CN116222471A - 一种飞轮齿圈内孔直径测量机构及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞轮齿圈内孔直径测量机构及测量方法，其中，该测量机构包括基台，还包括飞轮齿圈定位夹具，其包括沿待测飞轮齿圈周向布置的两个固定测量点单元和一个可相对基台移动的活动测量点单元；位移传感器固定在基台上对应待测飞轮齿圈设置；驱动测试装置可移动的设于基台上，驱动测试装置包括滑轨、滑台，以及设于滑台上的被驱动转动以与待测飞轮齿圈啮合的主动齿轮；待测飞轮齿圈内壁与两个固定测量点单元抵接，通过移动的活动测量点单元将待测飞轮齿圈撑起，主动齿轮啮合传动待测飞轮齿圈，并在待测飞轮齿圈转动过程中通过位移传感器进行实时测量。本发明的飞轮齿圈内孔直径测量机构，并能够保证测量数据的准确性，满足实际应用需求。

Description

一种飞轮齿圈内孔直径测量机构及测量方法

技术领域

本发明涉及精密测量技术领域，特别涉及一种飞轮齿圈内孔直径测量机构。另外，本发明还涉及一种飞轮齿圈内孔直径测量方法。

背景技术

汽车工业是我国国民经济的支柱产业，是我国优先发展的产业部门之一，目前我国汽车行业的生产水平和装备与世界先进国家相比仍有很大的差距，要在短时间内赶上发达国家的汽车生产水平，就必须在设备上下功夫，而机械产品质量能否提高，关健是对产品质量能有一个客观的评价，而这个客观的评价就来自在生产过程中的自动计量检测。计量检测技术的提高，推动机械制造技术向前发展，促使生产力水平提高。

目前的汽车飞轮齿圈总成是把起动机动力传递到曲轴的连接件，主要作用是实现起动机与曲轴之间动力传递，飞轮齿圈是飞轮齿圈总成上的一个关键部件，其加工质量对汽车的动力特性和工作性能有直接的影响。目前的汽车飞轮齿圈均是薄壁件，在装配前齿圈的齿需要进行热处理，因为需要进行热处理，导致齿圈的孔径会变成不规则的圆；而离合器齿圈是采用热压的方法进行装配，需要保证离合器齿圈内孔与离合器止口轴径无间隙装配，并保证飞轮齿圈齿轮参数的正确性。

齿圈内径的质量直接关系到齿圈安装到飞轮上的各项形位和形状误差大小。为保证发动机的转动精度，在出厂前，必须对部件上的每个飞轮齿圈内径进行出厂检测，但是，飞轮齿圈是在常温状态下生产的，其内径圆度放大后呈现椭圆形、三角形、梅花形或者各种的非规则的形状，那么直接检测直径时，测量结果会产生较大偏差，而且与实际安装状态不符。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种飞轮齿圈内孔直径测量机构，以提高测量数据的准确性，满足实际应用需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种飞轮齿圈内孔直径测量机构，包括基台，该测量机构还包括：

飞轮齿圈定位夹具，其包括沿待测飞轮齿圈周向布置的两个固定测量点单元和一个可相对所述基台移动的活动测量点单元；

位移传感器，固定在所述基台上对应所述待测飞轮齿圈设置；

驱动测试装置，可移动的设于所述基台上，所述驱动测试装置包括滑轨、滑台，以及设于所述滑台上的被驱动转动以与所述待测飞轮齿圈啮合的主动齿轮；

所述待测飞轮齿圈内壁与两个所述固定测量点单元抵接，通过移动的所述活动测量点单元将所述待测飞轮齿圈撑起，所述主动齿轮啮合传动所述待测飞轮齿圈，并在所述待测飞轮齿圈转动过程中通过所述位移传感器进行实时测量。

进一步的，所述固定测量点单元包括设置在所述基台上的固定支架，以及设置在所述固定支架上的与所述待测飞轮齿圈内圈抵接的测量轮；所述活动测量点单元包括设于所述基台上的直线导轨，被驱动滑动在所述直线导轨上的活动支架，以及设置在所述活动支架上的支撑轮。

