[发明专利]一种基于四参数补偿的零部件公差分配方法及装置

说明书

本发明提出了一种基于四参数补偿的零部件公差分配方法及装置，考虑圆轮廓测量中的转子偏心误差、传感器测头偏移、传感器测球半径、回转轴线与几何轴线的夹角四个参数分量，建立了四参数圆轮廓测量模型；依据蒙特卡洛法生成随机数并绘制分布函数求出概率密度函数，得到接触面跳动与偏心误差的概率关系，实现单级转子公差分配。

技术领域

本发明属于机械公差分配技术领域，特别是涉及一种基于四参数补偿的零部件公差分配方法及装置。

背景技术

航空发动机作为人类工业皇冠上的明珠，集中体现了一个国家科技、工业和国防实力。随着我国大力发展航空业，对航空发动机性能的要求也不断提高。在追求研制更高推重比的航空发动机的同时，也要注重减小发动机自身的振动，以提高发动机性能，保证飞行安全。

减小发动机的振动是发动机研制过程中的重要目标。转子的装配质量对航空发动机的性能有着极大的影响，因此为了减小振动，需要在设计航空发动机转子公差分配上进行合理赋值。这样可以极大的提高发动机转子加工精度，降低加工成本。

目前常用的方法为首先优选出有效的零件装配顺序；其次，合理选择代加工配合件的定位件，确定配合件的数量和尺寸，并将这些部件彼此相对定位紧固在一起而形成装配件；最后，将各个单独零部件的统计尺寸公差确定为零部件的制造要求，利用此公差降低加工成本，并使得装配件满足尺寸公差要求。现有技术中还可以通过分析回转装备的径向和轴向测量面的定位及定向公差在装配中的传递过程,确定n级装备装配后的圆心坐标的传递关系,得到装配后装备偏心与各级装备定位、定向公差和旋转角度之间的关系；依据同轴度公差的目标函数，得到n级装备同轴度公差的概率密度，最终得到各级回转装备的径向偏心及轴向垂直度公差与最终多级装备同轴度公差的概率关系，实现大型高速回转装备公差的分配。

现有的方法均存在的问题在于：仅仅考虑了公差传递过程和公差的分配，并没有考虑单级转子圆轮廓的测量误差。圆轮廓的精密测量是实现单级转子同心度误差准确估计的前提和基础，其测量误差将在误差传递过程中被放大，极大的影响到公差分配。

发明内容

本发明目的是为了解决航空发动机转子圆轮廓测量精度低，装配同轴度低、装配质量差的问题，改善航空发动机的性能，提出了一种基于四参数补偿的零部件公差分配方法及装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种基于四参数补偿的零部件公差分配方法，建立零部件四参数圆轮廓测量模型，该模型包含被测零部件偏心误差、传感器测头偏移量、传感器测球半径和回转轴线与几何轴线的夹角四个参数；

所述四参数圆轮廓测量模型的测量方程为：

式中，ρ_i为传感器测头到测量回转中心的距离，e为被测零部件偏心误差，θ_i为相对于回转中心的采样角度，α为被测零部件偏心角，r为传感器测球半径，n为采样点数，r_i为拟合椭圆第i个采样点到几何中心的距离，Δr_i为零部件表面加工误差，d为传感器测头偏移量；

拟合椭圆第i个采样点到几何中心的距离r_i表示为：

式中，r₀为拟合椭圆短轴，为相对于几何中心的采样角度，β为几何轴线在测量平面上的投影与测量初始方向的夹角，γ为回转轴线与几何轴线的夹角；

当被测零部件偏心误差相对于零部件拟合椭圆短轴满足e/r₀＜10^-3时，所述测量方程通过幂级数展开，得到简化的四参数圆轮廓测量模型为：