测量轴3、测量触头4；所述基座1具有一底板、一竖直的立板、一水平的顶板、一竖直的侧板，底板、顶板、立板组合成“工”字形，侧板和顶板组合成“L”形，立板的立面、顶板的顶面、侧板的外立面为三维基准面；所述连杆定位机构装配在立板下部，连杆竖立布置，其低位孔套在定位机构上，使该孔的中轴线与立板垂直；所述连杆紧固机构装配在立板上部，对应连杆高端，将连杆压紧固定在基座上；所述测量轴装在连杆高位孔中，并与该孔紧密配合；所述测量触头共两对，其中一对竖直布置在顶板上，分别对应测量轴两端的上缘，另一对水平布置在侧板上，分别对应测量轴两端的侧缘。

所述测量触头4由滑套4.1和滑杆4.2组成，二者纵向滑动配合，每对测量触头的滑杆等长。

所述连杆紧固机构5由“V”形压块5.1、导向座5.2、连接螺钉5.5、盖板5.3及锁紧螺钉5.4组成，导向座5.2由螺钉5.5固定在基座立板上，锁紧螺钉5.4与“V”形压块5.1通过螺纹联接，盖板5.3上开有一滑槽，松开锁紧螺钉5.4，手持锁紧螺钉尾部，推动“V”形压块5.1在导向座5.2上沿竖直方向移动，将连杆上端压住，并旋紧锁紧螺钉5.4，使锁紧螺钉5.4与盖板5.3间产生摩擦力，从而使“V”形压块5.1固定，实现连杆上端的定位与夹紧。连杆紧固机构5与基座立板是高度可调的活动连接，其高度可根据被测连杆的实际长度灵活调整，就可以测量各种型号、规格连杆。

参见图4：所述连杆定位机构由基筒6、支撑环7、滑块8、芯轴9和调节手柄10组成，基筒6固定在立板上，基筒的端口开有4个周向均匀分布的径向滑槽，槽中安装有与之配合的滑块8；芯轴9的前段为圆柱体，与基筒的孔形成轴孔配合，芯轴9可沿基筒6轴向滑动；芯轴中段为锥体，对应滑块8，滑块8的外表面是圆柱面，内表面是与芯轴中段锥体锥度一致的斜面，与芯轴锥体表面匹配并呈线接触；所述调节手柄10与芯轴9尾端浮动联接，旋转调节手柄10即可推拉芯轴9，使其沿基筒轴向滑动；当芯轴9向顺锥度方向滑动时，推动所有滑块8呈辐射状同步展开，滑块8的外圆柱面贴紧连杆的孔，滑块外圆柱面的母线与基筒6的轴线平行，滑块外表面所确定的定位圆柱面轴线与基筒轴线重合，亦即与基座立板垂直，也就是与基座顶板、侧板平行。此时连杆孔与四个滑块8的外表面无间隙，实现连杆孔无间隙精确定位，消除了定位误差。测量结束后，反向旋转调节手柄10，芯轴9向反锥度方向滑动，与滑块分离，借助外力作用可使四个滑块4沿基筒6向内径向滑动，向中心收缩，直至四个滑块8的内表面与芯轴9中部的锥面接触为止，此时四个滑块8的外表面所构成的定位圆柱面直径变小。

所述支撑环7空套在基筒上，并与基筒的端面接触，用于实现连杆沿基筒轴向定位。

参见图5：所述测量轴3由轴体3.1和一对轴套3.2组成，轴套3.2的外圆面是锥柱面，两轴套3.2相向布置，其中一个轴套与轴体紧配合，固定在轴体上，另一轴套与轴体滑动配合，该轴套配有锁紧螺钉。当测量轴3装入连杆高位孔后，两锥套3.2相向挤紧连杆孔内壁，消除连杆孔和测量轴3之间的间隙，再由锁紧螺钉3.3将滑动轴套锁定。

测量轴3装入连杆孔时，它的一端位于基座立板的一侧，另一端将穿过基座立板伸到基座立板的另一侧，因此，在基座立板上开有测量轴3的穿孔，考虑到被测连杆长度不同，该穿孔设计成竖直方向的长孔。

本装置的测量原理如图8所示，AB为连杆大孔轴线，PQ为小孔轴线。本发明采用的原理是：将连杆固定在检测工具上，即是以大孔轴线为基准，以一个平行于Z0Y平面的平面为基准测量该平面到C、D位置的值，计算差值，得到连杆平行度误差；以一个平行于XOZ平面的平面为基准测量该平面到C、D位置的值，计算差值，得到扭曲度误差。

测量操作步骤如下：

将连杆大孔套在定位机构2的滑块8外围，旋转调节手柄10，使滑块呈辐射状同步展开，外圆柱面贴紧连杆孔壁，实现精确定位。

松开连杆紧固机构5的锁紧螺钉，手持锁紧螺钉尾部，推动“V”形压块在导向座上沿竖直方向移动，将连杆上端压住，并旋紧锁紧螺钉，使锁紧螺钉与盖板间产生摩擦力，从而使“V”形压块固定，实现连杆上端的定位与夹紧。

