曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置，包括：曲軸，曲軸一端的主軸頸與砂輪頭架連接，曲軸另一端的主軸頸與砂輪尾架連接；砂輪，砂輪與曲軸的曲軸連桿頸接觸；旋轉(zhuǎn)測力儀，旋轉(zhuǎn)測力儀設(shè)置在曲軸的主軸頸上；測量單元，測量單元與旋轉(zhuǎn)測力儀連接。本發(fā)明的有益效果如下：通過建立曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削過程中磨削力的數(shù)學(xué)模型，將曲軸連桿頸行星運(yùn)動(dòng)過程中磨削力的動(dòng)態(tài)變化轉(zhuǎn)化到主軸頸上所受的磨削力，并用一系列測量設(shè)備將磨削力采集，最終形成曲軸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法?？梢詫B桿頸上磨削點(diǎn)處磨削力法向與切向分量進(jìn)行空間位置動(dòng)態(tài)連續(xù)精確測量，適用于工程實(shí)際，解決曲軸隨動(dòng)磨削力的動(dòng)態(tài)測量問題。
【專利說明】
曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及工程測試領(lǐng)域，具體涉及一種曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及 測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工程實(shí)際中，對曲軸連桿頸磨削力的測量大多集中在曲軸連桿頸偏心法磨削 中，相當(dāng)于外圓磨削，外圓磨削磨削點(diǎn)位不變，磨削力大小和方向不變，磨削力的測量一般 使用彈性頂尖。而在連桿頸的隨動(dòng)磨削過程中，曲軸勻速回轉(zhuǎn)進(jìn)給條件下，連桿頸隨動(dòng)磨削 過程中磨削點(diǎn)做行星運(yùn)動(dòng)，磨削點(diǎn)時(shí)刻在發(fā)生變化，磨削點(diǎn)位的變化將使砂輪與工件上磨 削點(diǎn)速度的大小和方向具有時(shí)變性，使得磨除率隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生變化，進(jìn)而引起磨 削力的變化。
[0003] 曲軸隨動(dòng)磨削過程中，磨削力的大小和方向都發(fā)生變化，使得在水平和垂直方向 應(yīng)變值解耦困難，相位關(guān)系難以確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種克服曲軸隨動(dòng)磨削力測量困難 問題的曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力測量裝置，包括： 曲軸，所述曲軸一端的主軸頸與砂輪頭架連接，所述曲軸另一端的主軸頸與砂輪尾架連接； 砂輪，所述砂輪與所述曲軸的曲軸連桿頸接觸;旋轉(zhuǎn)測力儀，所述旋轉(zhuǎn)測力儀設(shè)置在所述曲 軸的主軸頸上;測量單元，所述測量單元與所述旋轉(zhuǎn)測力儀連接。
[0006] 優(yōu)選地，所述測量單元包括依次連接的電荷放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及終端，所述電 荷放大器與所述旋轉(zhuǎn)測力儀連接。
[0007] 優(yōu)選地，所述曲軸兩端的主軸頸通過莫氏錐柄及尾架頂尖分別與所述砂輪頭架及 所述砂輪尾架連接。
[0008] -種曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力的動(dòng)態(tài)測量方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟1，以主軸頸中心Oc為原點(diǎn)，以主軸頸中心Oc與砂輪中心〇 3的連線為X軸，建立 直角全局坐標(biāo)系x〇cy;
[0010] 以連桿頸中心Op為原點(diǎn)，連桿頸中心Op與主軸頸的中心Oc連線為Up軸，建立直角局 部坐標(biāo)系UpOpV p，up軸與直角全局坐標(biāo)系xocy的X軸之間的夾角為供_;
[0011 ]直角示力坐標(biāo)系x〇0c;y。以主軸頸的中心〇。為原點(diǎn)，直角示力坐標(biāo)系x〇0c;y。的y。軸與 直角局部坐標(biāo)系Up〇pVp的％軸之間的夾角為θ1;
[0012] 直角全局坐標(biāo)系x〇cy、直角局部坐標(biāo)系UpOpVp和直角示力坐標(biāo)系x cocyc位于同一平 面，主軸頸的軸線垂直于該平面；
[0013]步驟2，將砂輪作用在曲軸連桿頸上的法向磨削力Fn和砂輪作用在曲軸連桿頸上 的切向磨削力Ft在坐標(biāo)系UpOpvp中分別向Up軸和Vp軸分解；
[0014] 步驟3，確定Fxc、Fyc分別與Fup和F vp的關(guān)系，其中，F(xiàn)up、Fvj別為F4PF|uP軸、％軸 方向上的分力，其中，F(xiàn) xc為旋轉(zhuǎn)測量儀得到的沿Xc軸方向上的力;Fyc為旋轉(zhuǎn)測量儀得到的沿 y c軸方向上的力；
