[发明专利]面向实际工况的装配误差获取方法

权利要求书

1.面向实际工况的装配误差获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立基于修正雅克比旋量模型的装配误差旋量模型，该装配误差旋量模型综合考虑零部件的尺寸公差与几何公差，并且提供装配误差计算模型的精度；

2)在进行有限元分析之前，对零部件表面进行离散化，以保证零部件的结合面的上、下接触面离散化后的节点坐标一一对应；

3)利用有限元软件加载温度场和应力场载荷，获得零部件表面变形情况；

4)提取步骤2)离散化后的表面节点坐标，代入步骤1)中的装配误差旋量模型中，获得每一节点受尺寸公差与几何公差下的装配误差，同时提取出步骤3)中对应表面对应节点的实际变形量，对相同节点的装配误差与实际变形进行叠加，从而得到面向实际工况的零部件表面变形；

5)对结合面的上、下接触面对应节点坐标变形相减，即可获得面向实际工况的表面真实装配误差，具体过程如下：

上接触面的子装配误差FR₁和下接触面的子装配误差FR₂分别为：

FR₁＝[0 0 w₁ α₁ β₁ 0] (一)

FR₂＝[0 0 w₂ α₂ β₂ 0] (二)

其中，[0 0 w₁]分别表示上接触面小位移旋量沿x轴，y轴，z轴三个方向的位移变量，[α₁β₁ 0]分别表示上接触面小位移旋量沿x轴，y轴，z轴三个方向的旋转变量；[0 0 w₂]分别表示下接触面小位移旋量沿x轴，y轴，z轴三个方向的位移变量，[α₂ β₂ 0]分别表示下接触面小位移旋量沿x轴，y轴，z轴三个方向的旋转变量；

上接触面的空间位置函数Z₁和下接触面的空间位置函数Z₂的表达式如下：

提取结合面的上、下接触面变形后同心圆节点坐标，并提取各个节点的(x,y)坐标且离散化等式(三)的上、下接触面；接着，与实际工况下变形表面离散化后的对应节点z坐标一一叠加，获得考虑实际工况和装配误差的表面各自的最终变动误差：

其中，Z₁是离散化后的上接触面的节点坐标矩阵；A_j为热、力耦合变形后上接触面离散化后的节点坐标矩阵；Z₂是下接触面节点坐标矩阵；A_f为热、力耦合变形后下接触面离散化后的节点坐标矩阵；A₁与A₂为考虑实际工况下的两个子装配体的误差矩阵；则实际工况下，由变形导致的装配间隙由如下公式可得：

A₁₂＝(A₂-A₁) (五)

其中A₁是上接触面考虑实际工况下的装配误差变形；A₂是下接触面考虑实际工况下的装配误差变形。

2.根据权利要求1所述的面向实际工况的装配误差获取方法，其特征在于，步骤1)中，所述装配误差旋量模型如式(六)：

其中FR是一个6×1功能要求的小位移旋量矩阵，[J]_FEi是6×n的雅克比矩阵；FEi是6×1的小位移旋量，i＝1,2...n，n表示功能元素的个数；S.t₁表示约束条件；V_i和C_i分别是第i个旋量的变动范围和约束条件，(u_i,v_i,w_i)分别表示小位移旋量沿x轴，y轴，z轴三个方向的位移变量，(u_i,v_i,w_i,α_i,β_i,γ_i)分别表示小位移旋量沿x轴，y轴，z轴三个方向的旋转变量。

3.根据权利要求1所述的面向实际工况的装配误差获取方法，其特征在于，步骤2)中，提取离散化表面同心圆节点坐标，这些节点变形组成的矩阵就是一个表面实际工况下的变形情况，配合面的矩阵表达式A_dk如式(七)：

其中，k是配合面的个数，k＝1,2；n是配合面的采样点个数，x_kj，y_kj和z_kj是第k个配合面上第j个采样点的坐标,j＝1,2...n，则提取表面变形节点后，可得到三维空间内结合面的上、下接触面的变形情况以及相对位置。