【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及行星滚柱丝杠公差优化设计领域，尤其涉及一种基于微位移旋量的行星滚柱丝杠误差优化方法、计算机程序产品、存储介质及终端。
技术介绍
1、行星滚柱丝杠是一种利用丝杠、滚柱、螺母间多对内外螺纹曲面互相啮合，通过输入轴回转带动螺母进行轴向位移的直线传动机构。行星滚柱丝杠具有高承载、高刚度、高精度、长寿命的技术特点，使其主要作为末端执行机构应用在精密传动领域。得益于高比功率、高单位密度功率特性，行星滚柱丝杠在高端装备全电化发展背景下有着极高的应用潜力，现广泛应用于智能汽车工业、自动化产线等行业领域。
2、面向机械产品的智能化装配误差分析与优化技术是替代传统机械产品公差设计的必然发展途径。作为当前产品加工制造前沿技术，精密装配误差分析与公差优化设计有着广阔应用潜力与显著经济效益。对于高精密行星滚柱丝杠，高精度、高性能挑战带来的严苛公差设计要求，致使关键零部件存在良率低、可靠性差、经济效益低、产品生产周期长等难点痛点，而现有分析方法无法满足复杂螺纹曲面空间装配位置关系对于微米级误差分析需求，即现有分析方法无法在行星滚柱丝杠尺寸、形位制造误差产生微小变动下开展误差分析与优化分析，关键公差设计困难。因此，如何在满足技术指标前提下，设计合理的复杂螺纹曲面尺寸公差值，是行星滚柱丝杠产品设计时必然关注的核心技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种基于微位移旋量的行星滚柱丝杠误差优化方法、计算机程序产品、存储介质及终端。
2、本专利
3、构建行星滚柱丝杠的零部件的微位移旋量模型；
4、根据微位移旋量模型计算理想位姿变换矩阵，并结合装配误差、制造误差建立误差传递累积模型；
5、以零部件加工成本目标函数、零部件质量损失目标函数、零部件公差敏感度目标函数作为评价目标，结合误差传递累积模型建立基于遗传算法进行公差优化的多目标公差优化分配模型。
6、在一示例中，所述微位移旋量模型中的微位移旋量τ表达式为：
7、
8、其中，转动分量平动分量δθx、δθy、δθz分别为零部件分别沿x轴、y轴、z轴的旋转矢量；δx、δy、δz分别为零部件分别沿x轴、y轴、z轴的的平移矢量。
9、在一示例中，所述理想位姿变换矩阵t表达式为：
10、
11、其中，td表示平移变换矩阵；tw表示角度变换矩阵；a、b、c分别为坐标变换时沿着x、y、z轴方向上的移动距离；α、β、γ分别为坐标变换时沿着x、y、z轴方向上的旋转角度。
12、在一示例中，考虑装配误差、制造误差的复合位姿变换矩阵t′为：
13、t′＝δt·t
14、
15、其中，δt表示制造误差下的位姿误差矩阵；t表示零部件理想位姿变换矩阵；δa、δb、δc分别表示分别沿x、y、z轴方向的微小移动量；δα、δβ、δγ分别表示分别绕x、y、z轴的微小转动量。
16、在一示例中，将装配传递过程通过理论位姿变换矩阵表示：
17、
18、其中，ti为第i个坐标系转换到第i+1个坐标系的理想位姿变换矩阵；ζn为零部件关键特征点在第n个局部坐标系中的名义位置矢量；zn为零部件关键特征点在全局坐标系中的名义位置矢量；代表经过n次装配后由装配尺寸链第一个零部件到第n个零部件形成的理论位姿变换矩阵。
19、在一示例中，所述误差传递累积模型表达式为：
20、
21、其中，t′i表示第i个组成环公差等级所对应的公差值；ti表示第i个坐标系转换到第i+1个坐标系的理想位姿变换矩阵；δti表示第i个坐标系转换到第i+1个坐标系的制造误差下的位姿误差矩阵；z′n表示装配传递过程中零部件关键特征点在全局坐标系中的名义位置矢量的误差传递累积量；ζn为关键特征点在第n个局部坐标系中的名义位置矢量。
22、在一示例中，所述多目标公差优化分配模型表达式为：
23、
24、
25、其中，f为适应度函数；ki为组成环的公差等级；c(ki)、wc(ki)分别为第i个组成环加工成本、质量损失及公差敏感度的目标函数；g为根据实际情况确定的待定函数，该函数为由c(ki)、wc(ki)构成的复合函数，g函数最终由加工工艺成熟度、加工设备稳定度以及设计要求难易度所共同决定；n为组成环数量；t′0为装配精度要求；λi为第i个组成环的传递系数；t′i为第i个组成环公差等级所对应的公差值；ti为第i个坐标系转换到第i+1个坐标系的理想位姿变换矩阵；li、mi分别为公差等级上下限。
26、需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
27、本专利技术还包括一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一示例或多个示例组合形成的所述误差优化方法的步骤。
28、本专利技术还包括一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述任一示例或多个示例组合形成的所述误差优化方法的步骤。
29、本专利技术还包括一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任一示例或多个示例形成的所述误差优化方法的步骤。
30、与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
31、本专利技术通过构建微位移旋量模型，描述零部件小偏差情况下几何变化；通过构建考虑装配误差、制造误差的误差传递累积模型，解释误差传递中公差映射规律；建立以零部件加工成本函数、零部件质量损失函数及零部件公差敏感度作为优化目标的公差优化分配模型，以此挖掘复杂构型传动件的零部件制造数据与成本关联规律；进一步结合遗传算法对公差优化分配模型进行求解，以确定最优化公差区间，实现成本-性能协同设计，解决了行星滚柱丝杠螺纹牙廓形貌变化引起的微位移对装配精度影响难以量化、关键公差设计困难、产品良率低的问题，实现了公差基于几何要素的制造成本优化，提高了精密行星滚柱丝杠装配良品率与生产效益。
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1.基于微位移旋量的行星滚柱丝杠误差优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述微位移旋量模型中的微位移旋量τ表达式为：
3.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述理想位姿变换矩阵T表达式为：
4.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，考虑装配误差、制造误差的复合位姿变换矩阵T′为：
5.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，将装配传递过程通过理论位姿变换矩阵表示：
6.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述误差传递累积模型表达式为：
7.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述多目标公差优化分配模型表达式为：
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述误差优化方法的步骤。
9.一种存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1-7任意一项所述误差优化方法的步骤。
10.一种终端，包括存储器和处
...【技术特征摘要】
1.基于微位移旋量的行星滚柱丝杠误差优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述微位移旋量模型中的微位移旋量τ表达式为：
3.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述理想位姿变换矩阵t表达式为：
4.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，考虑装配误差、制造误差的复合位姿变换矩阵t′为：
5.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，将装配传递过程通过理论位姿变换矩阵表示：
6.根据权利要求1所述误差优化方法，其特征在于，所述误差传递累积模型表达式...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴贵成，吴翰林，谯进生，李川渠，唐彬彬，
申请(专利权)人：四川航天烽火伺服控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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