一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，获取端齿连接结构的齿面点云数据，并根据点云数据确定端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点；根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离；根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角；选择平面倾角的最小值对应的安装角度，作为端齿连接结构的安装角度；本发明专利技术实施例通过获取齿面点云数据，可以实现准确地模拟端齿连接结构，通过轴向偏移距离以及平面倾角的确定，可以客观地比较每个安装角度下端齿连接结构装配后的跳动偏差结果，进而可以通过装配后的跳动偏差结果来选择理想的安装角度。想的安装角度。想的安装角度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法


[0001]本专利技术属于航空发动机转子装配
，尤其涉及一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法。

技术介绍

[0002]端齿连接结构广泛应用于航空发动机压气机转子中，航空发动机多级转子端齿连接结构装配质量与航空发动机的工作性能与安全性密切相关；在高转速、高温、高压的工作环境中，转子连接结构会发生剧烈振动，振动会加快零件疲劳，缩减发动机的使用寿命。如图1所示，端齿连接结构由两个端齿组成，即凸齿盘20和凹齿盘30，二者相互配合使用。
[0003]目前，圆弧端齿
‑
螺栓连接结构在装配过程中，通常通过在端齿连接结构的周向上间隔设置多个连接螺栓来实现凸齿盘20和凹齿盘30之间的连接，且在凸齿盘20和凹齿盘30上均周向开设有多个螺栓孔，二者的安装角度，通常指的是二者的螺栓孔的位置对应关系，如凸齿盘20的一号螺栓孔与凹齿盘30上的几号螺栓孔向对应。
[0004]在安装过程中，部分机型根据工人经验选择安装角度，也有部分机型有指定唯一的安装角度。但是，根据工人经验试装的一次装配合格率低，所以导致装配效率低下，且会导致装配后的端面跳动偏差的随机性，没有实现装配偏差的定性定量的优化。
[0005]随着行业对航空发动机性能的要求越来越高，传统安装工艺已不能满足对发动机的高效率、高合格率、高性能和高可靠性的要求，转子装配要向高精、高效、高可靠性的数字化装配迈进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，可以在安装前预测出最优安装角度，以避免多次试装，提高安装效率。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，包括以下步骤：
[0008]获取端齿连接结构的齿面点云数据，并根据点云数据确定端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点；
[0009]根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离；
[0010]根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角；
[0011]选择平面倾角的最小值对应的安装角度，作为端齿连接结构的安装角度。
[0012]进一步地，根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离包括：
[0013]计算端齿连接结构的凹齿盘中每个槽的两个齿面表征点之间的第一距离，以及端齿连接结构的凸齿盘中每个齿的两个齿面表征点之间的第二距离；
[0014]根据第一距离和第二距离计算端齿连接结构的啮合齿槽的周向位移；
[0015]根据啮合齿槽的周向位移计算啮合齿槽的轴向偏移距离。
[0016]进一步地，根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角
包括：
[0017]计算每个啮合齿槽的轴向间隙；
[0018]根据轴向间隙选择实际啮合齿槽的相位；
[0019]根据实际啮合齿槽的相位确定啮合平面；
[0020]根据啮合平面计算端齿连接结构的平面倾角。
[0021]进一步地，根据啮合平面计算端齿连接结构的平面倾角包括：
[0022]计算啮合平面的法向量；
[0023]根据啮合平面的法向量和理想啮合平面的法向量计算平面倾角。
[0024]进一步地，根据实际啮合齿槽的相位确定啮合平面包括：
[0025]根据啮合齿槽的相位确定齿面表征点；
[0026]根据齿面表征点确定啮合平面。
[0027]进一步地，根据点云数据确定端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点包括：
[0028]根据点云数据进行曲面拟合，得到拟合齿面；
[0029]确定拟合齿面与其对应的节平面相交的空间曲线；
[0030]在空间曲线选择齿面表征点；其中，每个齿面表征点与端齿连接结构轴线上同一点的距离均相等。
[0031]进一步地，在空间曲线选择齿面表征点包括：
[0032]以端齿连接结构的轴线为轴线、以R为半径确定圆柱面；其中，R
min
≤R≤R
max
，R
min
为端齿连接结构的内径，R
max
为端齿连接结构的外径；
[0033]以圆柱面与每条空间曲线的交点为齿面表征点。
[0034]进一步地，齿面点云数据通过的采集方式为：
