一種連桿孔中心線平行度專用檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)

華偉，陳飛，吳慶定

(中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004)

連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵傳力構(gòu)件之一，用來(lái)連接活塞以及曲軸，把作用在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上的氣體壓力傳遞到曲軸上，同時(shí)使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此常處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它在工作過(guò)程中承受交變載荷作用，工作環(huán)境惡劣，所以在工程實(shí)際中對(duì)它提出了較高的質(zhì)量要求。而連桿兩孔中心線的平行度是一個(gè)極其重要的控制項(xiàng)目，如果兩孔平行度達(dá)不到要求，就會(huì)造成連桿小頭孔襯套與活塞銷、活塞與汽缸套之間產(chǎn)生偏磨，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使連桿瓦局部受力過(guò)大，甚至過(guò)熱燒毀。因而連桿兩孔平行度的檢測(cè)成為了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中頻繁而又不可缺少的環(huán)節(jié)。目前我國(guó)主要采用手工檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)連桿兩孔平行度或者采用進(jìn)口的多參數(shù)綜合測(cè)量?jī)x一次性檢測(cè)好幾個(gè)參數(shù)。由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴、生產(chǎn)成本高，所以很多公司仍然采用比較繁瑣的手工檢測(cè)。文中介紹一種簡(jiǎn)便的專用檢測(cè)儀，經(jīng)濟(jì)性好、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便。

1 連桿兩孔中心線平行度要求

連桿兩孔中心線平行度要求如圖1所示，給定公差是給定方向上的線對(duì)線平行度公差。它的公差帶位于距離為公差值t=0.03 mm、平行于基準(zhǔn)線(大孔中心線)且在水平方向上的兩平行平面之間，如圖2所示。如果連桿小孔中心線在公差帶之間時(shí)即為合格(當(dāng)中心線為100 mm長(zhǎng)度時(shí))。

圖1 連桿兩孔中心線平行度要求

圖2 小孔中心線公差帶

2 儀器結(jié)構(gòu)與檢測(cè)原理

該儀器主要包括大小心軸、支撐機(jī)構(gòu)、V型座以及校表規(guī)幾個(gè)部分。零件測(cè)量時(shí)裝配圖如圖3所示。

由于連桿兩孔的中心線不在工件本身，故該儀器中用兩個(gè)可脹式心軸穿過(guò)連桿兩孔并與其緊密配合。由于所使用的是可脹式心軸，所以被檢測(cè)孔與心軸之間基本沒有間隙，則可以認(rèn)為兩心軸的軸線與連桿兩孔的中心線相重合。這樣就把兩孔中心線平行度的檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為檢測(cè)穿過(guò)兩孔的兩個(gè)心軸軸線的平行度問(wèn)題。而小心軸的精度特別高，可以認(rèn)為其外表面上的柱線與小心軸的軸線平行，這時(shí)又把兩個(gè)心軸軸線的平行度問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了大心軸軸線與小心軸外表面上柱線的平行度問(wèn)題。

圖3 零件測(cè)量時(shí)的裝配圖

如圖4，測(cè)量前先把由校表柱1和校表心軸2組成的校表規(guī)放在儀器的兩個(gè)V型座上;先使校表柱1的端面與左邊的百分表充分接觸，然后把左邊的百分表調(diào)節(jié)到零位;再使校表柱1的端面與右邊的百分表充分接觸，然后再把右邊的百分表調(diào)節(jié)到零位。此時(shí)即可認(rèn)為兩個(gè)百分表下端觸頭的連線與大心軸的軸線平行。此后只要是碰到兩個(gè)百分表的下端觸頭的面與大心軸的軸線平行，兩個(gè)百分表的讀數(shù)一定相同。檢測(cè)原理如圖5所示，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中左邊百分表在小心軸上接觸點(diǎn)A與右邊百分表在小心軸上接觸點(diǎn)B的連線是實(shí)際小心軸外表面上的柱線(代表實(shí)際小孔中心線)，其與理論上大孔中心線有一定夾角，而線段BC長(zhǎng)度即為連桿兩孔中心線在AC長(zhǎng)度時(shí)的平行度誤差。

圖4 校表規(guī)校正圖

圖5 檢測(cè)原理圖

3 檢測(cè)過(guò)程與結(jié)果表示

校正過(guò)后選配合適的大小心軸插入零件孔內(nèi)(要保證被檢測(cè)孔與心軸之間沒有間隙)，大心軸的兩端緊靠在V型座上，并以大心軸為軸，前后擺動(dòng)被測(cè)工件使小心軸外圓的最高點(diǎn)與兩個(gè)百分表接觸，得到左邊一個(gè)百分表讀數(shù)為X1，右邊一個(gè)百分表讀數(shù)為X2，則|X1－X2|即為連桿兩孔中心線在100 mm長(zhǎng)度時(shí)的平行度誤差值(如圖5所示，設(shè)計(jì)時(shí)儀器兩個(gè)百分表在水平方向上的長(zhǎng)度間隔M=100 mm)。如果工件的技術(shù)要求中給出的是在L長(zhǎng)度內(nèi)的平行度誤差值，則換算成在L長(zhǎng)度內(nèi)的平行度誤差值為|X1－X2|×L/100。

4 結(jié)論

該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，能夠準(zhǔn)確測(cè)出連桿小孔中心線相對(duì)于大孔中心線在豎直方向上的平行度，特別適合大批量生產(chǎn)時(shí)的檢驗(yàn)。同時(shí)，該儀器的結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理可廣泛應(yīng)用于類似零件平行度檢具的設(shè)計(jì)。

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