(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 202211107443.1 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 谭久彬　栗瑞瑞　孙传智　刘永猛　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 陈晶 (51)Int.Cl. G06F 17/16(2006.01) G01B 21/04(2006.01) G01B 21/22(2006.01) (54)发明名称 基于基准统一和多约束的大型高速回转装 备振动极小化装配方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于基准统一和多约束 的大型高速回转装备振动极小化装配方法及系 统， 属于大型高速回转装 备装配技术领域， 其中， 该方法包括： 确定测量轴坐标系下多级大型高速 回转装备的质心偏差和形心偏 差； 根据形心偏差 求解测量轴坐标系与装配轴坐标系之间的旋转 矩阵； 根据旋转矩阵求解在装配轴坐标系下大型 高速回转装 备的最小振动； 根据最小振动求解装 配轴坐标系下大型高速回转装备的装配角度。 该 方法在实现装配后大型高速回转装备振动最小 的基础上， 同时实现了对同轴度和不平衡量的约 束， 对大型高速回转装备装配和动力学性能的提 升具有重要意 义。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 115422502 A 2022.12.02 CN 115422502 A 1.一种基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： 步骤S1， 确定测量轴坐标系下多 级大型高速回转装备的质心偏差和形心偏差； 步骤S2， 根据所述形心偏差求 解测量轴坐标系与装配轴坐标系之间的旋转矩阵； 步骤S3， 根据所述旋转矩阵求解在所述装配轴坐标系下大型高速回转装备的最小振 动； 步骤S4， 根据所述 最小振动求 解所述装配轴坐标系下 大型高速回转装备的装配角度。 2.根据权利要求1所述的基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配 方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1具体包括： 步骤S101， 在所述测量轴坐标系下， 采用堆叠方法组装第k级大型高速回转装备， 确定 质心偏差； 步骤S102， 在所述测量轴坐标系下， 确定装配后第k级大 型高速回转装备的形心偏差 。 3.根据权利要求2所述的基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配 方法， 其特 征在于， 所述质心偏差的位置 矢量为： 其中， 分别为k级大型高速回转装备在X、 Y和Z方向上的累积质心偏 差， 为第j级大型高速回转装备的旋转矩阵， 为第j级大型高速回转装备的几何偏心 偏差矩阵， 且1≤j≤ i‑1， 为第i级大型高速回转装备的旋 转矩阵， 为第i级大型高速 回转装备的几何偏心偏差矩阵， 为第i级大型高速回转装备的几何中心位置矢量矩阵， 为第k级大 型高速回转装备的几何中心位置 矢量矩阵。 4.根据权利要求2所述的基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配 方法， 其特 征在于， 所述形心偏差的位置 矢量为： 其中， 分别为k级大型高速回转装备在X、 Y和Z方向上的累积形心偏 差， 为第j级大型高速回转装备的旋转矩阵， 为第j级大型高速回转装备的几何偏心 偏差矩阵， 且 1≤j≤i‑1， 为第i级大型高速回转装备的旋转矩阵， 为第i级大型高速 回转装备的几何中心位置 矢量矩阵。 5.根据权利要求1所述的基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配 方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2具体包括： 步骤S201， 将第一级大型高速回转装备下端面的圆心O和最高级大型高速回转装备上 端面的圆心OnA连线作为实际旋转轴线； 步骤S202， 使测量轴坐标系以绕过 所述实际旋转轴线旋转， 得到所述装配轴坐标系；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422502 A 2步骤S203， 根据所述形心偏差求解所述圆心OnA在测量轴坐标系下的第一位置向量， 和 所述圆心OnA在所述装配轴坐标系下的第二 位置向量； 步骤S204， 根据所述第一位置向量和所述第二位置向量确定所述实际旋转轴 线的方向 向量和旋转角； 步骤S205， 根据所述方向 向量和所述旋转角求 解所述旋转矩阵。 6.根据权利要求1所述的基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配 方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3具体包括： 步骤S301， 设第k级大 型高速回转装备质心在所述装配轴坐标系的第三 位置向量； 步骤S302， 根据所述旋转矩阵对所述第三 位置向量进行坐标转换； 步骤S303， 获取大型高速回转装备的自转角速度， 根据坐标转换后的第三位置向量和 所述自传角速度求 解所述不平衡响应。 7.根据权利要求1所述的基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配 方法， 其特征在于， 所述步骤S4中以所述振动最小为优化目标进 行大型高速回转装 备装配， 同时对大 型高速回转装备不平衡量和同轴度进行约束， 求 解所述装配角度。 8.一种基于基准统一和多约束的大型高速回转装备振动极小化装配系统， 其特征在 于， 包括： 确定模块， 用于确定测量轴坐标系下多 级大型高速回转装备的质心偏差和形心偏差； 旋转矩阵求解模块， 用于根据 所述形心偏差求解测量轴坐标系与装配轴坐标系之间的 旋转矩阵； 最小振动 求解模块， 用于根据 所述旋转矩阵求解在所述装配轴坐标系下大型高速回转 装备的最小振动； 装备求解模块， 用于根据所述最小振动 求解所述装配轴坐标系下大型高速回转装备的 装配角度。 9.一种计算机设备， 其特征在于， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器 上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述计算机程序时， 实现如权利要求 1‑7中任一所述 的基于基准统一和多约束的大 型高速回转装备振动极小化装配方法。 10.一种非临时性计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计 算机程序被处理器执行时实现如权利要求 1‑7中任一所述的基于基准统一和多约束的大型 高速回转装备振动极小化装配方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422502 A 3