凸轮测量测头转换及当量升程表计算方法2008

凸轮测量测头转换及当量升程表计算方法2008-6-5 来源：中国机床商务网摘要：通过凸轮测量实例，对凸轮测量时的测头转换所引发的当量转角—升程表问题进行了分析，指出测头转换应保证凸轮受检位置不变，并以S195 型柴油机配气凸轮为例，推导出了当量转角、当量升程的计算通式并给出由平面测头转换为?15mm 滚柱测头测量的当量转角—升程表。

1 概述

凸轮轴是影响发动机配气机构工作质量的关键部件，它的功能是保证发动机气门组有准确、平稳的良好运动规律。凸轮的测量，主要是为评定凸轮轴上各凸轮的几何精度和装机后的动力特性提供依据，所以，在对凸轮进行测量时，应按设计要求选择与凸轮机构从动件(挺柱)相同形式和形状的测头，按设计要求给出的转角—升程表进行测量，以正确反映凸轮机构的运动规律。

2 测头转换

测头转换，不是指简单地将一种测头换成另一种测头，而是指采用不符合设计要求形式和形状的测头进行凸轮测量时测量参数的转换。在测量中，把不符合设计要求形式和形状的测头卸下，装上符合设计要求形式和形状的测头的一组操作称为测头换装。测头转换和测头换装是两个截然不同的概念。

无论是确定凸轮的检测位置，还是测量凸轮的升程，都应采用与凸轮机构从动件(挺柱)相同形式和形状的测头。例如，S195 型柴油机的配气凸轮的从动件是平面挺柱，测量时应采用平面测头：供油凸轮的从动件是滚柱挺柱，测量时应采用与滚柱挺柱直径相同的滚柱测头。可是，常常是当同一根凸轮轴上各凸轮的从动件设计要求不同时，本应分别采用符合设计要求的不同形式和形状的测头进行测量，可是一些测量者为了省去在测量过程中换装测头的麻烦，竟用同一测头去测量凸轮轴上各个凸轮，这对某一个凸轮而言就引发了测头转换问题，尤其是在凸轮自动测量时，这种转换测头形式和形状的现象更为普遍。

图1 凸轮受检点相同时测头不同凸轮转角不同

图2 将平面测头转换为滚柱测头时当量转角和当量升程的求解

测头形式和形状转换后，改用当量升程表测量，原理上并不存在问题。但是现行当量升程表，一般均以设计转角为依据而不是以设计受检点为依据来计算。也就是说，如果测头转换后与转换前的转角一致，则凸轮受检点将不同：如果测头转换前后受检点相同，则凸轮转角不同。例如，S195 型柴油机配气凸轮的“敏感点”m，采用设计要求的平面测头测量时，凸轮转角ap=46°07'16"(图1a)：采用?15mm 滚柱测头时，凸轮转角aG=16°53' (图1b)：采用刀口测头时，凸轮转角aD= 6°52'28"(图1c)。即凸轮同一受检点的ap≠aG≠aD。由此可知，测头形式和形状转换后，如仍按设计转角来计算当量升程，则凸轮设计受检点的位置就被篡改了，从而会由于测头转换前后受检点处凸轮形状误差不同，影响凸轮测量数据的准确性，甚至可能造成对凸轮合格性的判断错误(误废或误收)。

3 当量升程表

当遇到由于测量工艺条件的限制无法采用符合设计要求的形式和形状的测头时，例如，摩托车发动机顶置凸轮轴式的配气凸轮，必须将摇臂与凸轮型面接触的摆动式柱面的气门升程转换成对心移动式平面测头的凸轮升程(转换计算见杨光兴等所著《摩托车发动机原理与设计》(武汉测绘科技大学1993年出版社中第297页)，采用平面测头才有利于凸轮的加工和测量。又如S195型柴油机凸轮轴，设计要求配气(进、排)凸轮用平面测头测量，供油凸轮用?15mm 滚柱测头测量，如果统一采用?15mm滚柱测头，这时配气凸轮测量就进行了测头转换。同一根凸轮轴上各凸轮统一采用一种测头测量，有利于凸轮自动测量。

当量转角—升程的计算：假设凸轮最大升程(桃尖)时的转角为零，当凸轮转过某一角度，凸轮与测头i点接触(i为受检点)时，对平面测头来说凸轮转角为ap，对应升程为hp：对滚柱测头来说凸轮转角为aG，对应升程为hG。如设图2中的OOi=Li，OiO1=ri+rc，则在?OO1A 中

OA=OOi+OiA=Li+(ri+rc)cosap

O1A=(ri+rc)sinap

aG=tg-1{(ri+rc)sinap/[Li+(ri+rc)cosap]}

考虑公式适应凸轮轮廓各段，将上式改写为aG=tg-1{(ri+rc)sinf(ap)/[Li+(ri+rc)cosf(ap)]}(1) iO1中，根据余弦定理可得

(ri+rc)2=( ro+hG+rc)2+Li2-2Li( ro+hG+rc)cosaG

展开上式化简并考虑适应各段，得hG=(ri+rc)cossin-1[Lisinf(aG)/(ri+rc)]+Licosf(aG)-( ro+rc)(2)

附表当量转角—升程表

(S195 型柴油机配气凸轮)受检点设计升程表

(用平面测头)当量升程表

(用?15mm 滚柱测头)备注

序号

(i)转角

(ap)升程

(hp)转角

(aG)升程

(hG)

10°7.55000°7.5500顶圆段

21°7.54720°22'7.5490顶圆段

32°7.53870°44'7.5459顶圆段

65°7.47951°50'7.5246顶圆段

1110°7.26903°40'7.4483顶圆段

2120°6.43437°20'7.1422顶圆段

3130°5.071611°6.6283顶圆段

4140°3.221714°40'5.9000顶圆段

4645°2.131516°30'5.4521顶圆段

4746°07'16"1.873116°53'5.3512敏感点

4847°1.674819°58'4.2962复圆段

4948°1.464723°03'3.6002复圆段

5049°1.271226°07'2.9822复圆段

5150°1.094429°12'2.4304复圆段

5655°0.461844°36'0.5785复圆段

6160°0.000060°0.0000接点

6261°0.247660°02'0.2321过渡段

6362°0.241060°04'0.2150过渡段

6463°0.229860°06'0.1986过渡段

6564°0.214060°08'0.1828过渡段

6664°00'53"0.213960°08'08"0.1827接点