CN112668090B - 一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法 - Google Patents

Abstract

一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法。本发明本发明通过对飞附机匣的六根伸缩杆的调整量进行分析，得到飞附机匣沿空间轴线位置调整的控制规律；对发动机功率分出轴与飞附机匣、发附机匣位置关系进行分析，抽象得到位置向量；通过对位置向量进行空间正交分解，得到发动机功率分出轴沿空间轴线的间隙调整函数与阶差调整函数，进而利用间隙调整函数与阶差调整函数线性相加得到伸缩调整函数，通过伸缩调整函数对飞附机匣六根伸缩杆的调整量进行高效精细化调节，大大提高了对飞附机匣六根伸缩杆的调节效率，同时有效保证了伸缩杆调节的有效性与精确性。

Description

一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法

技术领域

本发明属于飞机固件位置调节的技术领域，具体涉及一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法。

背景技术

航空发动机附件安装，包括发附机匣与飞附机匣的安装，而发动机功率分出轴是连接发附机匣与飞附机匣的重要传动部件，具有将发附机匣的轴功率传递到飞附机匣以提供飞机供电与液压等能源的功能。发动机功率分出轴是利用螺栓联接两凸缘盘式柔性联轴器，轴两端分别联接发附机匣与飞附机匣传动轴，以传递转矩和运动。发动机功率分出轴如果不能保证与发附机匣以及与飞附机匣联接两轴的对中精度，将会降低功率分出轴的使用寿命、传动精度和传动效率，并引起振动和噪声。严重时，两轴将会发生相对位移，造成机件内附加载荷，进而使工作情况恶化，因此发动机功率分出轴的精细化调整十分重要。

一般通过对飞附机匣的六根伸缩杆的伸缩量进行控制，来实现对发动机功率分出轴与飞附机匣的对中调整。目前，利用测量得到的发动机功率分出轴的位置参数，结合操作人员调整经验与试错法，采用边试边调的方式，进行六根伸缩杆的调整，最终使得发动机功率分出轴位置参数满足相关指标要求。此方法主要凭借人工经验进行，且在试错法的过程中，容易出现调节方向错误，导致越调越差的情况。并且任意一根杆的伸缩量将影响整个发动机功率分出轴的整体位置参数，并非单一变量，因此采用此方法进行位置参数的调整，对操作人员的经验具有极高的要求，不具有普及性。在利用经验和试错法进行调整过程中，耗时长、效率低、且调整过程可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法，实现对飞附机匣与发动机功率分出轴进行高效系统地精细化对中调节。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法，用于对飞附机匣、发附机匣、发动机功率分出轴进行相对位置调整，包括以下步骤：

步骤1、将发动机功率分出轴与发附机匣固定连接形成整体模块；

步骤2、以发动机功率分出轴的轴线为Y轴，以发动机功率分出轴的轴端面的圆心为原点建立参考坐标系O-XYZ；

步骤3、根据飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴之间位置关系，在参考坐标系中建立飞附机匣相对于发动机功率分出轴的位置向量；

步骤4、对步骤3中得到的位置向量进行正交分解，然后根据正交分解结果对飞附机匣与发动机功率分出轴进行相对位置分析得到位置调节函数；

步骤5、根据步骤4中得到的位置调节函数，计算飞附机匣上伸缩杆的伸缩调整量，根据伸缩调整量得到伸缩调整函数，根据伸缩调整函数将飞附机匣轴端面与发动机功率分出轴端面调整至同轴贴合的状态。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴线之间位置关系包括飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴线之间的最大阶差、最大阶差方向、最大间隙、最大间隙方向。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤3中的位置向量包括间隙位置向量与阶差位置向量；所述步骤4中位置调节参数包括间隙调整函数与阶差调整函数。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述间隙调整函数的确定包括以下步骤：

步骤A1、以发动机功率分出轴的长度与方向建立输出轴间隙向量，将步骤3中的间隙位置向量在输出轴间隙向量所在平面内进行正交投影得到投影向量；计算间隙位置向量与投影向量之间的第一旋转函数，计算投影向量与输出轴间隙向量之间的第二旋转函数；

步骤A2、根据第一旋转函数将间隙位置向量转动至与投影向量重合，根据第二旋转函数将间隙位置向量转动至与输出轴间隙向量平行得到平行向量，然后计算平行向量与输出轴间隙向量之间的第三平移函数；

