[发明专利]基于形心矢量和极小化的大型高速回转装备多级零部件不平衡量堆叠装配方法和装置

权利要求书

1.基于形心矢量和极小化的大型高速回转装备多级零部件不平衡量堆叠装配方法，其特征在于，所述大型高速回转装备多级零部件不平衡量堆叠装配方法为：

首先，建立单级转子的五参数轮廓测量模型；

然后，对所述五参数轮廓测量模型进行幂级数展开获得简化五参数轮廓测量模型；通过所述简化的五参数圆轮廓测量模型中估计单级转子偏心误差，获得单级转子偏心误差；

随后，利用所述单级转子偏心误差确定n级转子装配后由各级转子定位误差引起的偏心误差传递矩阵T_0-n和装配后由各级转子定位误差引起的第n级转子不平衡量；

最后，通过定位误差引入的不平衡量的矢量跌价获取舵机转子初始不平衡量，并利用遗传算法优化各级转子角向安装位置，获得各级转子角向最佳安装相位，实现多级转子初始不平衡量的优化和多级零部件不平衡量堆叠装配；

其中，所述五参数轮廓测量模型包含被测单级转子偏心误差、传感器测头偏移量、传感器测球半径、测量面倾斜误差及传感器倾斜误差；

所述大型高速回转装备多级零部件不平衡量堆叠装配方法的具体步骤包括：

步骤一：建立单级转子的五参数轮廓测量模型，所述五参数轮廓测量模型如下：

其中，i＝0,1,2,…n-1；ρ_i为传感器测头到测量回转中心的距离，e为转子偏心量，即偏心误差，θ_i为相对于回转中心的采样角度，α为转子偏心角，r为传感器测球半径，n为采样点数，r_i为拟合椭圆第i个采样点到几何中心的距离，Δr_i为转子表面加工误差，d为传感器测头偏移量；

步骤二：当偏心误差e相对于转子拟合椭圆短轴r₀存在e/r₀＜10^-3的关系时，将步骤一所述单级转子五参数轮廓测量模型通过幂级数展开，获得简化的五参数圆轮廓测量模型；所述简化的五参数圆轮廓测量模型表示为：

其中，ρ_i为传感器测头到测量回转中心的距离，e为偏心量，θ_i为相对于回转中心的采样角度，α为偏心角，r为传感器测球半径，r₀为拟合椭圆短轴，Δr_i为表面加工误差，d 为传感器测头偏移量，γ为回转轴线与几何轴线的夹角，β为几何轴线在测量平面上的投影与测量初始方向的夹角，n为采样点数；η_i为采样角度中间变量；ξ_i为椭圆短轴中间变量；χ表示为为传感器倾斜角；

步骤三：将实际测量的圆轮廓数据代入所述简化的五参数圆轮廓测量模型中，估计单级转子偏心误差，获得单级转子偏心误差；

步骤四：利用单级转子偏心误差n级转子装配后由各级转子定位误差引起的偏心误差传递矩阵T_0-n，所述偏心误差传递矩阵T_0-n表示为：

其中，p_i为第i级转子径向测量面圆心的理想位置向量；dp_i为第i级转子径向测量面圆心位置的加工误差向量；S_ri为第i级转子绕Z轴旋转θ_ri角度的旋转矩阵；S_r1为单位矩阵；

步骤五：利用单级转子偏心误差确定所述多级转子中各级转子定位、定向误差引起的第n级转子不平衡量，所述第n级转子不平衡量表示为：

其中，Ux_0-n为装配后第n级转子测量面在X轴方向上的不平衡量；Uy_0-n为装配后第n级转子测量面在Y轴方向上的不平衡量；m_0-n为装配后第n级转子的质量；p_i为第i级转子径向测量面圆心的理想位置向量；dp_i为第i级转子径向测量面圆心位置的加工误差向量；S_ri为第i级转子绕Z轴旋转θ_ri角度的旋转矩阵；S_r1为单位矩阵；S_xi为第i级转子基准平面绕X轴旋转θ_xi角度的旋转矩阵，则S_xi-1表示为第i-1级零部件基准平面绕X轴旋转θ_xi-1角度的旋转矩阵；S_yi为第i级转子基准平面绕Y轴旋转θ_yi角度的旋转矩阵，则S_yi-1表示为第i-1级零部件基准平面绕Y轴旋转θ_yi-1角度的旋转矩阵；

步骤六：将装配过程中由定位误差引入的不平衡量进行矢量相加，得到单级不平衡量，将各级转子不平衡量进行矢量叠加得到多级转子初始不平衡量，实现多级转子初始不平衡量的计算；

步骤七：利用遗传算法优化各级转子角向安装位置，即可得到各级转子角向最佳安装相位，实现多级转子初始不平衡量的优化和多级零部件不平衡量堆叠装配。