如何测量发动机顶置的凸轮轴？

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一、发动机顶置的凸轮轴测量的重要性：
凸轮轴是影响汽车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，并按设计升程表进行测量，从而通过测量正确反馈凸轮机构运动规律的信息。
二、凸轮轴测量的方法：
　　由于凸轮机构从动件的形式和形状不同，相同形状凸轮外形气门的运动规律却是不同的。
- F* l3 `. q* N, U% b! a4 W+ b+ F( A　　1、如对于下置凸轮轴式配气机构，升程的测量值符合移动式从动件（挺柱）的运动规律；
3 b8 u  Y/ Z) Y; i" }8 ?) U2、而对于顶置凸轮轴式配气机构，符合摆动式从动件的圆柱面的气门升程规律，还需要换算成移动式从动件的升程测量值，即将摇臂与凸轮型面接触的摆动式柱面的气门升程，换算成对心移动式平面测头的凸轮升程。因为采用平面测头，才有利于凸轮型面的加工和凸轮升程的测量，但这就涉及到了测量时的测头转换问题。
3、也就是说，当遇到由于加工和测量工艺条件的限制或某种特殊场合无法采用符合设计要求形式和形状的测头时，允许运用测头转换方法，采用不符合设计要求的测头进行凸轮测量。
' \1 r: b4 L; Y+ ^) B0 m三、实例分析：
现以某发动机的配气凸轮为例，从设计要求来看，腹圆段是保证发动机气门准确开启和关闭间的挺柱等加速上升和等减速下降，而顶圆段只是使挺柱由等加速上升平稳过渡到等减速下降。因此，设计要求腹圆段的精度比顶圆段的精度高。
　　对于测头转换后当量升程的计算，一般是把当量转角取为与设计要求相同的转角。这样，尽管整个凸轮测量点的个数与设计要求相同，但却改变了设计要求测量点的位置和各升程测量段测量点的个数。譬如，配气凸轮，当用设计要中国金属加工在线版权所有求的平面测头按1°间隔取点测量时，顶圆段的测点为92个，腹圆段的测点为26个，缓冲段的测点为56个。可是，当用不符合设计要求的f 15mm的滚柱测头也按1°间隔取点测量时，顶圆段的测点为32个。
( x+ ~" k- A6 J& {　　测头转换之后，当用不符合设计要求的刀口测头亦按1°间隔取点测量时，顶圆段的测点仅为12个。非常明显，测头转换之后，用不符合设计要求的测头，虽然整个凸轮测量点的个数未变，但设计要求测量点的位置和组成凸轮轮廓各曲线段测量点的个数被改变了。
- I) I& I* Q6 z　　将当量转角取为设计转角的当量升程表，凸轮升程测量点的位置偏离了测点的设计位置，这将无法克服（剔除）由于测头转换引起的当量测点与设计测点处，两处形状误差的差异对凸轮升程测量的影响。当凸轮轮廓各曲线段的公差要求不相一致时，甚至可能引起对凸轮升程合格性的误判（误废或误收）。那种取设计转角为当量转角的当量升程表，没有考虑测头转换前后当量测点与设计测点的一致性，是与凸中国金属加工在线版权所有轮设计要求相悖的。
5 q$ c0 W5 J% h$ F# k- i# _9 F$ |　　这里应指出，当量升程表的计算应遵守测头转换前后凸轮测量点的位置不变原则。
; S4 l$ w' {9 {4 Y5 O四、测头转换的理论依据：
3 ^1 d, M' p% r4 ^( D按照常规， 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。
: `0 Z7 F; C# w7 s! C例如，某发动机配气凸轮的从动件是平面挺柱，测量时应采用平面测头；从动件是滚柱挺柱，测量时应采用与挺柱直径相同的滚柱测头。