[0015] 步驟4，通過Fup和Fvp，建立Fn、F t分別與Fxc和Fyc之間的關(guān)系。
[0016] 優(yōu)選地，步驟2中，F(xiàn)n、Ft分別與Fup和FVP2間的關(guān)系滿足：
[0021] 其中，β為0s0p連線與OcOs連線之間的夾角。
[0022] 優(yōu)選地，步驟3中，F(xiàn)xc；、Fy。分別與Fup和Fvp的關(guān)系滿足：
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:通過建立曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削過程中 磨削力的數(shù)學(xué)模型，將曲軸連桿頸行星運(yùn)動(dòng)過程中磨削力的動(dòng)態(tài)變化轉(zhuǎn)化到主軸頸上所 受的磨削力，并用一系列測量設(shè)備將磨削力采集，最終形成曲軸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法。 可以對連桿頸上磨削點(diǎn)處磨削力法向與切向分量進(jìn)行空間位置動(dòng)態(tài)連續(xù)精確測量，適用于 工程實(shí)際，解決曲軸隨動(dòng)磨削力的動(dòng)態(tài)測量問題。
【附圖說明】
[0025]
[0026] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征目 的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
[0027] 圖1為本發(fā)明曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置的各坐標(biāo)系空間關(guān) 系不意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置的旋轉(zhuǎn)測力儀與曲 軸相互位置標(biāo)定示意圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力動(dòng)態(tài)測量方法及測量裝置的整體組成示意 圖。
[0030] 圖中：
[0031] 1-砂輪頭架 2-旋轉(zhuǎn)測力儀 3-莫氏錐柄
[0032] 4-電荷放大器 5-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 6-電腦
[0033] 7-砂輪 8-曲軸連桿頸 9-砂輪尾架
[0034] 10-尾架頂尖
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面采用具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。
[0036] 如圖1~圖3所示，根據(jù)所述曲軸連桿頸8隨動(dòng)磨削力的測量原理，以主軸頸中心ο。 為原點(diǎn)，以主軸頸中心Oc與砂輪7中心Os的連線為X軸，建立直角全局坐標(biāo)系xocy;以連桿頸 中心Op為原點(diǎn)，連桿頸中心Op與主軸頸的中心Oc連線為Up軸，建立直角局部坐標(biāo)系UpOpVp，Up 軸與直角全局坐標(biāo)系x〇cy的X軸之間的夾角為夕;直角示力坐標(biāo)系xc〇cy c以主軸頸的中心ο。 為原點(diǎn)，直角示力坐標(biāo)系Xc〇cyc的y c軸與直角局部坐標(biāo)系uP〇PvP的％軸之間的夾角為θ 1;直角 全局坐標(biāo)系x〇cy、直角局部坐標(biāo)系UpOpvp和直角示力坐標(biāo)系X c0c^位于同一平面，主軸頸的 軸線垂直于該平面。
[0037]曲軸與旋轉(zhuǎn)測力儀2完成裝配后，旋轉(zhuǎn)測力儀2與曲軸的相對位置固定，即旋轉(zhuǎn)測 力儀2的直角示力坐標(biāo)系Xc^y。和直角局部坐標(biāo)系Up〇pVp位置確定，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)坐標(biāo) 系相互位置關(guān)系不變。
[0038]將砂輪7作用在曲軸連桿頸8上的法向磨削力Fn和砂輪7作用在曲軸連桿頸8上的 切向磨削力Ft在坐標(biāo)系uP〇PvP中分別向叫軸和^軸分解成Fup和F vp并滿足：
[0043]其中，β為〇s〇P連線與〇c〇s連線之間的夾角。
[0044]確定?^和?％與?11和?*沿11[)軸和力軸方向上的分力?11[)和?#之間的關(guān)系 ：
[0046]其中，F(xiàn)xc為旋轉(zhuǎn)測測量儀得到的沿Xc軸方向上的力;Fyc為旋轉(zhuǎn)測測量儀得到的沿 y c軸方向上的力。
[0047] 通過Fup和Fvp，即可建立Fn、F t與Fxc和Fyc進(jìn)之間的關(guān)系。
