JJF 1795-2020 凸轮轴测量仪校准规范

砂砂JIB

屮华人民共和国国家计量技术规范

JJF1795—2020

凸轮轴测量仪校准规范

CalibrationSpecificationof

CamshaftMeasuringInstruments

2020-01-17发布2020-04-17实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1795—2020

凸轮轴测量仪校准规范

CalibrationSpecificationof

CamshaftMeasuringInstruments

归口单位：全国几何量长度计量技术委员会

主要起草单位：中国一拖集团有限公司

参加起草单位：中国计量科学研究院

第一拖拉机股份有限公司

重庆市计量质量检测研究院

本规范委托全国几何量长度计量技术委员会负责解释

JJF1795—2020

本规程主要起草人：

张秋阳（中国一拖集团有限公司）

林敏（中国一拖集团有限公司）

黄盍（中国计量科学研究院）

参加起草人：

林虎（中国计量科学研究院）

孙峰（第一拖拉机股份有限公司）

刘盟盟（第一拖拉机股份有限公司）

顾运萍（第一拖拉机股份有限公司）

吴小丽（重庆市计量质量检测研究院）

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目录

引言(II)

1范围(1)

2引用文件(1)

3术语(1)

4概述(1)

5计量特性(2)

6校准条件(2)

6.1校准项目和标准器(2)

6.2环境条件(2)

7校准项目和校准方法(3)

7.1主轴顶尖斜向跳动量(3)

7.2两顶尖的同轴度(3)

7.3轴向测量装置移动时对顶尖连线的平行度(4)

7.4径向测量装置移动时对顶尖连线的垂直度(4)

7.5径向测量示值误差(5)

7.6径向测量重复性(5)

7.7角度测量示值误差(5)

7.8升程起测点测量重复性(5)

7.9升程测量误差(6)

8校准结果的表达(6)

9复校时间间隔(6)

附录A升程测量误差的校准不确定度评定示例(8)

附录B标准偏心轴与专用芯轴参考图例(12)

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引言

本规范依据JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001-2011《通用计

量术语及定义》和JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》进行编写。

本校准规范为首次制定。

II

JJF1795—2020

凸轮轴测量仪校准规范

1范围

本规范适用于顶尖距不大于600mm的立、卧式凸轮轴测量仪的校准。

2引用文件

本规范引用以下文件

JJG57《光学、数显分度头检定规程》

JJF1561《齿轮测量中心校准规范》

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件,

其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

3术语及定义

3.1凸轮升程(liftofthecamshaft)：凸轮轴围绕轴线回转过程中，工作半径在参考

方向上的变化量。

3.2凸轮相位角(phaseangleofthecamshaft)：凸轮型面上指定点与基圆轴线构成

的平面相对于参考平面的夹角；

注：指定点可以是升程起始点或最高点。参考平面可以是定位键槽中心平面或基准凸轮指定平面。

3.3敏感点(sensitivepoint)：当凸轮轴围绕轴线回转过程中，升程变化速度最大的

点称为敏感点。

4概述

a立式结构b卧式结构

1.基座2.主轴顶尖3.径向测量装置4.轴向测量装置5.尾座顶尖6.尾座导轨

1

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图1凸轮轴测量仪结构示意图

凸轮轴是发动机、油泵中的主要部件，凸轮轴测量仪可测量凸轮轴的升程、相位角、

等几何参数。凸轮轴测量仪根据仪器的运动形式，主要分为自动式、手动式两种；自动

式以立式结构为主（如图la）,少量卧式结构（如图lb）；手动式通常采用卧式结构，

有光学机械式、光栅数字式等。

5计量特性

5.1主轴顶尖斜向的跳动量ro

主轴顶尖斜向的跳动量立式仪器应不大于2Pm,卧式仪器应不大于3um

5.2两顶尖的同轴度ec

两顶尖的同轴度应不大于511m

5.3轴向测量装置移动时对顶尖连线的平行度pa

轴向测量装置移动时对顶尖连线的平行度应不大于5um

5.4径向测量装置移动时对顶尖连线的垂直度pe

径向测量装置移动时对顶尖连线的垂直度应不大于4Um

5.5径向测量示值误差dr

径向测量示值误差应为士1.5+L/200）（um

5.6径向测量重复性rr

径向测量重复性应不大于1um

5.7角度测量示值误差da

角度测量示值误差应不大于6"

5.8起测点测量重复性“

起测点测量重复性应不大于2"

5.9升程测量误差d!