　　如果采用了与凸轮机构从动件（挺柱）形式和形状不同的测头，就是进行了测头转换。测头转换之后，应将设计升程表换算为当量升程表，并按当量升程表测量凸轮的升程。
　　目前，当量升程的计算，原理上并不存在问题。问题出在当量转角、当量升程的求解方法上：当量升程表是按设计给出的转角求解当量升程的，求出的不是设计受检点的当量升程，违背了测头转换凸轮设计受检点位置不变原则。也就是说，如果测头转换前后转角相同，就改变了凸轮设计受检点的位置。
1 G2 E9 a/ D- Y% Z. x: ]　　测头转换后， 如果仍按设计转角计算当量升程，凸轮设计受检点的位置就被篡改了，当测头转换前后受检点处形状误差不同且有较大的差异时，将会影响凸轮升程测量数据的准确性，甚至可能导致对凸轮合格性的判断错误（误废或误收）。
4 |$ G4 ?) Q; b- p: f- R4 |# n' p五、测头转换应注意事项及遵守原则：
凸轮测量时，一般场合应采用与设计要求一致的测头进行测量。
1、但对于某种特殊场合，允许采用与设计要求不相同的测头测量：
　　（1）凸轮手工测量，尤其是在凸轮自动测量中常常采用与设计要求不相同的测头测量（采用同一测头测量同一根凸轮轴上的各个从动件要求形状不同的凸轮），这样可以免去测量过程中换装（卸下不符合设计要求的测头，装上符合设计要求的测头）测头的操作，保持测量的连续性。
7 ]5 H  p' y8 \7 i) Z　　（2）当遇到测量工艺条件的限制，采用与设计要求不相同的测头测量，有利于凸轮的测量和加工，但应以符合设计要求为原则。
; A; X) b/ o% d　　如顶置式凸轮轴的配气凸轮，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升程，即改用平面测头进行测量，才有利于凸轮的加工和测量。
0 }& d7 ^. O# E7 u　2、凸轮测头转换应注意以下几点：
（1）当凸轮轮廓曲线各组成段均为凸面时，可以转换成（选用）平面测头、滚柱测头、刀口测头测量。
( |2 C! o0 N* O  i9 E# F　　（2）当凸轮轮廓曲线各组成段出现直线段时，只可以转换成（选用）滚柱测头、刀口测头测量，不可以转换成平面测头测量。
　　（3）当凸轮轮廓曲线各组成段出现凹面段时，只可以转换（选用）成滚柱半径小于凹面最小半径的滚柱测头、刀口测头测量，不可以转换成平面测头或滚柱半径大于凹面最小半径的滚柱测头测量。
; [7 J: G8 o- c　　（ 4 ） 在进行测头转换测量时，必须考虑在测量凸轮轮廓上的同一测量点时，采用的是与设计要求不同的测头形状。不同的测头形状，同一测点凸轮的转角是各不相同的。应根据设计要求（设计升程表），计算出符合凸轮设计要求测量点的当量转角、当量升程，并按当量升程表对凸轮进行测量。
　　几点说明：
（1）一般场合，应采用与凸轮机构从动件形状相同的测头进行凸轮测量。
- k# I& e7 A! Y! [* i, C0 f　（2）由于测量工艺条件的限制，无法采用设计模型要求测量系统的特殊场合，采用与设计要求不同的测头测量，是为方便凸轮的加工和测量所采取的工艺措施。
　（3）现行当量升程表是以设计转角为依据计算的，它偏离了设计要求测量点的位置，所以按现行当量升程表测量凸轮的升程，是与凸轮设计要求不相符合的，是不可取的。
& B( d( y* b. C4 k　（4）当量升程表的计算，应以设计要求测量点的位置为依据，而不能以设计转角为依据。即测头转换，应以不改变设计要求为原则（遵守凸轮测量点位置不变原则）。
　（5 ） 计算出的凸轮当量转角，一般会出现度、分、秒的角度值，将给凸轮测量特别是凸轮的自动测量带来不便。为此，可以运用插值方法求出当量转角近似整数度（或整数分）值的当量升程。
文章关键词： 发动机顶置凸轮轴；测量