经纬仪在精密轴孔装配中的应用

　　精密离心机是标定加速度计的高精度惯导测试设备。离心机大臂的一端是精密端,另一端为环境端,精密端部件所产生的离心力和环境端部件产生的离心力以4根拉杆为中介相互抵消,实现大臂卸荷,达到保护大臂的目的。为了减小拉杆横向振动的振幅,在每根拉杆的5个横截面上分别设置4个定位导向孔。要实现大臂卸荷,就要保证每根拉杆所穿过的5个定位导向孔的同轴度,否则,或装配不上,或拉杆别劲,离心机运转时,拉杆和定位导向孔间产生较大的摩擦力,不能实现有效卸荷。本文利用经纬仪和十字靶标,测试了5个定位导向孔的同轴度,实现了4个拉杆的精密装配。

　　一、测试基准的建立

　　如图所示,大臂7中安装有5个定位面,每个定位面上有4个定位导向孔,4个卸荷拉杆6将分别穿过这4个定位导向孔,在这些定位导向孔上安装十字靶标1~5,要求每个十字靶标上两根细丝的交叉点在靶标外圆柱面确定的轴线上,将靶标安装在定位导向孔上,靶标上的交叉点又在定位导向孔的轴线上。

　　调整经纬仪8在竖直方向和水平方向的位置,使经纬仪的中心o、大臂两端定位面上的1靶标中心和5靶标中心三点尽量在一条直线上,然后固定经纬仪,此时以经纬仪的横轴为x轴,竖轴为y轴视准轴为Z轴,建立了测量坐标系,记录此时经纬仪的水平角A0和竖直角B0。将靶标装在每个定位面的定位导向孔上,通过建立的测量坐标系,可测试并计算各个靶标的空间坐标值。通过这些坐标值可推算出5个孔的同轴度误差。

　　二、测试原理

　　靶标1~5分别代表5个定位横截面的中心点A、B、C、D及E,测量经纬仪中心到A(x1,y1,z1)、B(x2,y2,z2)、C(x3,y3,z3)、D(x4,y4,z4)及E(x5,y5,z5)的距离,即靶标的z坐标,再通过测量各靶标的水平角αi和竖直角Bi,可计算出靶标的x及y坐标。靶标的坐标值按式(1)进行计算。

　　B、C、D到直线AE的距离的最大值定义为这个拉杆所穿过孔的同轴度误差。点B到直线AE的距离为

　　其中

　　用同样的方法可求出点C、D到直线AE的距离。找出这3个距离中的最大值,就是5个定位导向孔的同轴度误差。

　　选择一根拉杆所穿过的5个定位导向孔的同轴度检测作为实例,安装5个测试靶标,测试经纬仪中心到各个靶标的直线距离li,再测量各靶标的水平角αi和竖直角βi,所测数据如表所示。经纬仪处于初始位置的水平角和竖直角分别为α0=134°10'46''和竖直角β0=90°08'47''。通过式(1),可计算各靶标的坐标值xi及yi。按式(2)计算得出点B到直线AE的距离为88μm,点C到直线AE的距离为153μm,点D到直线AE的距离为66μm。所以这5个孔的同轴度误差为153μm。