升程测量误差应不大于6um

注：以上提供的各特性要求值仅供参考，其中5.1-5.6特性要求参照JJF1561《齿轮测量中心校

准规范》进行设定，而5.7-5.9特性要求按照被测凸轮轴零件公差值进行设定。

6校准条件

6.1校准项目和主要校准器具列于表1

2

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表1校准项目和主要校准器具

主要校准器具

序号校准项目

名称计量特性要求

1主轴顶尖斜向的跳动量扭簧表、测微仪MPE：±0.6|im

扭簧表、测微仪MPE：±lgm

2两顶尖的同轴度径跳Slpm,

标准芯轴

直线度9凹1

轴向测量装置移动时扭簧表、测微仪MPE：±lgm

3

对顶尖连线的平行度标准芯轴直线度＜2叫

扭簧表、测微仪MPE：土ljim

径向测量装置移动时

4专用芯轴

对顶尖连线的垂直度垂直度冬2屮11

（见附录E图E3）

00.10+1X10-%,

5径向测量示值误差和重复性量块

k=3

6角度测量示值误差多面棱体工作角偏差4"

标准偏心轴

7起测点测量重复性和升程测量误差{7=2.4|im,h=2

（见附录图B1）

6.2环境条件列于表2

表2环境条件

序号项目参考技术指标

1温度（20±3）°C,变化：Wl°C/h,等温时间：M4小时

2相对湿度30%~75%

3其他仪器周围不应有影响仪器正常工作的振动，基于光学原理测量时应避免气流扰动

7校准项目和校准方法

7.1主轴顶尖斜向的跳动量

在仪器基座上固定好表架，把扭簧表/测微仪装在表架上（如图2所示），使测头在

距主轴顶尖（3~5）mm处与锥面垂直地接触；转动主轴一周，示值的最大与最小值之差

为主轴顶尖斜向的跳动量。

3

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1.扭簧表2.主轴顶尖

图2主轴顶尖斜向跳动示意图

7.2两顶尖的同轴度

选用工作长度不小于测量范围80%的标准芯轴顶于两顶尖之间，将扭簧表/测微仪及

专用表架紧固在主轴顶尖座上（如图3所示），使测头与芯轴靠近尾座的一端接触，转动

主轴顶尖一周，扭簧表/测微仪随主轴一起转动，观察示值，其最大示值变化量即为两

顶尖的同轴度。

1.尾座顶尖2.标准芯轴3.扭簧表4.主轴顶尖

图3两顶尖的同轴度测量示意图

7.3轴向测量装置移动时对顶尖连线的平行度

选用工作长度不小于测量范围80%的标准芯轴顶于两顶尖之间，将扭簧表/测微仪固

定在轴向测量装置上（如图4所示），使测头分别垂直接触芯轴的正面和侧面，沿导轨工

作方向移动轴向测量装置，此时切向和径向扭簧表/测微仪的示值变化量即为轴向测量装

置移动时对顶尖连线的切向和径向平行度。

4

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1•尾座顶尖2.标准芯轴3.扭簧表4•主轴顶尖5•导轨6•轴向测量装置

图4轴向测量装置移动时对顶尖连线的平行度测量示意图

7.4径向测量装置移动时对顶尖连线的垂直度

把专用芯轴装在仪器两个顶尖之间，使用带动器固定专用芯轴，保证在测量过程中

专用芯轴不会转动，在径向测量装置上固定扭簧表/测微表，使测头与专用芯轴垂直度

部件的工作面一侧垂直接触(如图5)；沿导轨工作方向移动径向测量装置，取扭簧表

读数最大与最小示值之差作为此次测量值；将芯轴沿轴线转动180°,使测头与工作面垂

直度部件的另一侧工作面接触，重复前述测量动作，得到第二次测量值，将两次测量值

的平均值作为径向测量装置移动时对顶尖连线方向的垂直度。

1.顶尖2.专用芯轴3.扭簧表4.径向测量装置5.顶尖

图5径向测量装置移动时对顶尖连线的垂直度测量示意图

7.5径向测量的示值误差

在径向测量装置的测量范围内，选取均匀分布于测量范围内的5点，分别用相应尺

寸的量块进行校准。

校准时(如图6所示)，将专用芯轴装在两顶尖之间，将滚子测头与芯轴上量块放

置平面可靠接触，在径向测量装置中读出零点值狞。；然后将量块依次放置于专用芯轴

的轴肩位置研合面上，使滚子测头与实际值为方i量块可靠接触，读出径向测量示值ax

(z=l,2,3,4,5),则各校准点上的示值误差亦：

dr^ari-aro-bi(1)