[0048]標(biāo)定旋轉(zhuǎn)測力儀2與曲軸相互位置，將曲軸旋轉(zhuǎn)至已知角度，給曲軸連桿頸8施加 已知方向和大小的力，即作用在Up軸和Vp軸方向上的力Fup和F vp已知，在旋轉(zhuǎn)測力儀2獲得相 應(yīng)輸出的測量力Fx。和Fy。。
[0049]根據(jù)施加力和測量力的映射關(guān)系，計(jì)算出坐標(biāo)系Xc^y。和UpOpVp的夾角0 1值，旋轉(zhuǎn) 測力儀2和曲軸的相對安裝位置確定。
[0050]曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力測量裝置主要由砂輪頭架1、旋轉(zhuǎn)測力儀2、莫氏錐柄3、電 荷放大器4、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5、電腦6、砂輪7、曲軸連桿頸8、砂輪尾架9和尾架頂尖10組成。 [0051 ]莫氏錐柄3安裝在砂輪頭架1上，跟隨砂輪頭架1帶動(dòng)曲軸連桿頸8旋轉(zhuǎn)。
[0052]旋轉(zhuǎn)測力儀2安裝在曲軸主軸頸上。旋轉(zhuǎn)測力儀2測得的微弱信號通過電荷放大器 4放大，傳送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5,最后在電腦6(終端)上的測量軟件上顯示。
[0053]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相 互組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力測量裝置，其特征在于，包括： 曲軸，所述曲軸一端的主軸頸與砂輪頭架連接，所述曲軸另一端的主軸頸與砂輪尾架 連接； 砂輪，所述砂輪與所述曲軸的曲軸連桿頸接觸； 旋轉(zhuǎn)測力儀，所述旋轉(zhuǎn)測力儀設(shè)置在所述曲軸的主軸頸上； 測量單元，所述測量單元與所述旋轉(zhuǎn)測力儀連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力測量裝置，其特征在于，所述測量單元包括 依次連接的電荷放大器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及終端，所述電荷放大器與所述旋轉(zhuǎn)測力儀連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1的曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力測量裝置，其特征在于，所述曲軸兩端的主 軸頸通過莫氏錐柄及尾架頂尖分別與所述砂輪頭架及所述砂輪尾架連接。4. 一種曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力的動(dòng)態(tài)測量方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，以主軸頸中心為原點(diǎn)，以主軸頸中心指向砂輪中心〇s的方向?yàn)閄軸方向，建 立直角全局坐標(biāo)系x〇cy; 以連桿頸中心〇P為原點(diǎn)，以連桿頸中心〇P指向主軸頸的中心〇c的方向?yàn)閡 P軸方向，建立 直角局部坐標(biāo)系UpOPVp，Up軸與直角全局坐標(biāo)系XOd的X軸之間的夾角為 直角示力坐標(biāo)系χ。*^。以主軸頸的中心〇。為原點(diǎn)，直角示力坐標(biāo)系xc^y。的y。軸與直角 局部坐標(biāo)系UpOpVp的Up軸之間的夾角為θ1; 直角全局坐標(biāo)系XOcy、直角局部坐標(biāo)系UpOpVp和直角示力坐標(biāo)系Xc^y。位于同一平面，主 軸頸的軸線垂直于該平面； 步驟2,將砂輪作用在曲軸連桿頸上的法向磨削力Fn和砂輪作用在曲軸連桿頸上的切向 磨削力Ft在坐標(biāo)系UpOpVp中分別向Up軸和Vp軸分解； 步驟3，確定Fxc、Fyc分別與FUP和FVP的關(guān)系，其中，F(xiàn) UP、Fvd別為Fr^PFdftup軸、％軸方向上 的分力，其中，F(xiàn)xc為旋轉(zhuǎn)測量儀得到的沿軸方向上的力;Fyc為旋轉(zhuǎn)測量儀得到的沿y c軸方 向上的力； 步驟4，通過Fup和Fvp，建立Fn、Ft分別與F x。和Fy。之間的關(guān)系。5. 根據(jù)權(quán)利要求4的曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力的動(dòng)態(tài)測量方法，其特征在于，步驟2中，F(xiàn)n、 Ft分別與FUP和FVP2間的關(guān)系滿足：其中，β為OsOp連線與〇。〇3連線之間的夾角。6. 根據(jù)權(quán)利要求4的曲軸連桿頸隨動(dòng)磨削力的動(dòng)態(tài)測量方法，其特征在于，步驟3中， Fxc、Fy。分別與FUP和FVP的關(guān)系滿足：
【文檔編號】B24B49/10GK105922133SQ201610298350
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】姚振強(qiáng), 王洪雨, 張滿朝, 許勝
【申請人】上海交通大學(xué)