[发明专利]一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法

权利要求书

1.一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以圆柱中心线为z轴建立局部坐标系，在局部坐标系中表示圆柱中心线的位置度公差域，并建立圆柱轴线在位置度公差约束下的矢量方程；

S2：根据圆柱轴线在位置度公差约束下的矢量方程，推导出圆柱中心线的位置度公差域中各矢量的约束方程；

S3：在位置度公差约束下，推导出圆柱中心线的位置度公差域中各矢量的变动范围；

S4：以圆柱中心线为y轴建立局部坐标系，在局部坐标系中表示圆柱中心线的位置度和方向构成的组合公差，并推导出最终在组合公差的约束下各矢量的变动范围；

S5：分析圆柱轴孔配合的类型，基于间隙配合的圆柱轴孔配合类型推导出各方向矢量之间的相互约束方程和变动范围，构建最终的圆柱轴孔配合的旋量模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S1中，圆柱特征包括圆柱表面和圆柱中心线两种几何要素，其中圆柱表面受到尺寸公差和形状公差的约束，圆柱轴线则受到位置度公差和方向公差的约束。

3.根据权利要求1所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S1中，圆柱轴线在位置度公差约束下的矢量方程如下：

其中，C_t为公差域的单位方向矢量，C_t＝[0 0 l]^T，l为圆柱特征的长度；C_OP为P点的位置矢量，C_OP＝[u+β·z v+α·z z]^T，u、v、α、β均为变化矢量，P为公差域内任意一点，点O为局部坐标系原点，z为圆柱特征上P点在轴线方向上的距离；T_Pos为圆柱特征的位置度公差。

4.根据权利要求3所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S2中，圆柱中心线的位置度公差域中各矢量的约束方程如下：

5.根据权利要求4所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S3中，圆柱中心线的位置度公差域中各矢量的变动范围如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S4中，组合公差包括位置度公差和平行度公差。

7.根据权利要求5所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S4中，在组合公差的约束下各矢量的变动范围如下：

其中，T_PRA为圆柱特征的平行度公差。

8.根据权利要求7所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S5中，圆柱轴孔配合的类型即圆柱之间的轴孔配合类型，包括间隙配合、过盈配合和过渡配合。

9.根据权利要求8所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：两圆柱体间隙配合时，配合公差量为：

T＝D+t₁-d+t₂

其中，D±t₁为孔的直径，d±t₂为轴的直径；

各方向矢量之间的相互约束方程和变动范围分别如下：

10.根据权利要求9所述的一种基于旋量模型的轴孔配合公差建模方法，其特征在于：在所述步骤S5中，最终的圆柱轴孔配合的旋量模型如下：