取最大值作为径向测量示值误差。

5

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1.顶尖2.专用芯轴3.量块4.径向测量装置5.顶尖

图6测量径向示值误差示意图

7.6径向测量重复性

参考7.5在测量装置示值范围内选取某个受检点,在该点对径向示值误差进行10次重

复测量，按照贝塞尔公式计算10次测量标准偏差作为径向测量重复性。

7.7角度测量示值误差

使用多面棱体进行角度测量示值误差校准。

仪器分度装置的最大允许误差大于2.1"时，采用直接测量法校准；仪器分度装置

的最大允许误差小于或等于2.1"时，采用排列互比法校准。校准方法参见JJG57《光

学、数显分度头检定规程》。

7.8起测点测量重复性

采用标准偏心轴进行升程测量起测点重复性和升程测量误差校准，被校仪器所用测

头与校准该标准器所用测头应采用同规格滚子测头。

7.8.1将标准偏心轴安装在仪器两顶尖之间，使仪器测头与偏心轴外圆轮廓可靠接触；

校准时，偏心轴随仪器主轴同步转动，测头跟随偏心轴沿径向导轨方向运动。

7.8.2确定起测点：自动仪器在标准偏心轴转动过程中由软件通过敏感点法确定标准偏

心轴的对称中心位置作为仪器起测点位置。手动仪器先在标准偏心轴敏感点附近选取对

称三点共六点，将此六点的角度值取平均值后确定起测点位置。

7.&3按7.&2所述方法重复5次测量偏心轴标准器起测点的角度值，用极差法按公式2）（

计算其重复性，作为起测点测量重复性。

7.8.2确定起测点：自动仪器在标准偏心轴转动过程中由软件通过找到标准偏心轴的敏

感点位置作为仪器起测点。

ra=(Bmax—Bmin)/c⑵

6

JJF1795—2020

式中：Bmax为起测点角度中的最大值；

0加"为起测点角度中的最小值；

c为极差系数，取2.33(n=5)。

7.9升程测量误差

按照7.8方法仍采用标准偏心轴进行升程测量误差校准。对于自动测量仪器，预先将

标准偏心轴标准值输入软件标准数据库中，校准时直接调用。

在标准偏心轴转动一周范围内，等间隔选取不少于36个校准点，将测头在各校准点

的升程测量值与标准器各对应点标准值比较，取其差值作为各校准点的升程测量误差;

在全部校准点的升程测量误差中，取误差绝对值最大值作为该仪器升程测量误差。

8校准结果表达

经过校准的凸轮轴测量仪，出具校准报告或证书，给出校准项目和校准结果以及相

应的测量不确定度，具体内容应符合JJF1071-2010中5.12的规定。

9复校时间间隔

复校时间间隔根据仪器特性及实际使用情况由使用者确定，建议复校间隔通常不超

过12个月。

7

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附录A

升程测量误差校准不确定度评定示例

A.1校准方法

6

使用半径r=27.9315mm,偏心量e=3.9910mm,线膨胀系数为a=11.5xlO'°C'啲标准

偏心轴，在相位角90。处(升程最大值位置)，校准被测仪器升程测量示值。

A.2测量模型

M=ml—rl

式中：

AZ—升程测量误差

ml—被校仪器的升程测得值

rl—标准偏心轴升程参考值(上一级计量标准的测得值)

A.3标准不确定度分量的评定

1)被校仪器的升程测得值引入的不确定度

升程测得值引入的不确定度来源列于下表：

序号来源说明符号

a)由被校仪器测量重复性引入的不确定度u(ml)

s

b)由角度定位引入的测量不确定度

c)由温度差引入的测量不确定度

d)由工作轴线与顶尖连线平行度引入的测量不确定度u(ml)

p

e)起测点引入的测量不确定度Ura^inl)

a)由被校仪器测量重复性引入的不确定度u(ml)

s

对标准芯轴在相位角90°处的升程误差，在短时间内连续10次重复测量，获得

各次测量结果mlt(z=l)23,-10)o计算10次测量结果的平均值，通过贝塞尔公式

计算得出标准偏差作为被校仪器测量重复性引入的不确定度：

工(加：-mlf

u(ml)=1--

s

八V10-1

实际实验结果为：Us(zn/)^0.70p.ni

b)由角度定位引入的测量不确定度

8

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实际测量过程中，仪器首先在偏心轴相位角0。处记录起测点测量结果，然后在偏心

