[发明专利]变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差最小区域评定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线轮廓误差评定方法，尤其涉及变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差最小区域评定方法，属于精密计量与计算机应用领域。

背景技术

形状误差的大小对产品质量及其使用寿命至关重要，实现形状误差快速、准确的评定，具有重要的实际意义。评定形状误差有多种方法，以直线度误差评定为例，评定方法有最小区域法、最小二乘法、两端点连线法，但各种方法得出的结果都不相同，甚至差异很大，导致产品出现误收或误废，直接影响产品的质量和成本，因此国际标准ISO/1101和国家标准GB/T1958-2004都规定，形状误差值用包容实际被测要素且具有最小宽度f或最小直径φf的包容区域来表示(简称最小区域法)，并以此为仲裁方法。以最小区域法评定形状误差，能够在不改变硬件设备的前提下，提高测量设备的检测精度。

随着内燃机性能和可靠性不断提高，对内燃机活塞裙部外形型面的设计要求越来越高，其设计方法也不断得到发展与完善，传统的正圆柱、正圆锥外形的活塞已基本不用，取而代之的是外轮廓形状更趋复杂的新型活塞，其中以中凸变椭圆活塞最为常见。采用中凸变椭圆活塞裙可以增加活塞与气缸套的接触面积，减少热应力，降低活塞和气缸套的敲击声，减轻气缸套穴蚀，减少窜气窜油，从而降低整机噪声和机油消耗率，延长发动机使用寿命。中凸变椭圆活塞特点是活塞裙部不同高度上的横截面轮廓形状为不同的椭圆，即横截面的椭圆度在裙部高度方向上是变化的，同时，椭圆长短轴方向也可能变化，活塞轴剖面轮廓形状是一条中凸曲线。变椭圆活塞几何形貌精度评价不仅包括圆度、圆柱度、直线度等典型形状误差的测量和评定，更重要的是要解决其裙部轮廓形状误差的测量和评定问题。由于变椭圆活塞形状的复杂性，从而使其几何形貌精度的评价成为一个难题。而现有的变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差评定方法都采用最小二乘法，由于最小二乘法提供的仅是形状误差的近似评价结果，并不保证解的最小区域性，按最小二乘法计算的结果比最小区域法求得结果大1.8％～30％，平均过估计为10％，因而不适宜于精密、超精密零件评定。

综合上述分析，当前对相关领域的研究工作存在的不足主要是：缺乏能够对变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差进行高效、精确测评的方法。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差评定模型和算法的不足，建立变椭圆活塞裙部横截面线轮廓形状误差最小区域评定模型；提出变椭圆活塞裙部横截面线轮廓形状误差最小区域评定方法，克服了传统方法采用最小二乘评定模型，对误差产生过估计，导致合格品的误废。本方法不仅提高了变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差评定精度，而且算法简单灵活，可以推广应用于其它形状误差评定中。

本发明的技术方案为：一种变椭圆活塞裙部横截面线轮廓误差最小区域评定方法，包括如下步骤：

步骤1以测量平台回转中心o为测量坐标系xoy的中心建立测量直角坐标系xoy，将被测变椭圆活塞裙部横截面线轮廓置于测量直角坐标系xoy中且被测变椭圆活塞裙部横截面线轮廓的长轴与ox轴之间的夹角φ₀为-10°≤φ0≤10°，测量并获取变椭圆活塞裙部横截面线轮廓上点P_i(x_i，y_i)并将测得的点P_i(x_i，y_i)坐标转化为极坐标P_i(r_i，θ_i)，i＝1，2，...，n，n为测点数目且n为正整数，x_i和y_i分别为测点P_i在测量直角坐标系xoy下的坐标值，r_i和θ_i为测点P_i相对测量平台回转中心o的半径和极角，