工程機械裝配偏角誤差分析方法研究

張 慧，于文強，蔡言鋒

（盤錦職業技術學院，遼寧 盤錦 124000）

1 工程機械裝配偏角誤差分析方法

工程機械在裝配過程中，受各種外界因素的影響，會產生一定的裝配偏角，此次提出將編碼器應用到工程機械裝配偏角誤差分析中，形成一種具有較低收斂度的工程機械裝配誤差分析方法。首先利用編碼器的光柵掃描功能測量工程機械裝配數據，然后將測量到的光信號數據帶入到色散方程中，求出工程機械裝配偏角，以此實現了對工程機械裝配偏角誤差分析。

1.1 確定工程機械裝配偏角

工程機械裝配的精度是受眾多復雜因素共同影響的，其中包括機械各部件的尺寸誤差、機械安裝偏心誤差、機械傾角回轉誤差、裝配工具誤差等。在工程機械軸系的安裝過程中，受到各種外界因素影響產生裝配運動誤差，其誤差形式主要以偏角誤差為主，并且工程機械裝配偏角誤差成非線性特征，具有一定的分析難度，所以此次結合工程機械裝配誤差分析需求，利用編碼器對工程機械裝配偏角進行誤差分析[1]。編碼器具有高精度的光柵刻優點，將編碼器作為工程機械裝配偏角測量工具，其測量表現主要以光柵做圓周運動為主。首先將編碼器的掃描光柵和基本光柵的柵距設置成為相同數值，具體參數要根據工程機械的軸系特征[2]。將掃描光柵和基本光柵保持一定的夾角，利用光學的窄縫效應，當編碼器對工程機械裝配夾角進行測量時，會形成移動的莫爾條紋，通過編碼器光電池對莫爾條紋進行光電轉換，使光線轉化為正弦的光電信號，且得到的掃描信號沒有高次諧波，將其進行高倍頻細分，從而形成周期很小、分辨率較高的輸出信號，以此完成了對工程機械裝配偏角的確定。

1.2 色散方程計算裝配誤差偏角

根據編碼器測量到的工程機械裝配偏角光信號，運用色散方程求出工程機械裝配偏角，其計算方程式如下所示：

公式（1）中，a為光柵的晶體常量；b為編碼器吸收能帶有關常量；c為光柵媒質的吸收波長；d為光信號波長修正項；λ代表工程機械裝配常量，通常情況下λ取值1330nm。

1.3 裝配誤差偏角與合理偏角對比分析

然后對編碼器測量到的每一個光柵面進行光學計算，計算公式為：

公式（2）中，θ1為1光在各個水平線的夾角；θ2為2光在各面與水平線的夾角；L為水平上的距離；d為入射點到編碼器光軸的距離。當正向通光時，出光光線與編碼器光軸的夾角為：

然后將其與工程機械裝配合理偏角進行比較，以此可以計算出工程機械裝配偏角誤差的大小，為裝配偏角調整提供準確依據。

2 實驗

此次根據工程機械裝配偏角誤差分析要求，設計了一個分析方法，為了證明設計的方法是否能夠實現工程機械裝配偏角誤差分析，設計一組對比實驗，對比對象對傳統分析方法。此次實驗通過仿真生成一條工程機械裝配運動軌跡，下表為此次實驗仿真參數表。

表1 實驗仿真參數設置表

此次實驗分別運用兩種分析方法對工程機械裝配偏角誤差進行10次分析，運用仿真軟件隨機生成10條工程機械裝配運動軌跡，對比兩種分析方法的收斂度。下圖為此次實驗兩種方法收斂度測試圖。

從圖中可以看出，兩種分析方法剛開始收斂度值不穩定，是由于各項裝配參數初始值具有較高的不確定性，隨著分析次數的增加，兩種方法收斂度趨于穩定，但是此次設計的方法比傳統方法收斂度小將近0.02，傳統方法收斂度值穩定在0.03，而此次設計的方法收斂度值穩定在0.01，所以實驗證明了此次提出的方法具有較低的收斂度，可以較好的滿足工程機械裝配偏角誤差分析需求。

圖1 兩種方法收斂度測試圖

3 結語

此次利用光學原理，將工程機械裝配過程中產生的參數進行分析，形成一種工程機械裝配偏角誤差分析方法。由于研究時間及個人能力有限，雖然此次在工程機械裝配偏角誤差分析方法研究中取得了一定的研究成果，但是由于該方法未經過大量實踐操作，可能還存在一些不足之處，還需要在今后實際操作過程中對其進行不斷完善和優化，以此為工程機械裝配提供合理的指導，體現出該方法的應用價值。