CN111750763A - 一种测量斜盘倾角的装置和测量方法 - Google Patents

一种测量斜盘倾角的装置和测量方法 Download PDF

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李崇
高升
王辉
田野
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Abstract

本发明属于产品工装设计领域，涉及一种测量斜盘倾角的装置和测量方法，由底座(1)、支架(5)、顶杆(7)、小轴(10)、表架(11)、短尖头测量杆(12)、衬套(13)、长尖头测量杆(14)、开口衬套(16)、定位套(17)、千分表(19)组成；本发明在底座上安装两个尖头测量杆，测量杆中心距和两个尖点竖直方向的距离，构成一个理论直角三角形，当角度变化时，会构成一个新的直角三角形，运用勾股定理和斜盘理论角度值，计算两个尖点的竖直方向的距离，可计算出斜盘倾角的实际值，本发明解决了斜盘角度用通用表尺无法测量的问题，释放了三坐标测量资源；借助勾股定理和千分表，实现斜面角度的测量，测量角度的精度可以达到±1’。

Description

一种测量斜盘倾角的装置和测量方法
技术领域
本发明属于产品工装设计领域，涉及一种测量斜盘倾角的装置和测量方法，在不借助三坐标的情况下，提高检验效率。
背景技术
柱塞泵是航空发动机中的一个重要部件，柱塞泵上的斜盘，通过角度的变化来控制柱塞的行程，从而实现泵油量的控制。在柱塞泵装配时，需要测量斜盘的最大倾角和最小倾角。因为斜盘安装在柱塞泵壳体内部，被壳体壁遮挡，空间有限，也没有完整的基准平面，使用角度尺无法测量且精度也无法满足需求，如果使用三坐标测量，不方便也会浪费测量资源。因此需要设计一种简便的测量装置。
发明内容
本发明解决的技术问题为：本发明设计一种测量斜盘倾角的装置和测量方法，快速、准确、高效的测量出斜盘倾角值，释放三坐标的测量能力。
本发明技术方案：
一种测量斜盘倾角的装置，其特征在于，由底座1、支架5、顶杆7、小轴10、表架11、短尖头测量杆12、衬套13、长尖头测量杆14、开口衬套16、定位套17、千分表19组成；底座1包括定位孔A和基准平面F上表面设有孔B、孔D分别安装衬套13，短尖头测量杆12和长尖头测量杆14在衬套13内无间隙滑动；小轴10安装在孔C内，孔B、孔D分别位于孔C的两侧，定位套17安装在孔E内，支架5为弓形支架结构，安装在底座1的上表面上，顶杆7安装在支架5内，顶杆7、支架5与定位套17同心，小轴10两端分别为圆柱体，中间用一个轴肩分隔；一端圆柱体安装到底座1的孔C内，另一侧安装表架11，表架11能够自由旋转，所述表架11上设有孔G和孔H，孔G安装在小轴10上，孔H安装开口衬套16，千分表19安装在开口衬套16内。
所述孔B、孔D与孔C的距离为M和N，两者距离的差值不得大于0.01mm。
所述孔A、孔B、孔D与孔C对底座1的基准平面F的垂直度不大于0.01mm。
所述孔G和孔H的距离P与底座1上孔B、孔D分别到孔C的距离相等。
所述短尖头测量杆12直径φd2外圆与衬套13的孔无间隙滑动。
所述短尖头测量杆12、长尖头测量杆14头部为尖头，工作时测量杆与被测产品斜盘接触点始终在测量杆的轴线上。
所述短尖头测量杆12、长尖头测量杆14上端面与短尖头测量杆12的直径φd2外圆周面垂直，不大于0.005mm。
所述短尖头测量杆12、长尖头测量杆14连线构成的平面与斜盘角度测量面平行。
所述短尖头测量杆12、长尖头测量杆14长度的确定：根据被测零件平面投影的大小，首先确定两杆的中心距L，中心距L取被测斜盘平面投影长度的1/2到2/3；根据零件的结构确定短尖头测量杆12的长度L1，长尖头测量杆14的长度等于L1+L2；被测角度理论值为α，则长杆长度为L1+L2＝L1+L*sinα，
所述的测量斜盘倾角的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)底座1基准面F与被测零件定位面接触，通过孔A直径φd3粗定位，两个定位销18精确定位并固定；
2)转动顶杆7，调节斜盘角度，使它处在被测角度位置，旋转表架11，使千分表19顶在长尖头测量杆14上，上下移动千分表19，使表针调零并锁死；
3)转动表架11，使千分表19顶在短尖头测量杆12上，记录此时表盘的实际值Δ；
4)根据勾股定理计算出斜盘角度实际值α’为：
α’＝arcsin[(L2+Δ)/L]＝arcsin[(L*sinα+Δ)/L]
本发明的有益效果为：
本发明在底座上安装两个尖头测量杆，中间隔固定距离，并在两线中点处安装千分表，另外还有定位部件和调节部件。两个尖头测量杆，沿竖直方向顶在斜盘面上，以两个尖头连线作为斜边，测量杆中心距和两个尖点竖直方向的距离，构成一个理论直角三角形。运用勾股定理和斜盘理论角度值，计算两个尖点的竖直方向的距离，并根据此值设计两个测量杆的长度，保证上端面在同一水平面上。当角度变化时，两个尖点竖直方向的距离会发生变化，会构成一个新的直角三角形，通过用千分表测量上端面的距离变化(分正负方向)，与理论直角三角形竖直边相加，得出新三角形边长，利用勾股定理，可计算出斜盘倾角的实际值，为了提高效率，可在设计阶段计算出变化量所对应的角度，使用时查表即可。本发明解决了斜盘角度用通用表尺无法测量的问题，释放了三坐标测量资源；借助勾股定理和千分表，实现斜面角度的测量，测量角度的精度可以达到±1’。
