【正文】 （ ） ? ?? ? 002c o s1 ????? ?? hv （ ） ? ? 2021 2s in2 ??????ha ? （ ） (? 為推程運(yùn)動角， 0? 為回程運(yùn)動角）； ? ? ?? c o ss in0 essx ??? ? ? ?? s inc o s0 essy ??? （ ） 令 0?e ， 00 rs? 得 ? ? ?sin0 srx ?? ? ? ?cos0 sry ?? 第 17 頁 （ ） 式中位移 s 應(yīng)該分段計(jì)算 a． 推程階段 290001 ?? ?? ? ?? ??????? 22s i n 0110111 ?? hs （ ） ? ?? ????? 24s in2 11 ?? h ； ??????? 2,01 ?? 290002 ?? ?? ? ?? ??????? 22s i n 0220222 ??? hhs （ ） ? ?? ????? 24s in2 12 ??? hh ??????? 2,02 ?? 取計(jì)算間隔為 1 度，將以上各相應(yīng)值帶入公式計(jì)算凸輪輪廓上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。根據(jù)教材《機(jī)械原理》第七版中第九章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)的第二節(jié)推桿的運(yùn)動規(guī)律，可確定本課題中的推桿為正弦加速度運(yùn)動，因?yàn)槭菫榱吮苊馔茥U在運(yùn)動中發(fā)生沖擊，不僅如此，發(fā)動機(jī)中的軸的運(yùn)動速度較高，均有柔性沖擊，而正弦加速度運(yùn)動，因?yàn)闆]有加速度突變的現(xiàn)象，不存在柔性沖擊，具有較好的運(yùn)動性能，因此可在高速下應(yīng)用。 5）凸輪的形狀精度。 3）凸輪軸基面的尺寸精度和相對于 支承軸頸的軸線的同軸度。解決凸輪軸檢測問題，特別是凸輪升程和相位角度的測量問題，穩(wěn)定和提高凸輪軸生產(chǎn)質(zhì)量，提高加工精度，一直是汽車生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)之一。 凸輪升程是專用術(shù)語，用于表示凸輪軸在發(fā)動機(jī)機(jī)構(gòu)中在某一角度時(shí)從動件的工作位移，它直接關(guān)系到該角度氣門的開合大小，是決定發(fā)動機(jī)性能的關(guān)鍵參數(shù)之一；凸輪因其外形像桃形，俗般桃形，其最大升程值又稱為桃尖，凸輪相位角度，就是凸輪的最大升程值即桃尖位置和參考定位機(jī)構(gòu)（有的是鍵槽、有的是在頂端的定位孔、有的是軸頸上的定位平面）之間的夾角。 典型汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸主要由若干凸輪、軸頸、鍵槽（有的是在頂端的定位孔、或在軸頸上的定位平面）、頂尖孔，以及其他要素（齒輪、偏心輪 ......）組成，四缸發(fā)動機(jī)凸輪軸示意圖， 如圖 21 所示，由五個(gè)軸頸、八個(gè)凸輪 (其中四個(gè)排氣凸輪，四個(gè)進(jìn)氣凸輪 )、定位鍵槽組成。 發(fā)動機(jī)是汽車的核心功能組件，凸輪軸又是汽車發(fā)動 機(jī)的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量對發(fā)動機(jī)的性能特別是發(fā)動機(jī)功率、凸輪挺桿摩擦副的壽命、配氣機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)都有很大的影響，因此，凸輪軸的加工精 第 14 頁 度直接影響發(fā)動機(jī)的性能和指標(biāo)。例如拆卸凸輪軸軸承蓋時(shí)用錘子強(qiáng)力敲擊或用改錐撬壓，或安裝軸承蓋時(shí)將位置裝錯(cuò)導(dǎo)致軸承蓋與軸承座不匹配，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大等。 （ 3）凸輪軸有時(shí)會出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)重故障，常見原因有液壓挺桿碎裂或嚴(yán)重磨損、嚴(yán)重的潤滑不良、凸輪軸質(zhì)量差以及凸輪軸正時(shí)齒輪破裂等。 （ 2）凸輪軸的異常磨損會導(dǎo)致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運(yùn)動時(shí)會發(fā)生軸向位移，從而產(chǎn)生異響。 凸輪軸特點(diǎn)： （ 1）凸輪軸幾乎位于 發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng) 的末端，因此潤滑狀況 不容樂觀。曲軸轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸轉(zhuǎn)一圈。曲軸把轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給變速箱。 在發(fā)動機(jī)中，混合氣爆炸做功，活塞下行。需要控制氣門的開閉時(shí)間。吸、壓、暴、排。凸輪軸在曲軸的帶動下不斷旋轉(zhuǎn)，凸輪便不斷地下壓氣門（搖臂或頂桿），從而實(shí)現(xiàn)控制進(jìn)氣門和排氣門開啟和關(guān)閉的功能 。 簡單來說，凸輪軸是一根有多個(gè)圓盤形凸輪的金屬桿。雖然在 四沖程發(fā)動機(jī) 里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是 曲軸 的一半（在二沖程發(fā)動機(jī) 中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的 扭矩 ，因此設(shè)計(jì)中對凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是采用鍛件的。 如圖 第 11 頁 圖 立式凸輪軸測量儀 第二章 凸輪軸測量儀的設(shè)計(jì) 凸輪軸的作用及其簡介 凸輪軸是 活塞 發(fā)動機(jī)里的一個(gè)部件。 圖 臥式凸輪軸測量儀 第三階段 立式結(jié)構(gòu)測量方式 這種測量方式是現(xiàn)階段主流方式，美國 Adcole 公司凸輪軸測量儀和德國霍梅爾公司凸輪軸測量儀都是采用這種方式，程序上進(jìn)行了偏心歸算 等數(shù)據(jù)處理，剔除了凸輪基圓偏心和凸輪軸彎曲帶來的誤差，解決了凸輪檢測安裝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的統(tǒng)一問題，大大降低了凸輪升程測量的系統(tǒng)誤差，使凸輪檢測精度提高近一個(gè)數(shù)量級，也使凸輪檢測發(fā)生了質(zhì)的飛躍。但這種儀器的出現(xiàn)也具有重要意義，它使國內(nèi)的凸輪軸測量儀上了一個(gè)大的臺階，由人工手動測量升級到了借助計(jì)算機(jī)的自動測量，解放了人力也減少了人為誤差，為凸輪軸的質(zhì)量保障提供了支持，為汽車行業(yè)的發(fā)展也做出了貢獻(xiàn)。 此階段計(jì)算機(jī)代替人工檢測凸輪軸，大幅度提高了檢測效率，減輕了測量人員的勞動強(qiáng)度，一根凸輪軸的檢測時(shí)間從原來的三人兩天提高到約一人一小時(shí)。 圖 手動檢測方式示意圖 第二階段：臥式凸輪軸測量儀 臥式凸輪軸測量儀，如圖 13 所示，這種凸輪軸測量儀的結(jié)構(gòu)是，大理石工作臺或鑄鐵平板、圓光柵、主頂尖（安裝圓光柵帶動工件旋轉(zhuǎn)的頂尖）、輔頂尖、電感傳感器或阿貝頭、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。為升程段，每度 1 個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算，測一根凸輪軸要 8*180=1440 個(gè)數(shù)據(jù)，人工手工方式測量一根凸輪軸，其工作量之大、任務(wù)之繁重是可以想像的，以前的凸輪軸檢測人員都有這樣的感慨，很難檢測到一個(gè)合格的凸輪，更別說檢測到一根合格的凸輪軸了。甚至是 176。 凸輪軸理想升程一般是在升程段按 1176。近年來由于美國為首的國家對我國的高技術(shù)出口的放松，前些年對中國禁止出口 的五軸聯(lián)動和其他高精度加工設(shè)備現(xiàn)在也能進(jìn)口，高精度的加工設(shè)備的應(yīng)用在一定程度上保證了加工精度，但檢驗(yàn)手段的匱乏同樣是影響中國整體工業(yè)水平提高的瓶頸。