[发明专利]一种考虑实际工况下的机械产品的运行精度预测方法

权利要求书

1.一种考虑实际工况下的机械产品的运行精度的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在每一个零件的配合特征上建立固有坐标系，并根据这些固有坐标系建立配合特征之间的变换矩阵，然后通过不同坐标系下的坐标转换来确定零件之间的传播偏差，从而获得装配体装配后的累计误差；

2)通过三种坐标系对装配过程中的关键几何特征进行建模，其中，三种坐标系分别为装配坐标系、零件坐标系和特征坐标系，通过这三种坐标系之间的相互联系、相互转换来定义装配过程和装配序列，并根据平面二维的尺寸公差给出平面二维的各分量变动范围，将各分量变动范围视为凸集；将三维公差的自参考特征和互参考特征同样视为凸集，并通过变动和约束所述三维公差的自参考特征和互参考特征，对三维公差建立数学模型；

3)获得机械产品的误差传播程度；

4)获得机械产品的运行精度。

2.如权利要求1所述的一种考虑实际工况下的机械产品的运行精度预测方法，其特征在于，步骤3)中，通过机械产品的几何位置偏差的叠加，最终获得误差传播程度，其中，所述几何位置偏差包括定位偏差和定向偏差，影响定位偏差的形位公差包括对称度、同轴度和位置度，影响定向偏差的形位公差包括垂直度、平行度和倾斜度。

3.如权利要求1所述的一种考虑实际工况下的机械装备的运行精度预测方法，其特征在于，步骤3)中，通过机械产品的几何形状偏差的叠加来获得误差传播程度，其中，所述几何形状偏差包括圆柱度、圆跳动、平面度、直线度和线面轮廓度。

4.如权利要求1所述的一种考虑实际工况下的机械装备的运行精度预测方法，其特征在于，步骤4)中计算机械产品运行精度振动强度和公差对运动轨迹偏差的综合影响q表示，具体过程如下：

4.1)构造点、特征和位置、方向的关系，具体如下：设点P位于特征S上，特征S的偏差为τ＝[α,β,γ,u,v,w]，特征S的形貌偏差为Δp_F，特征S实际位置为S′，点P的坐标为p＝[p_x,p_y,p_z]，点P的偏差为Δp＝[Δp_x,Δp_y,Δp_z]，点P的实际位置为P′，P′的坐标为p′＝[p_x′,p_y′,p_z＇]，则

Δp＝τ×R(p)+Δp_F (1)

Δp_x为点p在X方向的偏差，Δp_y为点p在Y方向的偏差，Δp_z为点p在Z方向的偏差,α,β,γ,u,v,w分别为特征S绕X、Y、Z方向上的平移和旋转偏差；

4.2)构建运动精度模型和计算运动位移偏差的关系：

传播偏差表示如下：

其中：分别为主定位面和辅助定位面的集成偏差，表示偏差向量从装配坐标系变换到偏差求解坐标系，ACS表示统一的装配坐标系，FCS表示各自的偏差求解坐标系；

4.3)构造定位系数和受力方向等外部因素和振动强度之间的关系，从而可以将力方向和振动强度集成到定位偏差中，具体过程如下：

4.3.1)获得机械产品运行精度的偏差平均值q_ave：采用蒙特卡洛方法循环R_n次，每次选择固定的受力方向和振动强度系数，随机生成公差，令每次求解的运行精度的要求偏差分别为q₁，q₂，…，q_i,…,q_Rn，则运行精度的偏差平均值q_ave为：

偏差平均值q_ave反映了设计公差、外力、振动对质量运行精度的综合作用效果；

4.3.2)获得机械产品运行精度的偏差绝对平均值q_abs：获取R_n次求解的运动精度的要求偏差q₁，q₂，…，q_i,…,q_Rn，则运行精度的偏差绝对平均值为q_abs：

4.3.3)获得公差对产品运动轨迹偏差的影响值：受力方向和振动强度系数固定，只保留一个配合间隙或非配合公差，循环R_n次求解的运行精度的要求偏差，对于公差T_m，令求解的运行精度的要求偏差分别为则公差T_m对运动轨迹偏差的影响值为：

4.3.4)获得公差T_m对产品运动轨迹偏差的影响权重：分别单独求解每一个配合间隙和非配合公差对运动轨迹偏差的影响值，每个配合间隙对运动轨迹偏差的影响分别为非配合公差对运动轨迹偏差的影响值为其中公差T_m的影响值为则公差T_m的影响权重如下：

4.3.5)获得公差和振动强度对运动轨迹偏差的影响：取V_vibrate为0～1任意数值，循环R_C次求解质量要求偏差，通过任意振动强度下的运行精度的偏差来分析振动强度和公差对运动轨迹偏差的综合影响q：

q_i表示V_vibrate取0～1任意值时的数值。