附图说明
图1是本发明的测量装置主视图；
图2是本发明的测量装置右视图；
图3是测量前的理论三角形图示；
图4是测量后的三角形图示；
图5是底座1的俯视图和剖视图；
图6是支架5的剖视图和俯视图；
图7是小轴10结构示意图；
图8是表架11主视剖视图集俯视图；
图9是长短尖头测量杆示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明：
一种测量斜盘倾角的装置，由底座1、支架5、顶杆7、小轴10、表架11、短尖头测量杆12、衬套13、长尖头测量杆14、开口衬套16、定位套17、千分表19组成；
底座1：包括定位孔A和基准平面F，用于测量装置与被测产品的定位；孔B、孔D分别安装衬套13，并保证孔短尖头测量杆12和长尖头测量杆14在衬套13内无间隙滑动；孔C用于安装小轴10，孔B、孔D分别位于孔C的两侧，与C的距离为M和N，两者距离的差值不得大于0.01mm，以保证测量精度；孔E安装定位套17，用于定位被测产品中调节斜盘角度的装置；所有孔对基准平面F的垂直度不大于0.01mm。
支架5：弓形支架结构，安装在底座1的上表面上，顶杆7安装在支架5内，使其调节被测产品斜盘的角度；底部设计两个圆弧形开口槽，便于支架的拆卸。顶杆7、支架5与定位套17同心，
小轴10：两端分别为高精度圆柱，中间用一个轴肩分隔；一侧圆柱安装到底座1的孔C内，过盈配合，另一侧安装表架11，小间隙配合，表架11能够自由旋转。
表架11：由孔G和孔H组成，孔G安装在小轴10上，小间隙配合，使表架11能够自由旋转；孔H安装开口衬套16，来安装千分表19；孔G和孔H的距离P要与底座1上孔B、孔D分别到孔C的距离为M和N相等。
短尖头测量杆12、长尖头测量杆14：短尖头测量杆12长度为L1，长尖头测量杆14比短尖头测量杆12长为L2；短尖头测量杆12的直径φd2外圆与衬套13的孔无间隙滑动，保证测量杆的运动轨迹沿竖直方向；两测量杆头部为尖头，保证工作时测量杆与被测产品斜盘接触点始终在测量杆的轴线上；测量杆上端面与φd2外圆需垂直不大于0.005mm，以减小测量误差。
其中，底座1安装支架5、小轴10、衬套13、定位销18等，保证各零件间有正确的位置关系和运动关系，并带有定位孔和定位销，保证测量时本装置与被测零件间能正确安装；支架5安装顶杆7，两者采用螺纹连接，通过旋转顶杆7可上下移动，来调整斜盘角度并使斜盘固定被测位置；小轴10装在两个尖头测量杆的中间位置，来安装表架11，拧紧内六角螺钉8后，保证表架11竖直方向不得移动，水平方向围绕小轴10无间隙自由旋转；表架11安装开口衬套16，开口衬套16孔内安装千分表19，千分表19可上下移动，可用小螺钉15锁死，并保证与定位面F垂直不大于0.02mm；两个尖头测量杆12和14安装在衬套13上并无间隙滑动，保证垂直于定位面F移动，长度根据中心距、被测角度理论值计算得出，头部设计为尖头，避免角度变化时接触点变化而造成的测量误差；孔A的直径φd3作为粗定位，两个定位销18作为精定位，将本装置与被测零件准确定位，保证两个测量杆连线构成的平面与斜盘角度测量面平行，并用螺钉2、螺母4拧紧，垫圈3用来保护被测零件表面。
两个尖头测量杆12和14长度的确定：根据被测零件平面投影的大小，首先确定两杆的中心距L，中心距L一般取被测斜盘平面投影长度的1/2到2/3；在根据零件的结构(主要考虑是否干涉和空间大小)，首先确定短测量杆12的长度L1，长尖头测量杆14的长度等于L1+L2；被测角度理论值为α，则长杆长度为L1+L2＝L1+L*sinα，两杆的中心距L，在允许的范围内L尽量长，提高测量精度。详见图3。
测量步骤：
1)底座1基准面F与被测零件定位面接触，通过孔A直径φd3粗定位，两个定位销18精确定位，并用螺钉2、螺母4拧紧；
2)转动顶杆7，调节斜盘角度，使它处在被测角度位置(最大处或最小处)，旋转表架11，使千分表19顶在长尖头测量杆14上，上下移动千分表19，使表针调零并用小螺钉15锁死；
3)转动表架11，使千分表19顶在短尖头测量杆12上，记录此时表盘的实际值Δ(短测量杆高Δ值为正，短测量杆低Δ值为负)；将变化量Δ按一定的间隔取值(间隔根据被测角度精度确定)，把其对应的角度实际值提前计算出来，并列出表格，使用时直接查表即可，以提高效率。根据被测角度公差，计算得出变化量Δ的范围，选择的千分表量程要大于此范围。
4)根据勾股定理计算出斜盘角度实际值α’为，详见图4：
α’＝arcsin[(L2+Δ)/L]＝arcsin[(L*sinα+Δ)/L]
底座1要有足够的强度和精度，保证本装置与被测零件、装置内各个零件间安装后处于正确的位置。
千分表要在长测量杆上调零，短测量杆上读取变化量，便于确定Δ值的正负，即短测量杆高Δ值为正，短测量杆低Δ值为负。
为了保证测量结果准确，安装时要使两个测量杆连线构成的平面与斜盘角度测量面平行。

