[发明专利]一种受几何结构影响的局部并联尺寸链误差获取方法

说明书

技术领域

本发明属于机械制造产品装配误差获取领域，更具体地，涉及一种受几何结构影响的局部并联尺寸链误差获取方法。

背景技术

随着现代制造业的发展，机械产品越来越朝着超大型化、极小型化、精密化等方向发展，产品的结构及其装配误差尺寸链传递关系越来越复杂，装配误差不在局限于受零部件设计公差的影响。特别是大型装备，装配误差尺寸链传递关系复杂，局部并联尺寸链繁多，一旦忽视装配体本身复杂的局部并联尺寸链，会导致最终装配误差计算结果误差较大，难以进行准确合理的公差优化设计。

然而，虽然目前的公差分析方法很多，如：T-Map model，Matrix model,Unified Jacobian-Torsor model，SDT和DLM(Direct Linearization Method)。然而，这类公差建模方法只适用于单一串联尺寸链的传递情况，无法考虑带局部并联等复杂传递路径的情况。如雅克比矩阵，虽然能很好的模拟误差在装配体中沿尺寸链传递的累积过程，但是无法模拟表达误差沿并联尺寸链的传递过程。主要原因如下：第一，雅克比矩阵用来表示并联尺寸链的传递相当复杂；第二，目前没有相关研究注重于并行连接副的旋量模型的表达；第三，并行连接副种类很多，每一类并行连接可能其求解方法就不一样。例如，能通过交、并运算获得某一类并行连接副的旋量参数，但是这种方法不适合那些受到零部件几何结构影响的并行连接副。

以上的公差分析方法都不太适合求解具有几何结构杠杆效应的局部并联尺寸链，而这种连接副又大量存在于传动设备中，一旦忽略这种局部并行连接副，会导致最终所求传动设备装配误差精度降低，误差偏大；因此急需研究一种求解这种具有几何结构杠杆效应的并行连接副的方法提高三维公差分析技术在复杂传动设备中的计算精度；目前，很少有相关文献针对其进行求解，大多数方法如雅克比旋量矩阵只能针对单一的串联尺寸链建立误差传递模型进行装配误差建模与分析，然而这种简化并联尺寸链，只考虑单一串联尺寸链的方法会导致最终的装配误差计算结果不精确；目前仅有的针对局部并联尺寸链的方法也只是对局部并行连接副公差重合区域进行交、并集运算；但是如果某些装配误差的传递与零部件的尺寸大小有关，即受零件几何结构影响的局部并联尺寸链就不是简单的交、并集运算可以解决的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种受几何结构影响的局部并联尺寸链误差获取方法，通过将具有两个连接副的并联尺寸链转化为一个尺寸链，即圆柱雅克比旋量模型，由此解决现有技术中难以准确计算装配体尺寸链传递过程中的并联尺寸链误差传递的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种受几何结构影响的局部并联尺寸链误差获取方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)针对轴在两个孔中的并联配合情况，将轴与两个孔并联配合等效为圆柱特征，并建立该圆柱特征相应的旋量T，由此实现所述并联配合的雅克比旋量模型的建立，其中，所述旋量T包括在以所述圆柱的中心为原点的空间坐标系XOY中，绕三个坐标轴的平移矢量参数和旋转矢量参数；

(b)根据轴与两个孔的配合情况，获取轴与两个孔配合中各自对应的接触点、分析点、以及该分析点的偏移大小和方向，根据分析点偏移方向划分所述雅克比旋量模型的类型；

(c)由所述圆柱雅克比旋量模型的类型中各个接触点和分析点的几何关系，求解并获取所述旋量T中平移矢量参数和旋转矢量参数的值，由此获得所述雅克比旋量模型，进而完成由两个并联尺寸链到一个尺寸链的转化。

进一步优选地，所述轴与两个孔的并联配合包括两种情况，一种为所述轴与两个孔配合后两端相应的分析点偏移方向相同，另外一种为所述轴与两个孔配合后两端相应的分析点偏移方向相反。

进一步优选地，在步骤(c)中，获取的所述旋量T优选采用下列表达式，

其中，所述轴与两个孔的配合中的两个孔分别为孔Ⅰ和孔Ⅱ，L₁是轴中心点到孔Ⅱ右端面的距离；L是孔Ⅰ和孔Ⅱ之间的距离；L₂是孔Ⅰ的左端面到孔Ⅱ左端面之间的距离，H₂是孔Ⅱ左右端面之间的距离，u₁是轴与左端孔配合的偏移大小，u₂是轴与右端孔配合的偏移大小。

进一步优选地，所述旋量T中绕所述圆柱的中心轴的平移参数和旋转参数的值均为0。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：