将测量轴3插入连杆小孔，内锥套3.2反向挤紧轴体3.1，消除连杆孔和测量轴3之间的间隙，再拧紧锁紧螺钉3.3锁定。

将两对测量触头4的滑套4.1分别安装在顶板和侧板上，再将滑杆4.2装进滑套4.1内，推动滑杆4.2，使其与测量轴3接触。

用深度表测量滑杆4.2的深度值（即滑杆4.2尾端至滑套4.1口的距离），其中，位于基座顶板上的两个竖直测量触头的深度值即可表征连杆大小孔的平行度，若相等，表明连杆的大小孔平行，若不等，两深度值的差即大小孔平行度误差。位于基座侧板上的两个水平测量触头的深度值即可表征连杆大小孔的扭曲度，若相等，表明连杆不扭曲，若不等，两深度值的差即扭曲度误差。

对于连杆中心距的检测采用相对测量法，通过检测被测连杆与标准校验连杆中心距的差值，从而计算被测连杆的中心距。其具体方法为：用基座顶板上的两个竖直测量触头测量标准连杆，所得两个深度值M、N，两值是相等的，将深度表归零，再测量被测连杆，得到两个深度值M1和N1，标准连杆中心距为A0，则被测连杆中心距的计算公式为：

连杆中心距=(M1+N1)/2+A0 （mm）。

Claims

1.一种活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，包括基座、连杆定位机构、连杆紧固机构、测量轴及测量触头；所述基座具有一底板、一竖直的立板、一水平的顶板、一竖直的侧板，底板、顶板、立板组合成“工”字形，侧板和顶板组合成“L”形，立板的立面、顶板的顶面、侧板的外立面为三维基准面；所述连杆定位机构装配在立板下部，连杆竖立布置，其低位孔套在定位机构上，使该孔的中轴线与立板垂直；所述连杆紧固机构装配在立板上部，对应连杆高端，将连杆压紧固定在基座上；所述测量轴装在连杆高位孔中，并与该孔紧密配合；所述测量触头共两对，其中一对竖直布置在顶板上，分别对应测量轴两端的上缘，另一对水平布置在侧板上，分别对应测量轴两端的侧缘。

2.根据权利要求1所述的活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，其特征在于：所述测量触头由滑套和滑杆组成，二者纵向滑动配合，每对测量触头的滑杆等长。

3.根据权利要求1所述的活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，其特征在于：所述测量轴由轴体和一对轴套组成，轴套的外圆面是锥柱面，两轴套相向布置，其中一个轴套与轴体紧配合，固定在轴体上，另一轴套与轴体滑动配合，该轴套配有锁紧螺钉；当测量轴装入连杆高位孔后，两锥套相向挤紧连杆孔内壁，消除连杆孔和测量轴之间的间隙，再由锁紧螺钉将滑动轴套锁定。

4.根据权利要求1所述的活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，其特征在于：所述连杆定位机构由基筒、支撑环、滑块、芯轴和调节手柄组成，基筒固定在立板上，基筒的端口开有至少三个周向均匀分布的径向滑槽，槽中安装有与之配合的滑块；芯轴的前段为圆柱体，与基筒的孔形成轴孔配合，芯轴可沿基筒轴向滑动；芯轴中段为锥体，对应滑块，滑块的外表面是圆柱面，内表面是与芯轴中段锥体锥度一致的斜面，与芯轴锥体表面匹配并呈线接触；所述调节手柄与芯轴尾端浮动联接，旋转调节手柄即可推拉芯轴，使其沿基筒轴向滑动；当芯轴向正锥度方向滑动时，推动所有滑块呈辐射状同步展开，滑块的外圆柱面贴紧连杆的孔，滑块外圆柱面的母线与基筒的轴线平行，滑块外表面所确定的定位圆柱面轴线与基筒轴线重合，即与基座立板垂直；所述支撑环空套在基筒上，并与基筒的端面接触，用于实现连杆沿基筒轴向定位。

5.根据权利要求1所述的活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，其特征在于：所述连杆紧固机构由“V”形压块、导向座、连接螺钉、盖板及锁紧螺钉组成，导向座由连接螺钉固定在基座立板上，锁紧螺钉与“V”形压块通过螺纹联接，盖板上开有一滑槽，松开锁紧螺钉，手持锁紧螺钉尾部，推动“V”形压块在“V”形压块导向座上沿竖直方向移动，将连杆上端压住，并旋紧锁紧螺钉，使锁紧螺钉与盖板间产生摩擦力，从而使“V”形压块固定，实现连杆上端的定位与夹紧。

6.根据权利要求5所述的活塞发动机连杆大小头孔平行度、扭曲度、中心距测量装置，其特征在于：所述连杆紧固机构与基座立板是高度可调的活动连接。