CN109839053B - 一种连杆大、小头孔平行度的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连杆大、小头孔平行度的测量装置及测量方法，该装置包括基准芯轴、测量芯轴和测量装置，连杆大头孔套在基准芯轴上，基准芯轴的两端放置在V形块上，V形块安装在夹具体上，所述连杆小孔套在测量芯轴上，在支撑板上位于连杆的两侧安装有测量支架，测量装置位于测量支架上，夹具体安装在支撑板上，支撑板位于工作台上。本发明的一种连杆大、小头孔平行度的测量装置及测量方法，通过数学建模分析，得出检具在测量过程中引进的误差范围，同时，结合连杆的设计精度要求，计算出测量连杆大、小头孔平行度的适用范围，检测效率高。

Description

一种连杆大、小头孔平行度的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及连杆大、小头孔平行度的测量装置及测量方法，属于机械测量技术领域。

背景技术

连杆作为柴油机上的重要部件，其加工质量，对柴油机的使用寿命和安全性能有重要影响，这就对连杆的加工质量提出了很高的要求。其大、小头中心孔轴线的平行度，直接影响活塞销与曲轴中心线的平行度以及与汽缸中心线的垂直度，影响发动机动力、经济性和使用寿命。由于加工过程中各种因素的影响，零件的实际形状不可能得到理想形状，零件的实际位置不可能达到理想位置，会产生误差，零件的形状和位置误差对机器、仪器、量具和刀具等各种产品的工作精度、连接强度、密封性、运动平稳性、耐磨性以及寿命和噪音等都产生很大影响。因此，我们要对其评定和检测。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种连杆大、小头孔平行度的测量装置及测量方法，通过数学建模分析，得出检具在测量过程中引进的误差范围，同时，结合连杆的设计精度要求，计算出测量连杆大、小头孔平行度的适用范围，检测效率高。

技术方案：为实现上述目的，本发明的连杆大、小头孔平行度的测量装置，包括基准芯轴、测量芯轴和测量装置，连杆大头孔套在基准芯轴上，基准芯轴的两端放置在V形块上，V形块安装在夹具体上，所述连杆小孔套在测量芯轴上，在支撑板上位于连杆的两侧安装有测量支架，测量装置位于测量支架上，夹具体安装在支撑板上，支撑板位于工作台上。

作为优选，所述测量装置为千分表。

作为优选，所述测量支架为支架板。

作为优选，所述基准芯轴的圆跳度为m，连杆的平行度设计要求为n，V形块与支撑板的平行度设计要求为s，两V形块间距离为L₁，连杆两端厚度为d，测量芯轴参与的测量长度为L₂。

一种利用上述的连杆大、小头孔平行度的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、根据对基准芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，假设基准芯轴两端相对制造误差达到最大值，即两端在水平位置上最大落差达到2m，V型槽角度90°，当基准芯轴置于V型槽上，由于基准芯轴与V型槽接触面积较大，则基准芯轴一端的圆跳度误差对芯轴整体水平位置没有影响；两V形块间距离为L₁，连杆两端厚度为d，V形块与基准芯轴接触方式引进的最大偏差为Δ₁；计算得出引进的水平偏差公式：

步骤二、根据对基准芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，基准芯轴与连杆大头孔接触方式引进的最大偏差为Δ₂；计算得出引进的水平偏差公式：

Δ₂＝m ②

步骤三、根据对基准芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，测量芯轴与连杆小头孔接触方式引进的最大偏差为Δ₃；计算得出引进的水平偏差公式：

Δ₃＝m ③

步骤四、结合步骤一、二、三，则可以求得芯轴造成的最大水平偏差Δ₄；计算得出引进的水平偏差公式：

步骤五、根据连杆的平行度设计要求为n，V形块与支撑板的平行度设计要求为s，结合步骤四得出测量工具所引进的最大水平偏差为Δ_max：

Δ_max＝Δ₄+s ⑤

步骤六、根据测量装置引进的最大测量误差计算方法，求出其引进的最小测量误差；采用折中算法，取各部件引进误差的中间值(即平均值)，通过此方法，最终得到该检具所引进的最小水平偏差Δ_min：