步骤A3、根据第一旋转函数、第二旋转函数、第三平移函数线性相加得到间隙调整函数。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述间隙调整函数的计算公式为：

其中：a为间隙位置向量与输出轴间隙向量之间的最大间隙；

为最大间隙与Z轴之间的夹角；f_zr为第一旋转函数；f_xr为第二旋转函数；f_yt为第三平移函数；ΔL为平行向量与输出轴间隙向量之间的平移距离。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述阶差调整函数的确定包括以下步骤：

步骤B1、将发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面投影到同一平面上分别得到第一投影圆与第二投影圆；

步骤B2、将第一投影圆与第二投影圆的圆心连接并延长得到延长线，所述延长线与第一投影圆相交得到第一交点，所述延长线与第二投影圆相交得到第二交点；以第一投影圆的圆心与第二投影圆的圆心连接为输出轴阶差向量，以第一交点与第二交点连接为阶差位置向量；

步骤B3、计算输出轴阶差向量与阶差位置向量之间的第一阶差平移函数与第二阶差平移函数，根据第一阶差平移函数与第二阶差平移函数线性相加得到阶差调整函数。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述阶差调整函数的计算公式为：

其中：b为发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面之间的最大阶差；

为最大阶差与Z轴之间的夹角；f_xt为第一阶差平移函数；f_zt为第二阶差平移函数。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述伸缩调整函数为：

G＝G₁+G₂；

其中：G₁为间隙调整函数；G₂为阶差调整函数。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过对飞附机匣的六根伸缩杆的调整量进行分析，得到飞附机匣沿空间轴线位置调整的控制规律；对发动机功率分出轴与飞附机匣、发附机匣位置关系进行分析，抽象得到位置向量；通过对位置向量进行空间正交分解，得到发动机功率分出轴沿空间轴线的间隙调整函数与阶差调整函数，进而利用间隙调整函数与阶差调整函数线性相加得到伸缩调整函数，通过伸缩调整函数对飞附机匣六根伸缩杆的调整量进行高效精细化调节，大大提高了对飞附机匣六根伸缩杆的调节效率，同时有效保证了伸缩杆调节的有效性与精确性。

附图说明

图1为本发明的流程步骤图；

图2为O-XYZ坐标系的示意图；

图3为间隙位置向量调整至输出轴间隙向量的示意图；

图4为阶差与间隙示意图；

图5为输出轴阶差向量与阶差位置向量的示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法，如图1所示，用于对飞附机匣、发附机匣、发动机功率分出轴进行相对位置调整，包括以下步骤：

步骤1、将发动机功率分出轴与发附机匣固定连接形成整体模块，即首先将发动机功率分出轴与发附机匣预先对中并固定连接，将发动机功率分出轴、发附机匣、飞附机匣之间的对中问题简化为发动机功率分出轴与飞附机匣之间的对中问题，使得位置调节更加简化；

步骤2、如图2所示，以发动机功率分出轴的轴线为Y轴，以发动机功率分出轴的轴端面的圆心为原点建立参考坐标系O-XYZ，并使得发动机功率分出轴的轴线在XOZ平面内；

步骤3、根据飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴之间位置关系，在参考坐标系中建立飞附机匣相对于发动机功率分出轴的位置向量；

为了调整飞附机匣的位置，建立飞附机匣调整参考的位置向量，位置向量的方向为过飞附机匣轴面中心点与飞附机匣轴面与XOZ平面最大间隙点方向，长度为单位长度。位置向量表征了飞附机匣轴面相对于发动机功率分出轴的位置参数，包括两者之间的最大阶差、最大阶差对应的方向、最大间隙以及最大间隙对应的方向。

步骤4、对步骤3中得到的位置向量进行正交分解，然后根据正交分解结果对飞附机匣与发动机功率分出轴进行相对位置分析得到位置调节函数，位置调节函数实际上包括间隙调整函数与阶差调整函数，间隙调整函数用以调节飞附机匣轴端面与发动机功率分出轴之间的间隙，阶差调整函数用以调节飞附机匣轴端面与发动机功率分出轴之间的阶差，最终使得飞附机匣轴端面与发动机功率分出轴的轴端面之间同轴且贴合。

