[发明专利]一种轴孔动态装配过程中的装配参数优化方法

说明书

本发明公开了一种轴孔动态装配过程中的装配参数优化方法，包括以下步骤：步骤一，对待装配的轴和孔的几何形貌进行参数化表征；步骤二，设定轴和孔装配评价指标；步骤三，根据轴和孔的几何形貌设定轴孔装配的约束条件；步骤四，以评价指标为最优化问题的目标函数，在轴孔装配的约束条件下求解最优的装配参数，本发明能够根据轴孔局部形貌，精确定量地计算装配位姿、装配角度和装配方向，给出实际装配工艺指导。

技术领域

本发明属于装配参数优化的技术领域，具体涉及一种轴孔动态装配过程中的装配参数优化方法。

背景技术

轴孔连接是机械系统中常用的连接方式，轴孔装配的对象为轴孔零件，轴孔类零件的典型特征是圆柱，目前的几何尺寸和公差(GDT)标准规定，圆柱形制造零件的几何形状应根据其圆度、直线度、圆柱度和直径来表征。但是，此标准使用最大峰谷值来定义形式误差，这是一个非常简单的几何描述，并不能真实表征零件的真实几何形貌，所以此标准下轴孔装配过程中存在诸多问题。例如轴孔装配进入方向不匹配、轴孔方向装偏，轴孔径向位移，装配相对角度偏差等导致匹配度差、装配过程表现为装配干涉装配不顺利。轴孔装配是一个动态过程，在装配过程中随着装配深度L的变化，也会引起装配位姿不匹配的情况。这些问题最终不仅仅表现为装配过程干涉，降低装配效率，还会导致轴孔接触不均匀，干涉情况强制装配导致零件破损，最终会导致装配精度不高、精度保持性差等问题。因此研究轴孔装配意义重大。

目前国内外研究中，仅有方法为基于传统公差方法，将公差分级轴孔公差等级分组，进行分组选配提高装配精度，由于公差并不能表征轴孔详细几何特征，因此这种方法不能表征实际装配特征、无法表达实际装配状态和不能求解最优装配方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轴孔动态装配过程中的装配参数优化方法，能够根据轴孔局部形貌，精确定量地计算装配位姿、装配角度和装配方向，给出实际装配工艺指导。

实现本发明的技术方案如下：

一种轴孔动态装配过程中的装配参数优化方法，包括以下步骤：

步骤一，对待装配的轴和孔的几何形貌进行参数化表征；

步骤二，设定轴和孔装配评价指标；

步骤三，根据轴和孔的几何形貌设定轴孔装配的约束条件；

步骤四，以评价指标为最优化问题的目标函数，在轴孔装配的约束条件下求解最优的装配参数。

进一步地，根据轴和孔之间间隙分布的均匀性设定轴和孔的装配评价指标。

进一步地，所述评价指标的表达式为：

其中，θ和z分别为轴和孔所在的柱坐标系的坐标值，r₁(θ,z)表示由θ和z所确定的轴上某点的半径值，r₂(θ,z)表示由θ和z所确定的孔上某点的半径值，σ为微小量，H表示轴的轴向尺寸，f(x)为满足/f′(x)0,f″(x)0条件的函数表达式。

进一步地，所述评价指标的表达式为：

其中，θ和z分别为轴和孔所在的柱坐标系的坐标值，r₁(θ,z)表示由θ和z所确定的轴上某点的半径值，r₂(θ,z)表示由θ和z所确定的孔上某点的半径值，σ为微小量，H表示轴的轴向尺寸。

进一步地，采用修正高斯骨干差分进化算法进行最优化问题的计算。

附图说明

图1为实际装配中的孔轴配合切面图。

图2(a)为本发明进行轴孔装配的轴的示意图。

图2(b)为本发明进行轴孔装配的孔的示意图。