[发明专利]一种两段轴的安装间隙快速计算方法

权利要求书

1.一种两段轴的安装间隙快速计算方法，其特征在于，由以下四个步骤组成：步骤1，获取几何设计参数和测点；

阶梯轴由细轴和粗轴组成，细轴和粗轴之间连接有一段过渡轴；

细轴的名义直径为d₁、名义长度为L₁；过渡轴的名义直径为d₂、名义长度为L₂；粗轴的名义直径为d₃、名义长度为L₃；

粗轴的名义直径d₃大于等于细轴的名义直径d₁；过渡轴的名义直径d₂小于细轴的名义直径d₁；

将细轴的轴线靠近测量坐标系的z轴，细轴的几何中心靠近测量坐标系的原点，并使得粗轴的几何中心在测量坐标系z轴上的投影是正值；

细轴的测点集为{p_i| p_i ={ x_i, y_i, z_i}, i=1,2,…,N₁}；粗轴的测点集为{p_i| p_i ={x_i, y_i, z_i}, i= N₁+1, N₁+2,…, N₁+N₂}；

对应的安装孔由细孔和粗孔组成，细孔和粗孔之间连接有一段过渡孔；

细孔的名义直径为d₁、名义长度为L₁；过渡孔的名义直径为D₂、名义长度为L₂；粗孔的名义直径为d₃、名义长度为L₃；

过渡孔的名义直径D₂大于细孔的名义直径d₁；

将细孔的孔线靠近测量坐标系的z孔，细孔的几何中心靠近测量坐标系的原点，并使得粗孔的几何中心在测量坐标系z孔上的投影是正值；

细孔的测点集为{p_i| p_i ={ x_i, y_i, z_i}, i= N₁+N₂+1, N₁+N₂+2,…, N₁+N₂+N₃}；粗孔的测点集为{p_i| p_i ={ x_i, y_i, z_i}, i= N₁+N₂+N₃+1, N₁+N₂+N₃+2,…, N₁+N₂+N₃+N₄}；

结束步骤1后进行步骤2；

步骤2，求各段孔、轴的拟合直径、拟合方位；

通过公式(1)求解细轴的最小外切圆柱半径r_1,M，并记录最优解[d_x,1,M, d_y,1,M, d_rx,1,M,d_ry,1,M]，其中，d_x, d_y, d_rx, d_ry是自由变量，分别表示沿x轴、y轴的平移和绕x轴、y轴的转动；细轴的x方向外切平移误差为- d_x,1,M、y方向外切平移误差为- d_y,1,M、x方向外切角度误差为- d_rx,1,M，并且，y方向外切转动误差为- d_ry,1,M；

(1)

通过公式(2)求解粗轴的最小外切圆柱半径r_3,M，并记录最优解[d_x,3,M, d_y,3,M, d_rx,3,M,d_ry,3,M]，其中，d_x, d_y, d_rx, d_ry是自由变量；粗轴的x方向外切平移误差为- d_x,3,M、y方向外切平移误差为- d_y,3,M、x方向外切角度误差为- d_rx,3,M，并且，y方向外切转动误差为-d_ry,3,M；

(2)

通过公式(3)求解细孔的最大内接圆柱半径R_4,m，并记录最优解[d_x,4,m, d_y,4,m, d_rx,4,m,d_ry,4,m]，其中，d_x, d_y, d_rx, d_ry是自由变量；细孔的x方向内接平移误差为- d_x,4,m、y方向内接平移误差为- d_y,4,m、x方向内接角度误差为- d_rx,4,m，并且，y方向内接转动误差为-d_ry,4,m；

(3)

通过公式(4)求解粗孔的最大内接圆柱半径R_6,m，并记录最优解[d_x,6,m, d_y,6,m, d_rx,6,m,d_ry,6,m]，其中，d_x, d_y, d_rx, d_ry是自由变量；粗孔的x方向内接平移误差为- d_x,6,m、y方向内接平移误差为- d_y,6,m、x方向内接角度误差为- d_rx,6,m，并且，y方向内接转动误差为-d_ry,6,m；

(4)

结束步骤2后进行步骤3；

步骤3，根据孔轴直径差预排除装配困难的零件；

首先，细轴和细孔间的最小间隙Δ_4-1,m按公式(5)计算；

(5)

如果细轴和细孔间的最小间隙Δ_4-1,m0，那么，认为该零件装配困难，结束计算；

然后，粗轴和粗孔间的最小间隙Δ_6-3,m按公式(6)计算；

(6)

如果粗轴和粗孔间的最小间隙Δ_6-3,m0，那么，认为该零件装配困难，结束计算；

步骤3结束后进行步骤4；

步骤4，依次按步骤4.1、步骤4.2求解孔轴间的最小综合间隙；

步骤4.1，通过公式(7)计算粗孔粗轴的最小综合缝隙Δ_6-3,4-1,m，其中，d_x,1, d_y,1, d_rx,1,d_ry,1和d_x,2, d_y,2, d_rx,2, d_ry,2是自由变量，d_x,1为轴零件沿x轴的平移，d_y,1为轴零件沿y轴的平移，d_rx,1为轴零件绕x轴的转动，d_ry,1为轴零件绕y轴的转动，d_x,2为孔零件沿x轴的平移，d_y,2为孔零件沿y轴的平移，d_rx,2为孔零件绕x轴的转动，d_ry,2为孔零件绕y轴的转动；

(7)

s.t.

其中，

步骤4.2，通过公式(8)计算细孔细轴的最小综合缝隙Δ_4-1,6-3,m，其中，d_x,1, d_y,1, d_rx,1,d_ry,1和d_x,2, d_y,2, d_rx,2, d_ry,2是自由变量；

(8)

s.t.

其中，

如果粗孔粗轴的最小综合缝隙Δ_6-3,4-1,m或细孔细轴的最小综合缝隙Δ_4-1,6-3,m大于0，那么轴零件可以安装到孔零件内；

步骤4结束后，评定结束。