步骤5、根据步骤4中得到的位置调节函数，计算飞附机匣上伸缩杆的伸缩调整量，根据伸缩调整量得到伸缩调整函数，根据伸缩调整函数将飞附机匣轴端面与发动机功率分出轴端面调整至同轴贴合的状态；伸缩杆的伸缩调整函数实际上即是间隙调整函数与阶差调整函数的线性相加，通过伸缩调整函数与伸缩杆的实际调节量进行对比，进而实现对伸缩杆的最终调整。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴线之间位置关系包括飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴线之间的最大阶差、最大阶差方向、最大间隙、最大间隙方向。

所述步骤3中的位置向量包括间隙位置向量与阶差位置向量；所述步骤4中位置调节参数包括间隙调整函数与阶差调整函数。

通过间隙调整函数使得飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴端面平行贴合，消除飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴端面之间的间隙。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，所述间隙调整函数的确定包括以下步骤：

步骤A1、以Z轴建立输出轴间隙向量，将步骤3中的间隙位置向量在输出轴间隙向量所在平面内进行正交投影得到投影向量；计算间隙位置向量与投影向量之间的第一旋转函数，计算投影向量与输出轴间隙向量之间的第二旋转函数；

步骤A2、根据第一旋转函数将间隙位置向量转动至与投影向量重合，根据第二旋转函数将间隙位置向量转动至与输出轴间隙向量平行得到平行向量，然后计算平行向量与输出轴间隙向量之间的第三平移函数；

如图3和图4所示，以Z轴建立输出轴间隙向量OB，间隙位置向量为AD，将间隙位置向量为AD在输出轴间隙向量所在的YOZ平面内投影得到投影向量A’C，则间隙位置向量AD可以绕着Z轴旋转至与投影向量A’C重合，绕着Z轴旋转的位置关系即为第一旋转函数。

然后与投影向量A’C重合后的间隙位置向量AD可以绕着X轴旋转至与输出轴间隙向量OB平行得到平行向量A’E，绕着X轴旋转的位置关系即为第二旋转函数。

此时输出轴间隙向量OB与间隙位置向量AD之间实际上还沿Y轴存在间距，即为第三平移函数，根据三平移函数即可将间隙位置向量AD平移至与输出轴间隙向量OB同轴，此时即表明飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴端面平行且贴合。

步骤A3、根据第一旋转函数、第二旋转函数、第三平移函数线性相加得到间隙调整函数。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，所述间隙调整函数的计算公式为：

其中：a为间隙位置向量与输出轴间隙向量之间的最大间隙；

为最大间隙与Z轴之间的夹角；f_zr为沿Z轴旋转的第一旋转函数；f_xr为沿X轴旋转的第二旋转函数；f_yt为沿Y轴平移的第三平移函数；ΔL为平行向量与输出轴间隙向量之间的平移距离。

伸缩杆的调节实际上包括旋转与平移，其中旋转函数为：

f_r＝g_r(θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，θ₆)；

其中：θ₁-θ₆为飞附机匣上六根输出轴的调整量；g_r为沿某一根坐标轴旋转1mm时的旋转函数。

其中平移函数为：

f_t＝g_t(θ₁，θ₂，θ₃，θ₄，θ₅，θ₆)；

其中：θ₁-θ₆为飞附机匣上六根输出轴的调整量；g_t为沿某一根坐标轴平移1mm时的旋转函数。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，所述阶差调整函数的确定包括以下步骤：

步骤B1、如图5所示，将发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面投影到XOZ平面上分别得到第一投影圆与第二投影圆；由于发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面之间实际存在的阶差很小，因此发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面投影在XOZ平面内的轮廓可近似简化为第一投影圆与第二投影圆。

步骤B2、将第一投影圆与第二投影圆的圆心连接并延长得到延长线，所述延长线与第一投影圆相交得到第一交点，所述延长线与第二投影圆相交得到第二交点；以第一投影圆的圆心与第二投影圆的圆心连接为输出轴阶差向量N，以第一交点与第二交点连接为阶差位置向量M；如图5所示，阶差位置向量M需要沿着X轴与Z轴平移才能与输出轴阶差向量N重合以实现阶差调整。

步骤B3、计算输出轴阶差向量与阶差位置向量之间的第一阶差平移函数与第二阶差平移函数，根据第一阶差平移函数与第二阶差平移函数线性相加得到阶差调整函数。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，所述阶差调整函数的计算公式为：