Claims (10)

1.一种测量斜盘倾角的装置，其特征在于，由底座(1)、支架(5)、顶杆(7)、小轴(10)、表架(11)、短尖头测量杆(12)、衬套(13)、长尖头测量杆(14)、开口衬套(16)、定位套(17)、千分表(19)组成；底座(1)包括定位孔A和基准平面F上表面设有孔B、孔D分别安装衬套(13)，短尖头测量杆(12)和长尖头测量杆(14)在衬套(13)内无间隙滑动；小轴(10)安装在孔C内，孔B、孔D分别位于孔C的两侧，定位套(17)安装在孔E内，支架(5)为弓形支架结构，安装在底座(1)的上表面上，顶杆(7)安装在支架5内，顶杆(7)、支架(5)与定位套(17)同心，小轴(10)两端分别为圆柱体，中间用一个轴肩分隔；一端圆柱体安装到底座(1)的孔C内，另一侧安装表架(11)，表架(11)能够自由旋转，所述表架(11)上设有孔G和孔H，孔G安装在小轴(10)上，孔H安装开口衬套(16)，千分表(19)安装在开口衬套(16)内。
2.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述孔B、孔D与孔C的距离为M和N，两者距离的差值不得大于0.01mm。
3.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述孔A、孔B、孔D与孔C对底座(1)的基准平面F的垂直度不大于0.01mm。
4.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述孔G和孔H的距离P与底座(1)上孔B、孔D分别到孔C的距离相等。
5.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述短尖头测量杆(12)直径φd2外圆与衬套(13)的孔无间隙滑动。
6.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述短尖头测量杆(12)、长尖头测量杆(14)头部为尖头，工作时测量杆与被测产品斜盘接触点始终在测量杆的轴线上。
7.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述短尖头测量杆(12)、长尖头测量杆(14)上端面与短尖头测量杆(12)的直径φd2外圆周面垂直，不大于0.005mm。
8.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述短尖头测量杆(12)、长尖头测量杆(14)连线构成的平面与斜盘角度测量面平行。
9.如权利要求1所述的测量斜盘倾角的装置，其特征在于，所述短尖头测量杆(12)、长尖头测量杆(14)长度的确定：根据被测零件平面投影的大小，首先确定两杆的中心距L，中心距L取被测斜盘平面投影长度的1/2到2/3；根据零件的结构确定短尖头测量杆(12)的长度L1，长尖头测量杆(14)的长度等于L1+L2；被测角度理论值为α，则长杆长度为L1+L2＝L1+L*sinα。
10.如权利要求1-8任意一项所述的测量斜盘倾角的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)底座(1)基准面F与被测零件定位面接触，通过孔A直径φd3粗定位，两个定位销(18)精确定位并固定；
2)转动顶杆(7)，调节斜盘角度，使斜盘处在被测角度位置，旋转表架(11)，使千分表(19)顶在长尖头测量杆(14)上，上下移动千分表(19)，使表针调零并锁死；
3)转动表架(11)，使千分表(19)顶在短尖头测量杆(12)上，记录此时表盘的实际值Δ；
4)根据勾股定理计算出斜盘角度实际值α’为：
α’＝arcsin[(L2+Δ)/L]＝arcsin[(L*sinα+Δ)/L]
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