张 慧，于文强，蔡言锋

（盘锦职业技术学院，辽宁 盘锦 124000）

1 工程机械装配偏角误差分析方法

工程机械在装配过程中，受各种外界因素的影响，会产生一定的装配偏角，此次提出将编码器应用到工程机械装配偏角误差分析中，形成一种具有较低收敛度的工程机械装配误差分析方法。首先利用编码器的光栅扫描功能测量工程机械装配数据，然后将测量到的光信号数据带入到色散方程中，求出工程机械装配偏角，以此实现了对工程机械装配偏角误差分析。

1.1 确定工程机械装配偏角

工程机械装配的精度是受众多复杂因素共同影响的，其中包括机械各部件的尺寸误差、机械安装偏心误差、机械倾角回转误差、装配工具误差等。在工程机械轴系的安装过程中，受到各种外界因素影响产生装配运动误差，其误差形式主要以偏角误差为主，并且工程机械装配偏角误差成非线性特征，具有一定的分析难度，所以此次结合工程机械装配误差分析需求，利用编码器对工程机械装配偏角进行误差分析[1]。编码器具有高精度的光栅刻优点，将编码器作为工程机械装配偏角测量工具，其测量表现主要以光栅做圆周运动为主。首先将编码器的扫描光栅和基本光栅的栅距设置成为相同数值，具体参数要根据工程机械的轴系特征[2]。将扫描光栅和基本光栅保持一定的夹角，利用光学的窄缝效应，当编码器对工程机械装配夹角进行测量时，会形成移动的莫尔条纹，通过编码器光电池对莫尔条纹进行光电转换，使光线转化为正弦的光电信号，且得到的扫描信号没有高次谐波，将其进行高倍频细分，从而形成周期很小、分辨率较高的输出信号，以此完成了对工程机械装配偏角的确定。

1.2 色散方程计算装配误差偏角

根据编码器测量到的工程机械装配偏角光信号，运用色散方程求出工程机械装配偏角，其计算方程式如下所示：

公式（1）中，a为光栅的晶体常量；b为编码器吸收能带有关常量；c为光栅媒质的吸收波长；d为光信号波长修正项；λ代表工程机械装配常量，通常情况下λ取值1330nm。

1.3 装配误差偏角与合理偏角对比分析

然后对编码器测量到的每一个光栅面进行光学计算，计算公式为：

公式（2）中，θ1为1光在各个水平线的夹角；θ2为2光在各面与水平线的夹角；L为水平上的距离；d为入射点到编码器光轴的距离。当正向通光时，出光光线与编码器光轴的夹角为：

然后将其与工程机械装配合理偏角进行比较，以此可以计算出工程机械装配偏角误差的大小，为装配偏角调整提供准确依据。

2 实验

此次根据工程机械装配偏角误差分析要求，设计了一个分析方法，为了证明设计的方法是否能够实现工程机械装配偏角误差分析，设计一组对比实验，对比对象对传统分析方法。此次实验通过仿真生成一条工程机械装配运动轨迹，下表为此次实验仿真参数表。

表1 实验仿真参数设置表

此次实验分别运用两种分析方法对工程机械装配偏角误差进行10次分析，运用仿真软件随机生成10条工程机械装配运动轨迹，对比两种分析方法的收敛度。下图为此次实验两种方法收敛度测试图。

从图中可以看出，两种分析方法刚开始收敛度值不稳定，是由于各项装配参数初始值具有较高的不确定性，随着分析次数的增加，两种方法收敛度趋于稳定，但是此次设计的方法比传统方法收敛度小将近0.02，传统方法收敛度值稳定在0.03，而此次设计的方法收敛度值稳定在0.01，所以实验证明了此次提出的方法具有较低的收敛度，可以较好的满足工程机械装配偏角误差分析需求。

图1 两种方法收敛度测试图

3 结语

此次利用光学原理，将工程机械装配过程中产生的参数进行分析，形成一种工程机械装配偏角误差分析方法。由于研究时间及个人能力有限，虽然此次在工程机械装配偏角误差分析方法研究中取得了一定的研究成果，但是由于该方法未经过大量实践操作，可能还存在一些不足之处，还需要在今后实际操作过程中对其进行不断完善和优化，以此为工程机械装配提供合理的指导，体现出该方法的应用价值。