Δ_min＝Δ₄+s/2 ⑥

步骤七、将计算所得的最大、最小偏差值，代入平行度测量计算公式|Δ_max(Δ_min)|×d/L₂+n中，得出检具在测量连杆平行度时，所引进的平行度误差范围；

步骤八、根据平行度测量计算公式得出测量误差的最大、最小值，从而确定连杆大、小头孔平行度的测量误差范围参数：最大误差值Q，最小误差值K；当千分表的测量值大于Q时，则认为此连杆不合格；当测量值小于K时，则认为此连杆合格；当测量值在[Q，K]范围内，则此连杆可能合格也可能不合格。

有益效果：本发明的连杆大、小头孔平行度的测量装置的测量方法，考虑了测量连杆大、小头孔平行度时易引进误差的影响，通过数学建模分析，得出检具在测量过程中引进的误差范围，同时，结合连杆的设计精度要求，计算出测量连杆大、小头孔平行度的适用范围，确定了误差区间，为连杆的测量准确性、可靠性提供了理论依据。

附图说明

图1为本发明的连杆平行度测量原理图；

图2为本发明的根据V形块与基准芯轴接触方式建立的数学几何模型分析图，其中，图2a为基准芯轴一端进行正交分析示意图，图2b为圆跳度在竖直方向与长度的关系示意图，图2c为厚度d与偏差Δ₁的关系示意图；

图3为本发明的根据基准芯轴与连杆大头孔接触方式建立的数学几何模型分析图；

图4为本发明的根据测量芯轴与连杆小头孔接触方式建立的数学几何模型分析图；

图5为本发明的基准芯轴设计图；

图6为本发明的连杆设计图。

1、基准芯轴；2、V形块；3、连杆；4、千分表；5、工作台；6、测量芯轴；7、基准面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的连杆大、小头孔平行度的测量装置，包括基准芯轴1、测量芯轴6和测量装置，连杆3大头孔套在基准芯轴1上，基准芯轴1的两端放置在V形块2上，V形块2安装在夹具体上，所述连杆3小孔套在测量芯轴6上，在支撑板上位于连杆3的两侧安装有测量支架，测量支架为支架板，测量装置为千分表4，测量装置位于测量支架上，夹具体安装在支撑板上，支撑板位于工作台5上。

在本发明中，如图5和图6所示，所述基准芯轴1的圆跳度为m，连杆3的平行度设计要求为n，V形块与支撑板的平行度设计要求为s，两V形块间距离为L₁，连杆3两端厚度为d，测量芯轴6参与的测量长度为L₂。

本发明实例数学几何模型建立，包括①根据V形块与基准芯轴1接触方式，建立数学几何模型；②根据基准芯轴1与连杆3大头孔接触方式，建立数学几何模型；③根据测量芯轴6与连杆3小头孔接触方式，建立数学几何模型，并计算测量装置引进的误差。

一种利用上述的连杆大、小头孔平行度的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

第一步、根据对芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，假设基准芯轴1两端相对制造误差达到最大值，即两端在水平位置上最大落差达到2m。V型槽角度90°，当芯轴置于V型槽上，由于芯轴与V型槽接触面积较大，则芯轴一端的圆跳度误差对芯轴整体水平位置没有影响；对芯轴一端进行正交分析(见图2(a))。两V形块间距离为L₁，连杆3两端厚度为d，V形块与基准芯轴1接触方式引进的最大偏差为Δ₁。计算得出引进水平偏差公式：

(见图2(b)(c))。

第二步、根据对芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，基准芯轴1与连杆3大头孔接触方式引进的最大偏差为Δ₂。计算得出引进水平偏差公式：Δ₂＝m(见图3)。

第三步、根据对芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，测量芯轴6与连杆3小头孔接触方式引进的最大偏差为Δ₃。计算得出引进水平偏差公式：Δ₃＝m(见图4)。

第四步、结合第一、二、三，则可以求得芯轴造成的最大水平偏差Δ₄。计算得出引进水平偏差公式：

第五步、根据V形块与支撑板的平行度设计要求为s，结合步骤四得出测量工具所引进的最大水平偏差为Δ_max＝Δ₄+s。

第六步、根据测量装置引进的最大测量误差计算方法，求出其引进的最小测量误差。采用折中算法，取各部件引进误差的中间值(即平均值)，通过此方法，最终得到该检具所引进的最小水平偏差：Δ_min＝Δ₄+s/2。

第七步、将计算所得的最大、最小偏差值，代入平行度测量计算公式：|Δ_max(Δ_min)|×d/L₂+n中，得出检具在测量连杆3平行度时，所引进的平行度误差范围。

