凸轮测量采点间距选取方法

　　文摘：对凸轮测量中如何选取采点间距的问题进行了分析,指出了传统的等角度间隔采点的不合理性,提出按被测凸轮测量误差的要求选取采点间距的方法,并推导出采点间距的计算公式。

　　1 引言

　　凸轮升程是转角的非线性函数。对封闭的凸轮轮郭曲线应实现连续性测量,但受测量条件的约束,只能以间隔采点进行测量,这就提出了在凸轮测量中,应如何选取采点间距的方法问题。

　　间隔采集测量点时,测头所拾取的信息只是被测凸轮轮郭全部要素中的一部分,并非全部信息。如果采点间距过大,则丢失的信息太多,不能真实反映被测要素,影响测量结果;如果采点间距太小,则会给出大量无用数据,同样会给测量带来影响,降低测量效率。因此,正确选取采点间距,就显得非常重要。

　　2 等角度间隔采点方法的弊端

　　传统的等角度间隔采集测量点的方法,当从凸轮设计要求和用升程变化率理论分析时,就会发现它的不合理性。

　　从凸轮设计要求来看,腹圆段是保证发动机气门准确开启和关闭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,腹圆段的精确度比顶圆段高(例如S195柴油机配合凸轮腹圆段升程公差为±0.025mm,而顶圆段升程公差为±0.05mm)。如果均按1°间隔采点,顶圆段每1°间隔的轮廓曲线的弧长为0.061mm,而腹圆段每1°间隔的轮廓曲线的弧长为1.216mm。同是1°间隔,顶圆段和腹圆段的弧长竞相差20倍之多。从顶圆段和复圆段的整个轮廓来看,顶圆段全弧长约5.6mm,采集92个点,测量点布点过密,腹圆段全弧长约38.3mm,采集28个点,测量点布点过疏,所以,等角度间隔采集测量点与设计要求不符,是不够合理的。

　　当用升程变化率理论分析时,从被测凸轮的升程和转角的函数关系式

　　式中: h凸轮升程;A凸轮转角;C常数。

　　由式(1)可得

　　式中:

　　—升程变化率,即转角增量$A与升程增量$h之间的函数传递系数。

　　以升程变化率理论来分析,传统的等角度间隔采点方法仍包含着不合理因素,例如配气凸轮桃尖和靠近基圆附近“钝点”每1°的升程变化量仅为0.004 mm,而顶圆段和腹圆段交接点附近/敏感点0每1°的升程变化量为0.231 mm。这一“迟钝”与“敏感”之间每1°转角的升程变化量竞相差近60倍。这就是说,在凸轮轮廓曲线部分的/迟钝0和/敏感0区域,如果选取同样的采点间距是极其不合理的。

　　3 选取采点间距的理论依据

　　通常,测量方法误差,一般控制在被测件公差的1/10~1/3,就可以保证测量的准确度。因此,凸轮升程测量方法的允许误差可取为