[发明专利]一种平面闭环精密杆系的装配精度预测方法

说明书

本发明公开了一种平面闭环精密杆系的装配精度预测方法，包括建立基本装配单元误差模型；确定平面精密杆系基准杆或基准结构，建立任意拓扑结构平面精密闭链杆系结构装配序列；按照杆系结构连接装配序列，将每步杆系的装配类型与步骤1中的基本装配单元误差模型进行匹配，并且进行误差计算；确定位姿误差，完成装配精度预测。解决了目前平面闭环精密杆系装配过程中存在由于“盲装”、“盲调”所导致的装配周期过长的问题。

技术领域

本发明属于平面精密杆系装配精度预测技术领域；具体涉及一种平面闭环精密杆系的装配精度预测方法。

背景技术

随着产品质量对于精度要求的提高，工程实践中精密机械产品的几何精度越来越受到重视。因此为了满足高精度要求以及实现精度准确预测，精密机械产品误差分析以及精度建模就显得极其重要。然而，平面闭环精密杆系机构结构复杂，具有多闭环、环约束耦合以及参数众多且高度非线性等特点，导致其精度建模相对复杂。

在航天领域有着广泛应用的板式卫星天线展开机构，其空间尺寸大，拓扑结构复杂，杆件之间利用铰链连接，属于典型的平面闭环精密杆系。在地面装配过程中，由于受到杆长误差、铰链间隙误差、锁定误差的影响，卫星天线指向精度难以满足设计要求。而为了保证卫星装配精度与服役性能，工程人员则需要再装配过程中进行杆长调整。因而为了实现精准定量调整，一种适用于展开机构装配精度预测的方法则显得尤为重要。

然而目前国内关于这方面的技术与文献少之又少，没有成熟或者现成方法可用于展开机构装配精度预测。为此提出一种适合于任意拓扑结构平面闭环杆系的装配精度预测方法，实现包括卫星天线展开机构在内的平面闭环精密杆系精准定量装调，从而解决由于“盲装”、“盲调”所引起的装调周期过长的工程问题。

发明内容

本发明提供了一种平面闭环精密杆系的装配精度预测方法，解决了目前平面闭环精密杆系装配过程中存在由于“盲装”、“盲调”所导致的装配周期过长的问题。

本发明的技术方案是：一种平面闭环精密杆系的装配精度预测方法，包括以下步骤：

步骤S1，建立基本装配单元误差模型；

步骤S2，确定平面精密杆系基准杆或基准结构，建立任意拓扑结构平面精密闭链杆系结构装配序列；

步骤S3，按照杆系结构连接装配序列，将每步杆系的装配类型与步骤1中的基本装配单元误差模型进行匹配，并且进行误差计算；

步骤S4，确定位姿误差，完成装配精度预测。

更进一步的，本发明的特点还在于：

其中步骤S1中基本装配单元误差模型包括单杆件连接误差模型、双杆件连接误差模型和多余杆件插入误差模型。

其中单杆件连接误差模型采用几何方法进行建模；得到单杆连接装配点装配位置误差为：其中δ_B和δ_A分别为装配点B和基准点A的位置误差，Γ_AB为单杆AB之间的间隙误差，为装配误差角，为装配点B的角度。

其中双杆件连接误差模型采用平面机构基本理论进行建模；得到的双杆连接装配点误差模型为：其中Δl＝[Δl_CD,Δl_EF]^T，δ_C和δ_E分别为基准点C和基准点E的位置误差，μ₁、μ₂、μ₃均为系数矩阵。

其中多余杆件插入误差模型采用刚度矩阵进行建模；得到的误差模型为其中为插入多余杆件杆长误差导致的节点位置误差，为基结构误差导致的节点位置误差。