[发明专利]一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法

说明书

本发明公开了一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，获取端齿连接结构的齿面点云数据，并根据点云数据确定端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点；根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离；根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角；选择平面倾角的最小值对应的安装角度，作为端齿连接结构的安装角度；本发明实施例通过获取齿面点云数据，可以实现准确地模拟端齿连接结构，通过轴向偏移距离以及平面倾角的确定，可以客观地比较每个安装角度下端齿连接结构装配后的跳动偏差结果，进而可以通过装配后的跳动偏差结果来选择理想的安装角度。

技术领域

本发明属于航空发动机转子装配技术领域，尤其涉及一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法。

背景技术

端齿连接结构广泛应用于航空发动机压气机转子中，航空发动机多级转子端齿连接结构装配质量与航空发动机的工作性能与安全性密切相关；在高转速、高温、高压的工作环境中，转子连接结构会发生剧烈振动，振动会加快零件疲劳，缩减发动机的使用寿命。如图1所示，端齿连接结构由两个端齿组成，即凸齿盘20和凹齿盘30，二者相互配合使用。

目前，圆弧端齿-螺栓连接结构在装配过程中，通常通过在端齿连接结构的周向上间隔设置多个连接螺栓来实现凸齿盘20和凹齿盘30之间的连接，且在凸齿盘20和凹齿盘30上均周向开设有多个螺栓孔，二者的安装角度，通常指的是二者的螺栓孔的位置对应关系，如凸齿盘20的一号螺栓孔与凹齿盘30上的几号螺栓孔向对应。

在安装过程中，部分机型根据工人经验选择安装角度，也有部分机型有指定唯一的安装角度。但是，根据工人经验试装的一次装配合格率低，所以导致装配效率低下，且会导致装配后的端面跳动偏差的随机性，没有实现装配偏差的定性定量的优化。

随着行业对航空发动机性能的要求越来越高，传统安装工艺已不能满足对发动机的高效率、高合格率、高性能和高可靠性的要求，转子装配要向高精、高效、高可靠性的数字化装配迈进。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，可以在安装前预测出最优安装角度，以避免多次试装，提高安装效率。

本发明采用以下技术方案：一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，包括以下步骤：

获取端齿连接结构的齿面点云数据，并根据点云数据确定端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点；

根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离；

根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角；

选择平面倾角的最小值对应的安装角度，作为端齿连接结构的安装角度。

进一步地，根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离包括：

计算端齿连接结构的凹齿盘中每个槽的两个齿面表征点之间的第一距离，以及端齿连接结构的凸齿盘中每个齿的两个齿面表征点之间的第二距离；

根据第一距离和第二距离计算端齿连接结构的啮合齿槽的周向位移；

根据啮合齿槽的周向位移计算啮合齿槽的轴向偏移距离。

进一步地，根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角包括：

计算每个啮合齿槽的轴向间隙；

根据轴向间隙选择实际啮合齿槽的相位；

根据实际啮合齿槽的相位确定啮合平面；

根据啮合平面计算端齿连接结构的平面倾角。

进一步地，根据啮合平面计算端齿连接结构的平面倾角包括：