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1、凸轮轴键槽位置检具的设计 广州威而信精密仪器有限公司 ( 西安7 1 0 0 5 4 ) 刘兴富 马鞍山市计量测试研究所 ( 安徽2 4 3 0 0 0 ) 周彤 凸轮轴键槽 ，是凸轮轴上各凸轮的加工基准，也是 凸轮轴的装配基准。凸轮轴的键槽位置，一般是指凸轮 轴上的配气凸轮 ( 第 1 号凸轮)的 “ 桃尖”A、凸轮轴 旋转中心 0及键槽中心B在垂直于凸轮轴轴线平面上的 投影所构成的平面角 _ A O B，即角 ( 见图 1 ) ，被称为凸 轮的相位角。凸轮轴各凸轮 “ 桃尖”间的空间夹角，习 惯上也称为相位角。检测时，以第 1 凸轮的 “ 桃尖”与 旋转中心连线 0 A为基准， 的空间位置
2、。 如果凸轮轮廓形状绝 对正确，那么，凸轮 “ 桃 尖”处于理论正确位置。 在此情况之下 ，凸轮轴键 槽位置是容易确定的，可 是，由于制造加工误差的 存在 ， 不可能获得绝对正 来评定键槽中心线 O B所在 图 1 凸轮轴键槽位置 确的凸轮轮廓形状，凸轮 “ 桃尖”位置的确定将受到凸 轮轮廓形状误差的影响，“ 桃尖”位置不易找准。也就 是说，因为 “ 桃尖”位置不准确 ，测量基准 的位置 就不易确定。这就给凸轮轴键槽位置的检测和评定带来 了一定的困难。因此，如何保证凸轮 “ 桃尖”处于 “ 理 想”位置， 是凸轮轴键槽位置检测和评定的难点，是凸 轮轴键槽位置检具设计的难点，也是检具设计必须首先
3、 解决的关键课题。 1 凸轮轴的安装和凸轮 “ 桃尖”的确定 凸轮轴的第一基准是两端的中心孑 L 。键槽位置检测 时，凸轮轴应安装在两顶尖之间，并保证凸轮 “ 桃尖” 处于 “ 理想”位置。 根据形位公差要求 ，凸轮轮廓的实际形状相对理想 形状的位置，应符合 “ 最小条件”的要求 ， 也就是必须 保证凸轮升程误差的最大值为最小，即 f o , i =A h 一A h 幽兰 曼 堡箜! 曼 塑 WWW m a ch i ni st co m cn 参磊 工冷 加 工 理论和实践均证明，检具设计时以凸轮左 、右侧的 “ 敏 感 点 ” ( a h ： ax 的 点 ) 作 为 定 位 基 准 ，
4、可 以 达 l d l 到上述 目的。例如要保证安 装在两顶尖间凸轮轴上某一 实际形状凸轮的 “ 桃尖”A 处于理想位置时，应将检具 的定位元件与 凸轮轮廓左、 右侧 “ 敏感点”m、n( 见图 2 )相 接 触 ( 切 于 此 两 点 上) 。 图2 滚柱定位元件 2 检具定位元件的设计 本文以S 1 9 5型柴油机配气凸轮 ( 左、右侧轮廓对 称)为例，按定位元件的形状 ，分述如下： ( 1 )以滚柱作为定位元件如图 2所示，设以凸轮 轴旋转中心 0为原点，以配气 凸轮 ( 左、右侧轮廓对 称)的O 0 ： 为 l ， 轴建立直角坐标系X O Y ，当以凸轮轴旋 转中心与凸轮 “ 桃尖”连
5、线 O A作为凸轮测量起始转角 基准时，以凸轮左 、右侧 “ 敏感点”m、n为定位点， 则滚柱中心坐标按下式计算 G = ( r ： + r G ) s i n l ( 1 ) ， ， G=f +( r 2+r G ) c o s t x J ：呲t ( 2 ) c “ _= i _ 2 ， 式中r ： 顶圆半径，m m r 滚柱半径，m m f 基圆和顶圆中心距 凸轮转角 ( 。 ) f +( r lr 2 ) 一( r 1一r 0 ) ( 2 )以 v形面作为定位元件 以 V形面作为定位 元件，主要是应保持与设计、工艺、使用相一致。如果 要使 v形面正好与凸轮左、右侧 “ 敏感点”m、n
6、相接 触 ( 相 切) ，应 如图 3所 示，首先求出 V形角 。 如设滚柱半径 趋 向 于 时，可将圆柱面与凸轮 接触变为平面接触，如仍以 “ 敏感点”为定位点 ( 接触 点不变) ，则式2变为 G oj L 玉 圈 转中心 0的距离为 口 ，则 0 角的线值偏差 H可按图6 b 求解： AH = a t a n A 0 a A O ( 7) OG = a r c t a ns l n o ： ( 3 ) 图3 V形面定位元件 COS O 从而可由图3几何关系得到 基准凸 |B=2 ( 9 0 。一O ) ( 4 ) ( 3 )以刀刃作为定位 元件如图 4 ，当设 =0 ( 一般可取 r 4
7、 m m)时， 可将 圆柱面接触变为刀刃 ( 直线)接触，如仍 以凸轮 左、右侧 “ 敏感点”m、n 为定位点，则由式 1 、2可 以得到 、 x 图4 刀刃定位元件 三 叫COSO ) = f + r2 J O D： r c I ( 6 ) t 十 r CO S O 3 键槽位置检具的结构 检具的结构比较简单，一般机械制造厂都可以根据 本厂产品技术要求设计制造。 如图5所示 ，整个检具体是在底座上配有可以安装 凸轮轴的头、尾顶尖座，定位元件和测量元件支柱。定 位元件可 ， ， 向调节，以保证其良好的定位性能。检测 时，将标准键板塞人凸轮轴的键槽之后，把凸轮轴装在 两顶尖之间 ( 应先使基准凸
8、轮的 “ 桃尖”进入定位元件 的V形面之中，当定位元件与两 “ 敏感点”接触之后， 再将定位元件锁紧) ，就可以进行键槽位置的检测了。 如果将检具装在铣床上，检具就成为一个非常理想 的键槽位置铣削夹具。 4 键槽位置的检测 为了比较简便的求解键槽角度 ( 0-t- A 0 )的实际偏 差值，笔者将角度偏差值换算成线值偏差值，并用百分 表直接测量。如设 0 角的角值偏差为 A 0 ，测点至凸轮旋 A向放大 B 键 板 图5 键槽位置检具 1 头座2 定位元件3 凸轮轴4 测量元件 5 尾座6 基座7 基准凸轮 o ( a )检测示意图 ( b )计算简图 图6 键槽位置的检测 5 结语 ( 1
9、)检具是按 S 1 9 5型柴油机凸轮轴配气凸轮设计计 算的，笔者将各参数抄录如下，供同机型设计者参考： F 0= 1 4 4 5 mm ， 1= 7 0 3 0 mm， 2 = 3 5 0 r am ， f= 1 8 5 0 mm ， G：7 5 0 mm ，0=9 0。 。 O G=1 6 。 5 3 ， O P=O =4 6 。 0 7 1 6 ( J B=8 7 。 0 4 2 8 ) ， O D = 6 。 5 2 2 8 。 ( 2 )检具结构简单，一般机械制造厂都可以制造； 检具容易操作，可以在车 间进 行键槽位置的工序检 测。MW ( 收稿 日期：2 0 0 8 0 5 2 9 ) 参磊 工冷 加 工 笪! 塑_ www7 ac n i st O 017 “1 c n