最近幾年 第 7 頁 機(jī)械加工在國內(nèi)經(jīng)過了爆炸式的發(fā)展，雖然和國外的差距在減少，但其差距還是客觀存在的，其表現(xiàn)在：首先是基礎(chǔ)材料的差別，材料是一切儀器的根本 ,電氣和軟件全要靠它工作更要靠它保證精度和效率，材質(zhì)看似相同但其失效的工藝和失效時(shí)間的長度也有差別，再就是加工水平的不同；還有測量水平的差別（其中包含測量儀器的差距）。 我國的凸輪軸加工行業(yè)雖然起步晚，但隨著最近幾年汽車行業(yè)的異軍突起，凸輪軸加工業(yè)也迅猛的發(fā)展起來，凸輪儀測量儀也得以發(fā)展起來。 國內(nèi)凸輪軸測量發(fā)展歷程 第 6 頁 凸輪軸測量在我國還是比較新的行業(yè)，早些年國內(nèi)機(jī)加工行業(yè)對機(jī)械加工的要求不是很高，機(jī)械加工的產(chǎn)品通常只經(jīng)過簡單的手工計(jì)量有的甚至根本不經(jīng)過任何計(jì)量、檢驗(yàn)就直接進(jìn)入下一道工序，而現(xiàn)在隨著我國的 產(chǎn)品升級換代，技術(shù)、環(huán)保和節(jié)能意識的日益加強(qiáng)，粗放的加工方式和原始的計(jì)量方式越來越不能滿足日益嚴(yán)格的要求，半自動、全自動的測量和評價(jià)系統(tǒng)越來越多的在生產(chǎn)中投入使用，專用的測量儀也在機(jī)加工行業(yè)廣泛應(yīng)用；例如：測量具有回轉(zhuǎn)中心工件圓度、圓柱度的圓度儀；測量工件形位公差的三坐標(biāo)測量儀，投影儀等等； 凸輪軸加工行業(yè)半自動、全自動凸輪軸測量儀的使用在很大程度上解放了人力，又能真實(shí)客觀地反映工件的加工精度，有利于工人及時(shí)調(diào)整加工設(shè)備，改進(jìn)加工工藝。 凸輪軸各個(gè)凸輪 ?360 圓周輪廓形線（包括基圓段和升程段）誤差、各個(gè)桃型輪廓最大升程、桃尖所在角度、各個(gè)桃型輪廓高度、相鄰誤差、上升段和下降段的最大誤差及角度； 凸輪軸的鍵槽（或定位銷）與參考桃之間的相位角度； 凸輪軸的各個(gè)桃型基圓的半徑誤差和跳動誤差； 凸輪各個(gè)軸頸相對儀器的軸線或工件軸線的偏心度； 第 5 頁 凸輪桃尖形線的直線度及桃尖相對于基準(zhǔn)軸的平行度； 徑向絕對尺寸測量，軸頸直徑； 未知凸輪輪廓的測繪功能； 自主編程、測量自學(xué)習(xí)功能； 具有顯示理論升程表的升程曲線的功能； 計(jì)算凸輪桃形的速度和加速度曲線功能； 桃形公 差帶顯示功能； 直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)顯示打印測量結(jié)果功能； 大多凸輪軸測量儀整體上采用計(jì)算機(jī)技術(shù)下的圓光柵和長光柵系統(tǒng)，為了適應(yīng)快速測量、多功能、符合凸輪軸測量的最小原理，主流儀器都采用了立式結(jié)構(gòu)。我國的凸輪軸測量儀在初次校驗(yàn)和驗(yàn) 收時(shí)，廠家一般以在國產(chǎn)儀器上測量的凸輪軸結(jié)果與在美國 Adcole 公司上測得的凸輪軸結(jié)果相對比，如果兩者能對應(yīng)上，意味著儀器很容易被廠家認(rèn)可，否則廠家很難認(rèn)可、驗(yàn)收儀器的。 前些年由于機(jī)加工行業(yè)對加工精度要求不是很高，凸輪軸測量儀市場需求較少，因而很少有廠家或研究機(jī)構(gòu)投入很大的精力、人力和資金去開發(fā)研制凸輪軸測量儀，目前，國內(nèi)外比較有名的凸輪軸測量儀生產(chǎn)廠家僅有兩三家，而國外的凸輪軸測量儀 價(jià)位較高，一臺中檔的全自動凸輪軸測量儀大概在 300 萬元人民幣左右，一臺高檔的全 第 4 頁 自動凸輪軸測量儀甚至達(dá)到 500 萬元以上，因此在國內(nèi)的市場占有率不是很高。給出的離散值，沒有可對應(yīng)的函數(shù)或公式，其原型是起碼三次 B 樣條函數(shù)，測量和處理數(shù)據(jù)的每周起碼 360 個(gè)值，數(shù)據(jù)量非常大。、 176。