其中：b为发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面之间的最大阶差；

为最大阶差与Z轴之间的夹角；f_xt为沿X轴平移的第一阶差平移函数；f_zt为沿Z轴平移的第二阶差平移函数。

实施例7：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，所述伸缩调整函数为：

G＝G₁+G₂；

即

其中：G₁为间隙调整函数；G₂为阶差调整函数；a为间隙位置向量与输出轴间隙向量之间的最大间隙；

为最大间隙与Z轴之间的夹角；f_zr为第一旋转函数；f_xr为第二旋转函数；f_yt为第三平移函数；ΔL为平行向量与输出轴间隙向量之间的平移距离；b为发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面之间的最大阶差；

为最大阶差与Z轴之间的夹角；f_xt为第一阶差平移函数；f_zt为第二阶差平移函数。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于空间正交分解的发动机功率分出轴调整方法，用于对飞附机匣、发附机匣、发动机功率分出轴进行相对位置调整，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将发动机功率分出轴与发附机匣对中固定连接形成整体模块；

步骤2、以发动机功率分出轴的轴线为Y轴，以发动机功率分出轴的轴端面的圆心为原点建立参考坐标系O-XYZ；

步骤3、根据飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴之间位置关系，在参考坐标系中建立飞附机匣相对于发动机功率分出轴的位置向量；

步骤4、对步骤3中得到的位置向量进行正交分解，然后根据正交分解结果对飞附机匣与发动机功率分出轴进行相对位置分析得到位置调节函数；

步骤5、根据步骤4中得到的位置调节函数，计算飞附机匣上伸缩杆的伸缩调整量，根据伸缩调整量得到伸缩调整函数，根据伸缩调整函数将飞附机匣轴端面与发动机功率分出轴端面调整至同轴贴合的状态；

所述飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴线之间位置关系包括飞附机匣的轴端面与发动机功率分出轴的轴线之间的最大阶差、最大阶差方向、最大间隙、最大间隙方向；

所述步骤3中的位置向量包括间隙位置向量与阶差位置向量；所述步骤4中位置调节函数包括间隙调整函数与阶差调整函数；

所述间隙调整函数的确定包括以下步骤：

步骤A1、以发动机功率分出轴的长度与方向建立输出轴间隙向量，将步骤3中的间隙位置向量在输出轴间隙向量所在平面内进行正交投影得到投影向量；计算间隙位置向量与投影向量之间的第一旋转函数，计算投影向量与输出轴间隙向量之间的第二旋转函数；

步骤A2、根据第一旋转函数将间隙位置向量转动至与投影向量重合，根据第二旋转函数将间隙位置向量转动至与输出轴间隙向量同轴得到平行向量，然后计算平行向量与输出轴间隙向量之间的第三平移函数；

步骤A3、根据第一旋转函数、第二旋转函数、第三平移函数线性相加得到间隙调整函数；

所述间隙调整函数的计算公式为：

其中：a为间隙位置向量与输出轴间隙向量之间的最大间隙；

为最大间隙与Z轴之间的夹角；f_zr为第一旋转函数；f_xy为第二旋转函数；f_yt为第三平移函数；ΔL为平行向量与输出轴间隙向量之间的平移距离；

所述阶差调整函数的确定包括以下步骤：

步骤B1、将发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面投影到同一平面上分别得到第一投影圆与第二投影圆；

步骤B2、将第一投影圆与第二投影圆的圆心连接并延长得到延长线，所述延长线与第一投影圆相交得到第一交点，所述延长线与第二投影圆相交得到第二交点；以第一投影圆的圆心与第二投影圆的圆心连接为输出轴阶差向量，以第一交点与第二交点连接为阶差位置向量；

步骤B3、计算输出轴阶差向量与阶差位置向量之间的第一阶差平移函数与第二阶差平移函数，根据第一阶差平移函数与第二阶差平移函数线性相加得到阶差调整函数；

所述阶差调整函数的计算公式为：

其中：b为发动机功率分出轴的轴端面与飞附机匣的轴端面之间的最大阶差；

为最大阶差与Z轴之间的夹角；f_xt为第一阶差平移函数；f_zt为第二阶差平移函数；

所述伸缩调整函数为：

G＝G₁+G₂；

其中：G₁为间隙调整函数；G₂为阶差调整函数。

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