进一步的，所述测量轮和所述支撑轮均采用滑轮。

进一步的，两个所述固定测量点单元和所述活动测量点单元沿所述待测飞轮齿圈的圆周方向间隔120度布置。

进一步的，于所述基台上设有多个用于支撑所述待测飞轮齿圈的支撑件。

进一步的，所述支撑件采用支撑滑轮，所述支撑滑轮的轴线水平布置，且其外壁与所述待测飞轮齿圈抵接并可随所述待测飞轮齿圈的转动而转动。

进一步的，所述固定支架通过螺栓夹紧在所述基台上，在所述固定支架旁设置有与其抵接的调节垫块，通过改变所述调节垫块的大小改变所述固定支架的位置，以适应不同尺寸的所述待测飞轮齿圈。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，待测飞轮齿圈内壁与两个所述固定测量点单元抵接，移动的活动测量点单元将待测飞轮齿圈的内圈撑起，主动齿轮啮合传动待测飞轮齿圈使其转动，并在待测飞轮齿圈转动过程中通过位移传感器进行实时测量，本发明的测量系统可以根据具体被测飞轮齿圈直径尺寸情况进行调整，实现柔性测量不同产品的直径尺寸，并能够保证测量数据的准确性，满足实际应用需求。

本发明的另一目的在于提出一种飞轮齿圈内孔直径测量方法，该方法基于如上所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构实现，该方法包括以下步骤：

步骤一、所述待测飞轮齿圈通过两个所述测量轮和所述支撑轮撑起，控制所述主动齿轮转动并移动至与所述待测飞轮齿圈外齿啮合；

步骤二、所述主动齿轮在伺服电机驱动下带动所述待测飞轮齿圈转动；根据所述待测飞轮齿圈一圈的齿数，伺服电机控制所述待测飞轮齿圈转动360度，在转动过程中，通过位移传感器实时采集测量点尺寸传至后台控制系统；

步骤三、所述后台控制系统记录的数据的方式根据所述主动齿轮角度设定，根据所述待测飞轮齿圈转动一圈后，圆周长L= d1×π/360+ d2×π/360+ d3×π/360+……+d360×π/360=（d1+ d2+ d3……+ d360）×π/360；d1+ d2+ d3……+ d360为对应点的圆弧长；

推出所述待测飞轮齿圈的直径d，d=（d1+ d2+ d3……+ d360）/360。

进一步的，采集所述待测飞轮齿圈360°数据后，所述待测飞轮齿圈圆度数据直接得出，即最大直径与最小直径的差值。

本发明的飞轮齿圈内孔直径测量方法，采用三点布局的方式，保证测量过程中待测飞轮齿圈的稳定性，并通过多个不同点位的数据记录，能够较为精准的计算出待测飞轮齿圈的直径，也便能够得出待测飞轮齿圈的圆度数据，计算方式简单便捷，能够提高待测飞轮齿圈参数的正确性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图，是用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明是用于解释本发明，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构的整体结构示意图；

图2为本发明图1中A-A视角的剖视图；

图3为本发明图1中B-B视角的剖视图。

附图标记说明：

1、基台；2、固定测量点单元；20、固定支架；21、测量轮；3、活动测量点单元；30、直线导轨；31、活动支架；32、支撑轮；4、位移传感器；5、驱动测试装置；50、主动齿轮；60、支撑滑轮；7、垫块；8、待测飞轮齿圈；9、直线气缸；10、伺服电机；11、滑台气缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种飞轮齿圈内孔直径测量机构，整体结构上，该飞轮齿圈内孔直径测量机构包括基台1，该测量机构还包括飞轮齿圈定位夹具、位移传感器4以及驱动测试装置5。

其中，飞轮齿圈定位夹具包括沿待测飞轮齿圈8周向布置的两个固定测量点单元2和一个可相对基台1移动的活动测量点单元3；位移传感器4固定在基台1上对应待测飞轮齿圈8设置；驱动测试装置5可移动的设于基台1上，驱动测试装置5包括滑轨、滑台，以及设于滑台上的被驱动转动以与待测飞轮齿圈8啮合的主动齿轮50。

