(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210766936.X (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 李志敏　袁巍　刘涛　吴玉萍　 康贺贺　 (74)专利代理 机构 北京中创博腾知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11636 专利代理师 李梅 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) F01D 5/30(2006.01) (54)发明名称 一种考虑榫头-榫槽连接的叶片尺 寸链建模 方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑榫头 ‑榫槽连接的叶 片尺寸链建模 方法， 涉及航空部件装配偏差分析 技术领域， 该方法包括以下步骤： 步骤一： 建立叶 片尺寸链模型所需的关键几何要素的公差类型 以及公差值； 步骤二： 建立轮盘 ‑叶片各个关键几 何要素偏差的旋量模型； 步骤三： 考虑叶片 ‑轮盘 的榫连接 结构中榫头与榫槽匹配面众多； 将榫头 与榫槽的匹配连接形式作为一个接触副的等效 旋量模型； 步骤四： 利用雅克比 ‑旋量理论 建立叶 片‑轮盘结构的装配偏差分析模型。 本发明所述 的叶片尺寸链建模方法， 不仅可以用于装配后叶 尖初始状态下的位置偏差预测， 也可以用于叶片 任何位置的偏差分析。 该方法属于显式数学模 型， 具有简洁、 求 解效率高的特点。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 115033940 A 2022.09.09 CN 115033940 A 1.一种考虑榫头 ‑榫槽连接的叶片尺寸链建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 根据叶片与轮盘装配时的匹配关系以及实 际制造过程中的公差要求， 建立叶 片尺寸链模型 所需的关键几何要素的公差类型以及公差值； 步骤二： 基于小位移旋量理论表征各个关键几何要素的公差， 并建立轮盘 ‑叶片各个关 键几何要素偏差的旋量模型； 步骤三： 考虑叶片 ‑轮盘的榫连接结构中榫头与榫槽匹配面众多， 属于典型的复杂局部 多并联尺寸链； 将榫头与榫槽的匹配连接形式作为 一个接触副的等效旋量模型； 步骤四： 基于叶片 ‑轮盘各个关键几何要素与叶尖之间的空间位置关系， 以及尺寸链中 各个功能单元的旋量模型， 利用雅克比 ‑旋量理论建立叶片 ‑轮盘结构的装配偏差分析模 型； 基于该模型， 表征叶片在考虑与轮 盘榫连接下的初始装配偏差以及空间姿态预测。 2.根据权利要求1所述的考虑榫头 ‑榫槽连接的叶片尺寸链建模方法， 其特征在于， 所 述叶片尺寸链模型所需的关键几何要 素包括叶片榫头位置各个匹配面的轮廓度、 轮盘榫槽 位置各个匹配面的轮廓度和叶尖相对于叶根的位置度。 3.根据权利要求1所述的考虑榫头 ‑榫槽连接的叶片尺寸链建模方法， 其特征在于， 所 述步骤三中的具体步骤如下： 步骤1： 叶片 ‑轮盘装配体结构中榫头与榫槽匹配面形位偏差用小位移旋量表征， 即实 际偏差面相对于名义表面有x/y/ z三个方向上的平动偏差和沿x/y/ z方向的三个转动偏差； 步骤2： 在各个匹配面中心建立局部坐标系， 在各自坐标系内根据匹配面转动和平动偏 差， 建立各个榫连接匹配面的偏差平面方程； 步骤3： 计算叶根榫头与轮盘榫槽各个匹配面接触点之间相对于名义值在安装方向的 间隙量和过盈量； 步骤4： 将榫头与榫槽各个含偏差的匹配面中所相对应的过盈量进行排序， 并将过盈量 最大的前三个点所 形成的平面作为 榫头与榫槽装配的等效定位平面； 步骤5： 根据局部坐标系和全局坐标系之间的位置关系， 建立坐标系转换矩阵， 利用步 骤4中所确定的榫连接结构中等效定位面三个定位点， 基于坐标转换矩阵， 将该等效定位面 的定位点转变为全局坐标系下的点； 步骤6： 在全局坐标系下， 分别建立榫头与榫槽的等效定位面名义平面方程和含偏差后 的平面方程； 步骤7： 将步骤6中得到的定位面含偏差的平面方程与名义平面方程比较， 得到偏差平 面相对于名义等位面的角度偏差和位置偏差， 进而得到榫头榫槽连接等效等位面的旋量模 型。 4.根据权利要求3所述的考虑榫头 ‑榫槽连接的叶片尺寸链建模方法， 其特征在于， 步 骤3中计算过盈量中的点 为过盈点， 并将过盈点作为装配时的实际接触点。 5.根据权利要求1所述的考虑榫头 ‑榫槽连接的叶片尺寸链建模方法， 其特征在于， 利 用雅克比 ‑旋量理论所建立的叶片 ‑轮盘结构的装配偏差 分析模型中采用如下定义： 装配体 中各个零件或零件之间的几何特征要 素为功能单元； 内部功能单元位于单体零件内部的几 何特征要素， 它们之间存在彼此约束关系， 两两构成一个内部约束对， 简称内部副； 接触功 能单元， 位于不同零件连接特征上的几何要 素， 它们之 间存在直接或间接的接触关系， 两两 构成一个外部约束对， 简称接触副； 功能要求， 即封闭环的尺寸精度要求， 是最终装配完成权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115033940 A 2后的目标测量 量和控制量。 6.根据权利要求5所述的考虑榫头 ‑榫槽连接的叶片尺寸链建模方法， 其特征在于， 几 何特征要 素包括实体要素和虚拟要素； 其中， 圆柱体的柱面和端面特征为 实体要素， 圆柱回 转轴线为虚拟要素。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115033940 A 3