轴相位角90。处记录终测点测量结果，取两处测量结果的差值为相位角90。处升程测得值。

因此，同时考虑偏心轴在相位角90。处和偏心轴在相位角0。处角度定位误差对升程测量

结果的影响。

角度定位误差影响升程测量结果过程如图A1所示：

(a)偏心轴在相位角90。处(b)偏心轴在相位角0。处

图A1角度定位误差影响升程测量结果示意图

图中：B—角定位误差

O——心轴工作圆心

O'—心轴在参考相位角处几何圆心位置

O"—心轴从参考相位角处回转"角后几何圆心位置

C，—心轴在参考相位角处测头接触点位置

C”—心轴从参考相位角处回转"角后测头接触点位置

e偏心轴偏心量

r—心轴几何半径

偏心轴在相位角90。处，角定位误差厂引起的仪器测得值变化量即升程测量误差&90

为：

%90=|<8-9o"-仿-90卜|e•COS⑹-e|=e•(1-COS&))

角度定位误差三5"(p-v值)，认为实际测量过程中该分量符合矩形分布，则偏心轴

在相位角90°处，角度定位误差引入标准不确定度计算为：

9

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气5-90（加^）=e-(l—COS(yff))3.9910mmx(1—cos(5"))qlxl0_6p,m

33

偏心轴在相位角0°处,角定位误差P引起的仪器测得值变化量即升程测量误差Mo

为：

△奴0=|奴）"-奴0卜e•sin⑹

角度定位误差三5"（p-值），认为实际测量过程中该分量符合矩形分布，则偏心轴

在相位角0°处，角度定位误差引入标准不确定度计算为：

z八e-sin（B）3.9910mmxsin（5"）-

u_（ml）=——，=j=«0・06ym

pQ

偏心轴在相位角90°处，角度定位误差引入标准不确定度可以忽略，仅保留偏心轴

在相位角0。处，角度定位误差引入标准不确定度，因此：

妙（加/）=”启o（加/）=0.06pm

c）由温度差引入的测量不确定度

温度变化引入标准偏心轴偏心量变化量可以表示为：

M=eat^r

式中：

e标准偏心轴偏心量

AT——校准时温度相对参考温度的差值

a——标准偏心轴线膨胀系数

校准过程中温度控制在（20±3）°C,温度差估计以等概率落在±3°C区间内，则标准

不确定度为：

3.9910mmxll.5xl0®CTx3°C

u(ml)=®0.08pm

T

d）由工作轴线与顶尖连线平行度引入的测量不确定度u（mt）

P

工作轴线与顶尖连线平行度加工公差为0.5gm,认为实际测量过程中该分量符合矩

形分布，则标准不确定度为：

（町警=0.29|im

up

e）由起测点引入的测量不确定度妬訴n/）

10

JJF1795—2020

起测点测量重复性柯三2〃，代入偏心轴在相位角0。处角定位误差引入的升程测量不

确定度计算，贝！J：

ura(ml)=e•sin(ra)=3.991Ommxsin(2")«0.04gm

由于“s(加/)、砂(加)、"w(加)不相关，因此被校仪器的升程测得值引

入的不确定度“(％；)可以计算为：

2

u(ml)-J(“s(加J)?++(M(zn/))+\u(ml)f+{u(ml^«l.Ojim

rpra

2)标准偏心轴升程参考值引入的不确定度“(叨

标准偏心轴偏心量经上一级计量机构校准的测量不确定度为O2.4gm,kp=2,则标

准不确定度为：

u(rl)=2如呀=12凹！

A.4合成标准不确定度

被校仪器的升程测得值引入的不确定度“⑻/)与标准偏心轴升程参考值引入的不确

定度“(⑦不相关，因此合成标准不确定度如可以计算为：

2

u=yju(mlf+w(2\Z)q1.5pm

cr

A.5扩展不确定度

取包含因子k=l9则扩展不确定度：L7(A/)=A：xMc=2xl.5|im=3.0|im

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附录B

标准偏心轴与专用芯轴参考图例

s

°

°

9m0

0

0

SI

-O

+II

G

G

图B1标准偏心轴偏心轮半径R=20.5mm,偏心量e=5.5mm

图B2专用芯轴主轴

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JJF1795—2020

图B3专用芯轴组合

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