具体的，待测飞轮齿圈8内壁与两个固定测量点单元2抵接，通过移动的活动测量点单元3将待测飞轮齿圈8撑起，主动齿轮50啮合传动待测飞轮齿圈8，并在待测飞轮齿圈8转动过程中通过位移传感器4进行实时测量。

如上设计，待测飞轮齿圈8内壁与两个所述固定测量点单元2抵接，移动的活动测量点单元3将待测飞轮齿圈8的内圈撑起，主动齿轮50啮合传动待测飞轮齿圈8使其转动，并在待测飞轮齿圈8转动过程中通过位移传感器4进行实时测量，本发明的测量系统可以根据具体被测飞轮齿圈直径尺寸情况进行调整，实现柔性测量不同产品的直径尺寸，并能够保证测量数据的准确性，满足实际应用需求。

基于如上整体设计，本实施例的飞轮齿圈内孔直径测量机构的一种示例性结构如图1至图3所示的，需要说明的是，主动齿轮50由伺服电机10驱动转动，并且主动齿轮50与被撑起的待测飞轮齿圈8的高度相同，滑台由滑台气缸11推动，从而使主动齿轮50与待测飞轮齿圈8啮合以带动待测飞轮齿圈8转动，在待测飞轮齿圈8转动的过程中，位移传感器4对齿圈内圈的各个点进行记录。

具体而言，固定测量点单元2包括设置在基台1上的固定支架20，以及设置在固定支架20上的与待测飞轮齿圈8内圈抵接的测量轮21。其中，固定支架20对测量轮21能够起到固定支撑作用，而测量轮21的轴线垂直于基台1，也就是说，测量轮21的轴线平行与待测飞轮齿圈8的轴线，而测量轮21能够将待测飞轮齿圈8的内圈撑起，从而保证待测飞轮齿圈8的平稳转动。

另外，活动测量点单元3包括设于基台1上的直线导轨30，被驱动滑动在直线导轨30上的活动支架31，以及设置在活动支架31上的支撑轮32。值得一提的是，直线导轨30的设置方向，是垂直于待测飞轮齿圈8的轴线布置的，活动支架31由直线气缸9驱动在直线导轨30上移动，活动支架31能够沿着直线导轨30的长度方向移动，从而支撑轮32也随着活动支架31的移动而改变位置，待测飞轮齿圈8先是卡置在两个测量轮21上，此时活动支架31移动并使支撑轮32将待测飞轮齿圈8撑起。需要说明的是，支撑轮32对待测飞轮齿圈8的支撑力不会造成待测飞轮齿圈8的变形。

作为一种优选的实施方式，测量轮21和支撑轮32均采用滑轮，由于滑轮具有向其轴线凹陷的凹槽，能够允许待测飞轮齿圈8卡置在凹槽中，同时滑轮能够沿其自身轴线转动，减小与待测飞轮齿圈8之间的摩擦，在保证待测飞轮齿圈8顺利转动的同时还能够保证待测飞轮齿圈8测量时的稳定性。

为提高待测飞轮齿圈8测试时的稳定性，参照图1所示的，两个固定测量点单元2和活动测量点单元3沿待测飞轮齿圈8的圆周方向间隔120度布置。能够理解的是，两个测量轮21和一个支撑轮32的连线为一个三角形，从而能够对待测飞轮齿圈8提供稳定的支撑，以保证待测飞轮齿圈8测量数据的准确性。

本实施例中，由于待测飞轮齿圈8较薄，在转动测试的过程中需要一定的支撑，作为一种优选的实施方式，于基台1上设有多个用于支撑待测飞轮齿圈8的支撑件。具体而言，支撑件采用支撑滑轮60，支撑滑轮60的轴线水平布置，且其外壁与待测飞轮齿圈8抵接并可随待测飞轮齿圈8的转动而转动。

