[发明专利]一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法

权利要求书

1.一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将配合面A与配合面B中实测点坐标置于同一三维直角坐标系下，使得装配路径与三维直角坐标系的Z轴平行；通过求解最小平移距离的算法，求出配合面A与配合面B发生初次接触时所需的装配方向上的位移量d，即最近距离d；求出配合面A与配合面B发生初次接触时所需的装配方向上的位移量d中的具体方法如下：

首先将配合面A与配合面B中的实测范围按照X坐标和Y坐标等距等坐标划分网格，其中网格宽度等于两倍到三倍的相邻实测点间距并且上下配合面的网格的坐标与网格序号对应，网格位置配合面特征由网格内实测点特征代替；然后逐点计算配合面B中实测点到配合面A中的对应位置的网格中的所有实测点的直线距离，并且将网格内的最小直线距离值以及所对应的点序存入直线距离数组；最后将所有直线距离通过归并排序算法计算出最小直线距离，即为配合面A与配合面B发生初次接触时所需的装配方向上的位移量d；

步骤2：通过固定配合面A，将配合面B沿着装配方向平移最近距离d实现装配过程中的初次接触，并且更新配合面B实测点的坐标；通过搜索接触点坐标算法求出初次接触时的接触点坐标，并存储到初次接触坐标点点集；通过搜索接触点坐标算法求出初次接触时的接触点坐标中的具体方法如下：

首先遍历直线距离数组，将配合面A与配合面B中距离等于位移量d的点的点序取出并且存入初次接触坐标点点集；然后以初次接触坐标点点集中的点序为索引，查找出实测点坐标数组中对应点序的坐标，即为配合面A与配合面B初次接触时的接触点坐标；

步骤3：通过切片求解法确定发生第二次接触的旋转基点、旋转轴以及旋转角度；根据第二次接触的旋转信息，将配合面B根据旋转信息旋转实现第二次接触，并且将此时配合面B中实测点坐标更新；最后将接触点坐标存储到第二次接触坐标点点集；通过切片求解法确定发生第二次接触的旋转基点、旋转轴以及旋转角度中的具体方法如下：

首先遍历初次接触坐标点点集并且选取一个初次接触点作为旋转基点N，即为当前旋转基点；

然后在每取出一个旋转基点N的基础上，遍历配合面A与配合面B的实测点集并且选取一个实测点作为另一个基点M；过两基点构造垂直于直角坐标系中XOY平面的平面；以无穷小值为宽度，用构造平面将配合面A与配合面B划分出的线型片状细条，即为示例切片；计算并存储示例切片在XOY平面内投影直线的斜率k以及截距b；然后过基点N，构造一条斜率为-1/k并且平行于直角坐标系XOY平面的直线作为旋转轴，即为当前旋转轴；

以示例切片在XOY平面内投影直线的斜率k为斜率，遍历配合面A与配合面B上所有实测点并且将配合面A和配合面B按照经过的不同实测点划分为切片；计算旋转轴与切片的交点坐标为切片的当前旋转点；将同一切片经过的实测点与当前旋转点的三维坐标转化为同一坐标系下的二维坐标；然后以当前旋转点为圆心，以当前旋转点到切片内各个实测点的直线距离为半径，形成的圆形轨迹即为实测点发生旋转时的旋转轨迹；根据半径以及圆形轨迹的大小关系确定各个切片内实测点旋转后的落点范围，若实测点旋转后的落点位于实测点m与实测点n之间，则根据实测点m与实测点n的坐标拟合出两点之间的配合面形态；通过拟合出的两点之间的配合面形态以及该实测点的圆形旋转轨迹，两者交点即为装配过程中实测点的落点位置；根据当前旋转点坐标(X₀，Y₀)、实测点坐标(X₁，Y₁)与对应落点坐标(X₂，Y₂)，通过即可获得两点之间劣弧所对应的圆心角；由于旋转过程中各个点旋转的圆心角相同，将同一切面上的所有实测点旋转的圆心角通过归并算法排序得出的片内最小圆心角即为此切面不发生形变与入侵的最小旋转角，即为当前旋转角度；

步骤4：以第二次接触所产生的接触点集中任意两个接触点组成的旋转轴为基础，通过切片求解法得出第三次接触的最小旋转角度；根据第三次接触的旋转信息，将配合面B根据旋转信息旋转实现第三次接触，并且将此时配合面B中实测点坐标更新；将接触点坐标存储到第三次接触坐标点点集；最后将第三次接触坐标点点集整体作为一条记录存储到结果集中；通过切片求解法得出第三次接触的最小旋转角度中的具体方法如下：

首先根据已知固定旋转轴求出旋转轴信息；然后根据旋转轴信息，用切片求解法将配合面A与配合面B划分为各个切片；最后根据每个切片的当前旋转点与实测点的信息，求出第三次接触的最小旋转角度；

步骤5：以上次接触所产生的所有接触位置中任意两个接触点之间的连线为旋转轴，根据切片求解法得出的旋转信息，旋转得到新接触点集记录后，将非冗余记录存储到结果集中；重复步骤5，直至无新的接触点产生，停止重复。

2.根据权利要求1所述的含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法，其特征在于，步骤5中，将非冗余记录存储到结果集中的具体方法如下：

首先遍历结果集，判断是否存在点序组合与记录非冗余记录的结果集重合：若不存在，将当前记录加入记录非冗余记录的结果集；若存在，将结果集中记录所对应的配合面B上接触点的坐标与当前记录中接触点的坐标比较是否重合：若重合，舍弃该条记录，若不重合，将该条记录加入记录非冗余记录的结果集。