第八步、根据平行度测量计算公式得出测量误差的最大、最小值，从而确定连杆大、小头孔平行度的测量误差范围参数：最大误差值Q，最小误差值K。

本文通过以上的一系列的理论分析计算，可得出，通过该测量装置测量连杆大、小头孔平行度，当测量值大于Q时，则认为此连杆3不合格；当测量值小于K时，则认为此连杆3合格；当测量值在[Q，K]范围内，则此连杆3可能合格也可能不合格。

步骤三、根据以上计算结果，现拟取芯轴的圆跳度为m＝0.005mm，连杆3的平行度设计要求为n＝0.01mm，V形块与支撑板的平行度设计要求为s＝0.005mm，两V形块间距离为L₁＝200mm，连杆3两端厚度为d＝10mm，测量芯轴6参与的测量长度为L₂＝200mm。将数值一次带入公式①～⑥，得到：Δ_max＝0.207mm，Δ_min＝0.1035mm；Q≈0.020mm，K≈0.0152mm。即通过该测量装置测量连杆大、小头孔平行度，当测量值大于0.020mm时，则认为此连杆3不合格；当测量值小于0.0152mm时，则认为此连杆3合格；当测量值在[0.0152，0.020]范围内，则此连杆3可能合格也可能不合格。

Claims (3)

1.一种连杆大、小头孔平行度的测量装置，其特征在于：包括基准芯轴、测量芯轴和测量装置，连杆大头孔套在基准芯轴上，基准芯轴的两端放置在V形块上，V形块安装在夹具体上，连杆小孔套在测量芯轴上，在支撑板上位于连杆的两侧安装有测量支架，测量装置位于测量支架上，夹具体安装在支撑板上，支撑板位于工作台上，所述基准芯轴的圆跳度为m，连杆的平行度设计要求为n，V形块与支撑板的平行度设计要求为s，两V形块间距离为L₁，连杆两端厚度为d，测量芯轴参与的测量长度为L₂；

利用该装置测量连杆大、小头孔平行度的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、根据对基准芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，假设基准芯轴两端相对制造误差达到最大值，即两端在水平位置上最大落差达到2m，V型槽角度90°，当基准芯轴置于V型槽上，由于基准芯轴与V型槽接触面积较大，则基准芯轴一端的圆跳度误差对芯轴整体水平位置没有影响；两V形块间距离为L₁，连杆两端厚度为d，V形块与基准芯轴接触方式引进的最大偏差为Δ₁；计算得出引进的水平偏差公式：

步骤二、根据对基准芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，基准芯轴与连杆大头孔接触方式引进的最大偏差为Δ₂；计算得出引进的水平偏差公式：

Δ₂＝m ②

步骤三、根据对基准芯轴两端制造精度达到圆跳度m的制造要求，测量芯轴与连杆小头孔接触方式引进的最大偏差为Δ₃；计算得出引进的水平偏差公式：

Δ₃＝m ③

步骤四、结合步骤一、二、三，则可以求得芯轴造成的最大水平偏差Δ₄；计算得出引进的水平偏差公式：

步骤五、根据连杆的平行度设计要求为n，V形块与支撑板的平行度设计要求为s，结合步骤四得出测量工具所引进的最大水平偏差为Δ_max：

Δ_max＝Δ₄+s ⑤

步骤六、根据测量装置引进的最大测量误差计算方法，求出其引进的最小测量误差；采用折中算法，取各部件引进误差的中间值，通过此方法，最终得到检具所引进的最小水平偏差Δ_min：

Δ_min＝Δ₄+s/2 ⑥

步骤七、将计算所得的最大、最小偏差值，代入平行度测量计算公式|Δ_max(Δ_min)|×d/L₂+n中，得出检具在测量连杆平行度时，所引进的平行度误差范围；

步骤八、根据平行度测量计算公式得出测量误差的最大、最小值，从而确定连杆大、小头孔平行度的测量误差范围参数：最大误差值Q，最小误差值K；当千分表的测量值大于Q时，则认为此连杆不合格；当测量值小于K时，则认为此连杆合格；当测量值在[Q，K]范围内，则此连杆可能合格也可能不合格。

2.根据权利要求1所述的连杆大、小头孔平行度的测量装置，其特征在于：所述测量装置为千分表。

3.根据权利要求1所述的连杆大、小头孔平行度的测量装置，其特征在于：所述测量支架为支架板。

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