而本課題以凸輪軸測量儀所具有的高精機(jī)械結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ) ,采用全新的數(shù)據(jù)處理方法 ,利用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù) ,完成測量與控制系統(tǒng)的開發(fā) ,實(shí)現(xiàn)凸輪軸各項(xiàng)參數(shù)的測量功能。無法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作 ,不能滿足最小條件，因此測量的系統(tǒng)誤差很大。 人工使用光學(xué)分度頭、阿貝頭進(jìn)行凸輪軸檢測 ,檢測效率非常低 ,約需要三個(gè)熟練計(jì)量檢測人員兩個(gè)工作日才能測量一根凸輪軸 。 三是確定凸輪基圓半徑不準(zhǔn)確引入的誤差 ,由于測量基準(zhǔn)和使用基準(zhǔn)的不統(tǒng)一以及凸輪軸彎曲的影響而引起凸輪基圓偏心。人工測量時(shí)無法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ,這就 帶來較大的測量系統(tǒng)誤差。但是 ,凸輪在工作時(shí) ,由于各軸頸支承在箱體上 ,即以各軸頸表面為基準(zhǔn)。最后 ,以所得讀數(shù)與基圓半徑的差作為凸輪在各個(gè)角度的升程值。轉(zhuǎn)動凸輪軸 ,測量凸輪基圓半徑。5947207? ，從而確定凸輪升程的角度零位。39。39。162373? 的兩個(gè)點(diǎn)的升程差值 ,直到這兩個(gè)點(diǎn)的升程相差 ,就認(rèn)為這兩個(gè)點(diǎn)分別為 39。39。5947207? 兩個(gè)點(diǎn)的升程相差 第 2 頁 來確定凸輪升程的角度零位。39。39。例如 ,一種汽車發(fā)動機(jī)凸輪規(guī)定 ,以凸輪在 39。 人工測量凸 輪升程分為兩個(gè)步驟 : 圖 人工測量凸輪軸示意圖 Fig diagram of the manual measurement of the camshaft 第一步 ,測量凸輪升程的角度零位。在檢測凸輪軸時(shí) ,移動尾架 ,將兩個(gè)頂尖孔分別頂入凸輪軸兩端頂尖孔中 ,并固定尾架 ,擰緊尾架頂尖 ,使凸輪軸定位。在工作臺上有與 T 形槽平行的阿貝頭導(dǎo)軌 ,阿貝頭可在導(dǎo)軌上自由移動。 鑄鐵平板上安裝有光學(xué)分度頭和光學(xué)阿貝頭 ,光學(xué)阿貝頭可在導(dǎo)軌上移動。 2 microns， Angle error ≤177。 關(guān)鍵詞： 凸輪軸 測量儀器 數(shù)據(jù)分析 發(fā)動機(jī) III Abstract Engine is the heart of the automobile, the camshaft is the most importance part of the engine, So the machining precision of the camshaft directness influences the engine’scape abilities, china had entered the automobile times, Engine performance an den viron mental(Euro ⅲ and Euro ⅳ standard proposed) protection requirements bee more stringent , With semiautomatic and fully automatic cam grinding machines and CNC grinding machine with the increasing popularity in China , Processing equipment is gradually able to meet the increasingly stringent requirements ,the problem is es ,the measuring equipment got behind ,now asked better precision measuring instrument to control the machining equi