为了适应不同尺寸的待测飞轮齿圈8，由于活动支架31可以在直线导轨30上移动，因此需要改变固定支架20的位置，本实施例中，基台1上对应固定测量点单元2的位置上开设有通槽，固定支架20通过螺栓夹紧在基台1上的通槽内，在固定支架20靠近待测飞轮齿圈8轴线的一侧设置有与其抵接的调节垫块7，调节垫块7也位于通槽内，通过改变调节垫块7的大小，固定支架20能够因为调节垫块7而沿着通槽移动，从而来改变固定支架20的位置，以适应不同尺寸的待测飞轮齿圈8。本实施例中，采用调节垫块7比更换不同的固定支架20造价较低，并且精度要求低便于加工。

本实施例的飞轮齿圈内孔直径测量机构，可以根据具体被测飞轮齿圈直径尺寸情况进行调整，实现柔性测量不同产品的直径尺寸，并能够保证测量数据的准确性，满足实际应用需求。

实施例二

本实施例涉及一种飞轮齿圈内孔直径测量方法，该方法基于如实施例一的飞轮齿圈内孔直径测量机构实现，该方法包括以下步骤：

步骤一、待测飞轮齿圈8通过两个测量轮21和支撑轮32撑起，控制主动齿轮50转动并移动至与待测飞轮齿圈8外齿啮合；

步骤二、主动齿轮50在伺服电机10驱动下带动待测飞轮齿圈8转动；根据待测飞轮齿圈8一圈的齿数，伺服电机10控制待测飞轮齿圈8转动360度，在转动过程中，通过位移传感器4实时采集测量点尺寸传至后台控制系统；

步骤三、后台控制系统记录的数据的方式根据主动齿轮50角度设定，根据待测飞轮齿圈8转动一圈后，圆周长L= d1×π/360+ d2×π/360+ d3×π/360+……+ d360×π/360=（d1+ d2+ d3……+ d360）×π/360；d1+ d2+ d3……+ d360为对应点的圆弧长；

推出待测飞轮齿圈8的直径d，d=（d1+ d2+ d3……+ d360）/360，采集待测飞轮齿圈8的360°的数据后，待测飞轮齿圈8圆度数据直接得出，即最大直径与最小直径的差值。

值得一提的是，伺服电机10带着主动齿轮50转动，根据待测飞轮齿圈8一圈的齿数，主动齿轮50啮合待测飞轮齿圈8转动360度，在转动过程中位移传感器4将测量点尺寸由数据采集及通信系统记录下来，它的记录是根据待测飞轮齿圈8角度设定的，对于待测飞轮齿圈8而言可以10度记录一组数据，也可以1度记录，还可以1分记录，这是因待测飞轮齿圈8自身变化确定的，因为待测飞轮齿圈8孔是光孔，在实际测量时可能转动5度直径也有可能没有变化，所以在这种情况下对于1度或者0.5度时采集的直径数据，直径变化可能就是一个值，对于一个完整的圆来说假设1度内直径没有变化，那么该段圆弧长是d1×π/360°，对于一个圆周长L= d1×π/360+ d2×π/360+ d3×π/360+……+ d360×π/360=（d1+ d2+d3……+ d360）×π/360，对于待测飞轮齿圈8需要的是齿圈真实情况下的直径d，从公式可以导出d=（d1+ d2+ d3……+ d360）/360，所以采用上述方法测量齿圈直径就是测量一周内所有直径的算数平均值。

另外待测飞轮齿圈8与离合器安装止口还有对待测飞轮齿圈8圆度要求，虽然待测飞轮齿圈8与离合器止口是齿圈加热后压装，但是待测飞轮齿圈8圆度变形还是无法顺利安放在离合器止口外圆表面上的，这时上述测量方法在对待测飞轮齿圈8的360°数据采集后，待测飞轮齿圈8的圆度数据直接就给出来了，它就是最大与最小直径差值。

本实施例所述的飞轮齿圈内孔直径测量方法，采用三点布局的方式，保证测量过程中待测飞轮齿圈8的稳定性，并通过多个不同点位的数据记录，能够较为精准的计算出待测飞轮齿圈8的直径，也便能够得出待测飞轮齿圈8的圆度数据，计算方式简单便捷，能够提高待测飞轮齿圈8参数的正确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种飞轮齿圈内孔直径测量机构，包括基台（1），其特征在于该测量系统还包括：

