[发明专利]一种适用于航空发动机机匣同轴度检测和调整方法

权利要求书

1.一种适用于航空发动机机匣的同轴度检测和调整方法，其特征在于，该检测和调整方法包括以下步骤：

步骤一：测量和采集机匣各被测点相对于转台回转中心的位置坐标数据；

步骤二：通过最小二乘法对位置坐标数据拟合并计算得到机匣各零件位姿信息；

步骤三：根据步骤二的零件位姿信息进行同轴度调整；

所述步骤一中位置坐标数据的测量和采集过程如下：

将机匣装夹在回转测量台上，将三个以上的数字千分表安装在固定位置后转动转台，当旋转到固定角度时记录数字千分表的数据；在一次数据采集过程中，共得到多个数字千分表在多个方向上采集的数据；假定数字千分表为4个，千分表在水平面上对准转台中心轴线，并且假定一次测量中转台转到A、B、C、D、E、F这6个角度时记录千分表数据；4个数字千分表的高度分别为Z₁、Z₂、Z₃、Z₄，不装夹机匣时表压缩量为0时表头到基准轴线的距离分别为R₁、R₂、R₃、R₄；将机匣装夹在转台上，并将转台转动到E方向即240°方向时，4个表压缩量分别为R_1E′、R_2E′、R_3E′、R_4E′，其它方向同理；4个表在6方向总计测得24个压缩量数据；

以转台面上旋转中心点为原点，A方向即0°方向为X轴，B和C方向中间的90°方向为Y轴，旋转中心轴线即过原点垂直于转台面的轴为Z轴；建立XYZ坐标系后，根据已知的Z₁、Z₂、Z₃、Z₄、R₁、R₂、R₃、R₄和测得的24个压缩量转化为分别求出24个被测点在该坐标系中的坐标值，E₄到坐标系Z轴距离

R_4E＝R₄+R_4E′

E₄的X坐标值

X_4E＝R_4E×cos240°

E₄的Y坐标值

Y_4E＝R_4E×sin240°

E₄的Z坐标值即为Z₄，可得E₄(X_4E,Y_4E,Z₄)，并以相同方法求出其他23个测量点坐标；

在得到24个点坐标后，需要用最小二乘法分别拟合4个截面的轮廓并求出中心坐标，以Z₄高度对应的数字千分表所测的截面4为例，取该截面上六个测点A₄(X_4A,Y_4A,Z₄)、B₄(X_4B,Y_4B,Z₄)、C₄(X_4C,Y_4C,Z₄)、D₄(X_4D,Y_4D,Z₄)、E₄(X_4E,Y_4E,Z₄)、F₄(X_4F,Y_4F,Z₄)；因六点在同一高度上，所以被测面中心Z坐标是Z₄；可设平面椭圆方程

a₄x²+b₄xy+c₄y²+d₄x+e₄y+f₄＝0

根据通用的最小二乘法，可以根据六点坐标求出椭圆方程中a₄、b₄、c₄、d₄、e₄、f₄的值，再根据公式求出该截面中心坐标

可得中心坐标T₄(X₄,Y₄,Z₄)，同法可求所有被测截面中心坐标T₁(X₁,Y₁,Z₁)、T₂(X₂,Y₂,Z₂)、T₃(X₃,Y₃,Z₃)、T₄(X₄,Y₄,Z₄)；接着选择该四点对当机匣基准轴线进行拟合，同样使用最小二乘法，根据不同发动机的设计要求，可选择其中2个及2个以上中心点来拟合基准轴线，计算所得是2点连线所在直线，设空间直线方程

设

求偏导

即求

解方程可得机匣基准轴线参数方程系数，根据空间点到直线距离公式可求出4点到直线距离r₁、r₂、r₃、r₄，当r₁、r₂、r₃、r₄分别小于同轴度要求值的一半d₁、d₂、d₃、d₄时，即4点在同轴度最小包容区域内，机匣及其零部件同轴度满足要求；

当某一r_i大于同轴度要求值的一半时，即该点在同轴度最小包容区域外; 令Z＝Z_i带入直线方程求解直线上点Q_i(X_qi,Y_qi,Z_i),比较Q_i和被测面中心坐标T_i(X_i,Y_i,Z_i)，根据

可知在Z＝Z_i的水平面上，T_i在Q_i的θ方向上r_oi处，至此，根据24个表压缩量经数据处理后得到各被测截面中心坐标、机匣基准轴线方程，从而判断同轴度是否合格，并在不合格时计算出装配不合格的被测零件的偏移量和偏移方向。