一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法与流程

本发明属于轴承测量领域，具体涉及一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角的选配方法。

背景技术：

1、滚动轴承的装配是产品功能和性能实现的最终阶段和关键环节，装配质量决定着轴承的最终质量。角接触球轴承可同时承受径向载荷和轴向载荷，在应用时通常成对或多联组配使用。组配角接触球轴承除了满足单套轴承的常规技术要求外，还必须确保内径相互差、外径相互差、接触角相互差和凸出量相互差满足技术要求。其中，内、外径相互差可采用高精度内圆磨床和高精度外径精研机来控制，凸出量相互差可通过修磨内、外圈高度来控制。而接触角与内外圈沟径、内外圈沟曲率半径、钢球直径及预载荷有关，由于轴承零件在生产过程中不可避免的存在制造误差，使得轴承装配完成后接触角散差较大，影响轴承的组配。

2、目前轴承生产中，主要以轴承的径向游隙为目标进行内、外圈和钢球的选配，在轴承装配前未能控制接触角的一致性。考虑到组配轴承对接触角相互差的要求，因此需要通过对装配前轴承零件的选配来保证接触角的一致性，提高组配的成功率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何对装配前轴承零件进行选配来保证接触角的一致性，因此，提供一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角的选配方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角的选配方法，包括如下步骤：

4、步骤一是建立轴承零件信息库；

5、步骤二是角接触球轴承接触角数值解析；

6、步骤三是定义一个装配粒子的组成；

7、步骤四是定义目标函数；

8、步骤五是定义离散的零件粒子群算法规则；

9、步骤六是设计装配粒子群中各零件粒子位置和速度初始化方法；

10、步骤七是设计轴承零件选配具体流程。

11、在所述步骤一中，轴承零件信息库包括：

12、测量轴承内圈沟径、沟曲率半径，记录测量值，按沟径由小到大升序排列，然后给内圈编号，且每个内圈编号唯一；

13、测量轴承外圈沟径、沟曲率半径，记录测量值，按沟径由小到大升序排列，然后给外圈编号，且每个外圈编号唯一；

14、以一套轴承使用钢球数量为一组，记录钢球规值，按直径由小到大升序排列，然后给该组钢球编号，且每组钢球编号唯一。

15、步骤二中，通过测得的内、外圈的沟径、沟曲率半径和钢球直径，求解角接触球轴承的初始接触角；

16、然后，通过角接触球轴承内部几何关系和钢球与滚道之间的载荷接触变形关系解析求得实际接触角。

17、步骤三中，先定义一个装配粒子的组成：

18、

19、n表示参与选配的每一种零件的个数，其中a代表钢球，b代表轴承内圈，c代表轴承外圈。

20、步骤四中定义目标函数，

21、基于角接触球轴承接触角数值解析方法求解每一组装配组合对应的接触角，根据装配要求的接触角目标值，统计满足接触角要求的组合数量，从而计算装配合套率f；

22、

23、f为合套率，以f为目标函数，作为评价该装配粒子适应度的函数。

24、步骤五中定义离散的零件粒子群算法规则：对零件粒子的位置、零件粒子的速度、零件粒子位置与速度的加法、零件粒子位置间的减法、零件粒子速度的乘法、零件粒子速度的加法、零件粒子速度与位置的更新进行定义。

25、步骤七中，轴承零件选配的具体流程为：

26、步骤a：初始化选配的基础条件，一是确定一套成品轴承使用的钢球数量；二是确定接触角的测量预载荷，用于接触角数值解析；三是确定接触角目标范围，以此为依据判断装配组合是否合格；四是确定目标合套率，当满足此目标是，可终止迭代；五是确定参与选配的各零件的数量；

27、步骤b：按产品信息库参数的要求，测量参与选配的轴承零件尺寸，并按规则排序编号；

28、步骤c：初始化装配粒子群参数，主要包括确定装配粒子群的规模，确定零件粒子速度更新时的惯性权重和学习因子，确定粒子群位置的最大迭代次数；

29、步骤d：根据装配粒子各零件初始化方法对粒子群中各装配粒子的各零件粒子进行初始化，一是按编号大小初始化钢球粒子位置；二是随机初始化内圈和外圈零件粒子位置；三是随机初始化内圈和外圈零件粒子速度；

30、步骤e：装配粒子初始化完成后，按角接触球轴承接触角解析方法，计算装配粒子中每个装配组合的接触角值；

31、步骤f：依据接触角目标范围和装配粒子中每个装配组合的接触角值，计算每个装配粒子的合套率；

32、步骤g：根据各装配粒子合套率，输出每个装配粒子个体历史最优适应度值、输出装配粒子群中群体历史最优适应度值、输出装配粒子个体历史最优位置和装配粒子群中群体历史最优位置；

33、步骤h：判断目前结果是否满足约束条件要求，约束条件有两个，一是达到最大迭代次数，二是达到合套率目标值，满足两个约束条件的任意一个即可进入步骤i，若不满足约束条件则进入步骤j；

34、步骤i：若满足约束条件，则输出合套报告，步骤i执行完，则选配结束；

35、步骤j：在装配粒子群更新时，钢球零件粒子的位置保持不变，对于内圈和外圈零件粒子，按零件粒子更新方法进行更新；

36、步骤k：计算每个装配粒子的合套率；

37、步骤l：更新每个装配粒子的个体历史最优适应度值和位置；

38、步骤m：更新群体历史最优适应度值和位置。然后重复步骤h。

39、采用上述技术方案的本发明，描述了接触角的解析方法、装配粒子的组成、零件粒子的更新方法等，以接触角一致性为目标，对参与装配合套的钢球、内圈和外圈进行选配，可保证接触角一致性的同时，达到轴承零件的最大合套率，从而提高角接触球轴承组配的成功率。

技术特征：

1.一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：在所述步骤一中，轴承零件信息库包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：步骤二中，通过测得的内、外圈的沟径、沟曲率半径和钢球直径，求解角接触球轴承的初始接触角；

4.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：步骤三中，先定义一个装配粒子的组成：

5.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：步骤四中定义目标函数，

6.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：步骤五中定义离散的零件粒子群算法规则：对零件粒子的位置、零件粒子的速度、零件粒子位置与速度的加法、零件粒子位置间的减法、零件粒子速度的乘法、零件粒子速度的加法、零件粒子速度与位置的更新进行定义。

7.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，其特征在于：步骤七中，轴承零件选配的具体流程为：

技术总结一种基于粒子群算法的角接触球轴承接触角选配方法，包括如下步骤：步骤一是建立轴承零件信息库；步骤二是角接触球轴承接触角数值解析；步骤三是定义一个装配粒子的组成；步骤四是定义目标函数；步骤五是定义离散的零件粒子群算法规则；步骤六是设计装配粒子群中各零件粒子位置和速度初始化方法；步骤七是设计轴承零件选配具体流程。采用上述技术方案的本发明，描述了接触角的解析方法、装配粒子的组成、零件粒子的更新方法等，以接触角一致性为目标，对参与装配合套的钢球、内圈和外圈进行选配，可保证接触角一致性的同时，达到轴承零件的最大合套率，从而提高角接触球轴承组配的成功率。技术研发人员：赵明辉,张瑞,赵华东,许俊杰受保护的技术使用者：郑州郑大智能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9