飞轮齿圈定位夹具，其包括沿待测飞轮齿圈（8）周向布置的两个固定测量点单元（2）和一个可相对所述基台（1）移动的活动测量点单元（3）；

位移传感器（4），固定在所述基台（1）上对应所述待测飞轮齿圈（8）设置；

驱动测试装置（5），可移动的设于所述基台（1）上，所述驱动测试装置（5）包括滑轨、滑台，以及设于所述滑台上的被驱动转动以与所述待测飞轮齿圈（8）啮合的主动齿轮（50）；

所述待测飞轮齿圈（8）内壁与两个所述固定测量点单元（2）抵接，通过移动的所述活动测量点单元（3）将所述待测飞轮齿圈（8）撑起，所述主动齿轮（50）啮合传动所述待测飞轮齿圈（8），并在所述待测飞轮齿圈（8）转动过程中通过所述位移传感器（4）进行实时测量。

2.根据权利要求1所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，其特征在于：所述固定测量点单元（2）包括设置在所述基台（1）上的固定支架（20），以及设置在所述固定支架（20）上的与所述待测飞轮齿圈（8）内圈抵接的测量轮（21）；所述活动测量点单元（3）包括设于所述基台（1）上的直线导轨（30），被驱动滑动在所述直线导轨（30）上的活动支架（31），以及设置在所述活动支架（31）上的支撑轮（32）。

3.根据权利要求2所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，其特征在于：所述测量轮（21）和所述支撑轮（32）均采用滑轮。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，其特征在于：两个所述固定测量点单元（2）和所述活动测量点单元（3）沿所述待测飞轮齿圈（8）的圆周方向间隔120度布置。

5.根据权利要求1所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，其特征在于：于所述基台（1）上设有多个用于支撑所述待测飞轮齿圈（8）的支撑件。

6.根据权利要求5所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，其特征在于：所述支撑件采用支撑滑轮（60），所述支撑滑轮（60）的轴线水平布置，且其外壁与所述待测飞轮齿圈（8）抵接并可随所述待测飞轮齿圈（8）的转动而转动。

7.根据权利要求1所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构，其特征在于：所述固定支架（20）通过螺栓夹紧在所述基台（1）上，在所述固定支架（20）旁设置有与其抵接的调节垫块（7），通过改变所述调节垫块（7）的大小改变所述固定支架（20）的位置，以适应不同尺寸的所述待测飞轮齿圈（8）。

8.一种飞轮齿圈内孔直径测量方法，其特征在于，该方法基于权利要求1至7中任一项所述的飞轮齿圈内孔直径测量机构实现，该方法包括以下步骤：

步骤一、所述待测飞轮齿圈（8）通过两个所述测量轮（21）和所述支撑轮（32）撑起，控制所述主动齿轮（50）转动并移动至与所述待测飞轮齿圈（8）外齿啮合；

步骤二、所述主动齿轮（50）在伺服电机（10）驱动下带动所述待测飞轮齿圈（8）转动；根据所述待测飞轮齿圈（8）一圈的齿数，伺服电机（10）控制所述待测飞轮齿圈（8）转动360度，在转动过程中，通过位移传感器（4）实时采集测量点尺寸传至后台控制系统；

步骤三、所述后台控制系统记录的数据的方式根据所述主动齿轮（50）角度设定，根据所述待测飞轮齿圈（8）转动一圈后，圆周长L= d1×π/360+ d2×π/360+ d3×π/360+……+d360×π/360=（d1+ d2+ d3……+ d360）×π/360；d1+ d2+ d3……+ d360为对应点的圆弧长；

推出所述待测飞轮齿圈（8）的直径d，d=（d1+ d2+ d3……+ d360）/360。

9.根据权利要求8所述的飞轮齿圈内孔直径测量方法，其特征在于：采集所述待测飞轮齿圈（8）360°数据后，所述待测飞轮齿圈（8）圆度数据直接得出，即最大直径与最小直径的差值。

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