[0035]采用自由扫掠算法实现端齿连接结构中单个齿的齿面特征点的坐标采集。
[0036]本专利技术的另一种技术方案：一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化装置，包括以下步骤：
[0037]获取模块，用于获取端齿连接结构的齿面点云数据，并根据点云数据确定端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点；
[0038]计算模块，用于根据齿面表征点计算端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离；
[0039]确定模块，用于根据轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角；
[0040]选择模块，用于选择平面倾角的最小值对应的安装角度，作为端齿连接结构的安装角度。
[0041]本专利技术的另一种技术方案：一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法。
[0042]本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例通过获取齿面点云数据，可以实现准确地模拟端齿连接结构，通过轴向偏移距离以及平面倾角的确定，可以客观地比较每个安装角度下端齿连接结构装配后的跳动偏差结果，进而可以通过装配后的跳动偏差结果来选择理想的安装角度。
附图说明
[0043]图1为现有技术中端齿连接结构的结构示意图；
[0044]图2为本专利技术实施例中端齿连接结构的点云数据的扫描路径示意图；
[0045]图3为本专利技术实施例中齿面表征点的选择示意图；
[0046]图4为本专利技术一个实施例中单对齿槽的齿面偏差示意图；
[0047]图5为本专利技术另一个实施例中单对齿槽的齿面偏差示意图；
[0048]图6为本专利技术实施例中平面倾角与理想平面倾角对比示意图。
[0049]其中：10.轴向端面；20.凸齿盘；30.凹齿盘；40.装配基准面。
具体实施方式
[0050]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0051]航空发动机圆弧端齿连接结构包括：凹齿圆弧端齿和凸齿圆弧端齿，在本专利技术实施例中，凹齿圆弧端齿简称凹齿盘30，凸齿圆弧端齿简称凸齿盘20，本专利技术实施例中，如图1所示，在装配凹齿盘30和凸齿盘20时，选择凹齿盘30固定不动，且将其命名为装配基准盘，其底面所在平面为装配基准面40，选择凸齿盘20作为活动齿盘，命名为装配盘，其上表面所在表面命名为轴向端面10。
[0052]本专利技术实施例的一种考虑齿面形貌的端齿连接结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，包括以下步骤：获取端齿连接结构的齿面点云数据，并根据所述点云数据确定所述端齿连接结构中每个齿面的齿面表征点；根据所述齿面表征点计算所述端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离；根据所述轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角；选择所述平面倾角的最小值对应的安装角度，作为所述端齿连接结构的安装角度。2.如权利要求1所述的一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，根据所述齿面表征点计算所述端齿连接结构中啮合齿槽的轴向偏移距离包括：计算所述端齿连接结构的凹齿盘中每个槽的两个齿面表征点之间的第一距离，以及所述端齿连接结构的凸齿盘中每个齿的两个齿面表征点之间的第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离计算所述端齿连接结构的啮合齿槽的周向位移；根据所述啮合齿槽的周向位移计算所述啮合齿槽的轴向偏移距离。3.如权利要求2所述的一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，根据所述轴向偏移距离确定每个安装角度对应的端齿连接结构的平面倾角包括：计算每个所述啮合齿槽的轴向间隙；根据所述轴向间隙选择实际啮合齿槽的相位；根据所述实际啮合齿槽的相位确定啮合平面；根据所述啮合平面计算所述端齿连接结构的平面倾角。4.如权利要求3所述的一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，根据所述啮合平面计算所述端齿连接结构的平面倾角包括：计算所述啮合平面的法向量；根据所述啮合平面的法向量和理想啮合平面的法向量计算所述平面倾角。5.如权利要求3或4所述的一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，根据所述实际啮合齿槽的相位确定啮合平面包括：根据所述啮合齿槽的相位确定齿面表征点；根据所述齿面表征点确定啮合平面。6.如权利要求5所述的一种考虑齿面形貌的端齿连接结构装配安装角度优化方法，其特征在于，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙惠斌，孙帅，屈鑫，马腾，张噟之，王昱景，董世煌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：