[发明专利]一种高速旋转机械的同心度预测方法、系统及装置

权利要求书

1.一种高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，包括：

对获取的机械装置装配前各零件的跳动数据进行处理，得到各零件的真实跳动数据；

依据机械装置各零件的实体模型，建立实体和壳体的混合单元模型；

结合各零件的真实跳动数据，驱动节点坐标的移动，建立安装边的几何形貌；

模拟机械装置各零件的装配过程，获取各零件的变形数据，完成机械的同心度预测。

2.根据权利要求1所述的高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，所述对获取的机械装置装配前各零件的跳动数据进行处理的具体方法如下：

根据装配顺序选择各零件的装配前端为基准，使用旋转零件同心度精度测量装置，测得各零件在相应基准下前端、后端的端面跳动数据和径向跳动数据。

3.根据权利要求1或2所述的高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，所述得到各零件的真实跳动数据包括选取各零件前端实测的跳动数据，计算各零件的偏心量和偏心角作为测量误差，去除测量误差，得到各零件真实的跳动数据。

4.根据权利要求1的所述的高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，所述建立实体和壳体的混合单元模型，包括：为保证计算速度和分析精度，使用理想平行平面，将各个零件划分成装配区域和中间区域，装配区域采用三维实体单元划分网格，而中间区域则删除实体，通过被删除实体的表面建立壳单元模型，并进行网格划分；同时设置螺栓接触、端面接触和止口接触，完成混合单元模型的建立。

5.根据权利要求1的所述的高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，所述结合各零件的真实跳动数据，驱动节点坐标的移动，建立安装边几何形貌包括拟合各个测点下的真实跳动数据，得到止口的端跳曲线与径跳曲线；根据网格的划分程度，确定选取的节点个数，提取网格上相应位置的节点，添加真实跳动数据，驱动提取的相对应端面与止口配合面位置的节点的坐标的移动。

6.根据权利要求1的所述的高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，所述模拟机械装置各零件的装配过程，获取各零件的变形数据，包括对混合单元有限元模型的止口施加过盈量以模拟止口配合；使用不同的螺栓拧紧顺序模拟实际螺栓装配，同时确定装配批次，每个批次施加相应的螺栓预紧力；通过载荷步模拟真实装配情况，得到装配体的变形数据。

7.根据权利要求1所述的高速旋转机械的同心度预测方法，其特征在于，所述完成机械装置的同心度预测，包括：

设圆的中心坐标为(A，B)，半径为R，点i(x_i，y_i)到圆心的距离d_i为

d_i²＝(x_i-A)²+(y_i-B)²

其中，(x_i,y_i)为测量系统中第i个点的位置的坐标，x_i表示第i个点的横坐标，y_i表示第i个点的纵坐标，A、B、R的数值是通过对各零件的变形数据采取最小二乘法拟合进行确定；

点i到圆的距离l_i表示为

其中，a＝-2A、b＝-2B、c＝A²+B²-R²，需要从给定的数据点计算系数a、b和c；

为了拟合一个最佳圆，将函数g(a,b,c)最小化，如下:

其中，a、b和c为函数g(a,b,c)的自变量；

对函数g(a,b,c)分别对系数a,b,c进行部分微分，将每个偏导数设为零是最小化偏差平方的必要条件，得到三个联立方程:

其中，a、b、c的数值为

其中，

得到最佳拟合圆的圆心和半径:

最后同心度e和同心角θ为