汽车轮毂轴承双沟中心距的测量

　　随着我国轿车工业的发展,生产轮毂轴承的厂家越来越多,由于生产工艺和设备的限制,我国的轮毂轴承与国外同类产品相比还有一定的差距,轮毂轴承结构上的特殊性,给测量带来了难度,有的参数一般仪器无法测量,因此在生产过程中沟形和双沟中心距很难保证,造成合套率低,振动值高,且寿命短。鉴于厂家的需要,我们研制了汽车轮毂轴承双沟中心距测量仪(简称双沟测量仪)。

　　1 测量目的

　　由产品的结构图(图1)可看出,外圈沟道由两个角度不大于60^o的半沟组成,因此要保证内外圈的合套率,就必须准确计量出端面到O1的距离H(图2)和O1到O2的距离A,该仪器主要就是以测量沟中心距A为主,兼顾测量沟形及沟道半径R。

　　2 测量原理

　　本仪器采用极坐标与直角坐标法相结合的测量原理,由于双沟的圆心角均小于90^o,采用直角坐标法很难保证测量数据能精确计算出圆心的坐标,这样就不能保证H和A值的精度。而采用极坐标法,通过回转测量整个沟道,再用最小二乘法就很容易精确计算出圆心的坐标(XO1, YO1),再将他们转换到直角坐标系中,具体测量过程如下。

　　参见图2,测头沿X轴方向进到第一个沟位置O1,然后绕O1回转扫描工件的实际沟道轮廓,得到实际沟道各取样点半径相对于理想圆弧半径的差值,用最小二乘法可计算出沟道的理想圆心与主轴回转中心的偏差,即XO1、YO1。通过调整工件的位置可以使沟道圆心与理想圆心趋近重合,从而可以计算出准确的H值。同理,可得XO2、YO2,从而确定A值。

　　仪器结构示意图见图3,设计了一个可沿X方向移动的X工作台和一个可沿Y方向移动的Y工作台,分别装在两个精密导轨上,并由步进电机MX、MY带动,在Z方向装有精密主轴,电感测头装在主轴延伸出的架子上,并由步进电机MZ带动绕主轴回转。在X工作台上装有精密光栅测长仪,整个仪器的控制及数据处理由一台586计算机完成。可测量沟位置、沟中心距、沟曲率和沟形偏差,其工作原理框图见图4。

　　4 测量过程

　　该仪器是为车间检查站和计量室而设计的,为简化操作,适合一般工作人员的使用,采用QBASIC高级语言编程,界面采用汉字提示,仪器的测量过程力求全自动化,以避免产生人为的操作误差。测量流程见图5。

　　5 关键技术的应用

　　5.1 测量模型的建立

　　要确定沟中心的坐标,关键是如何确定沟中心相对理想圆弧中心的坐标偏差。在该仪器设计中我们将工件置于双重坐标系中(参见图6)。

　　X轴与光栅位移线平行, Y轴与之垂直。L曲线是实际沟形;Rc即是所要知道的最小二乘圆半径,是实际轮廓上P点相对于真圆的残差,根据最小二乘圆原理应为最小。O为理想回转中心,这里指仪器测头的回转中心,Oc为工件沟道实际中心,由于Oc总是不能与O完全重合,必然存在偏差e。设Oc在XOY的坐标为(Xc, Yc),OOc与X轴的夹角为a。P为L上任一点,设为i点,PO与X轴夹角为i,在ΔOOcP中。