中文摘要：

为了提高复杂精密机械系统的装配精度和整机动态性能，开展机械结合面接触耦合机理和整机精度精量化建模理论的研究。探索机械结合面宏观接触特性的微观构造机理，提出基于真实接触面积的结合面基础特性理论，研制机械零件接触状态的超声测量装置，建立真实接触面积的理论计算模型，开发获取真实接触面基础特性参数的方法；针对机械结合部的典型构型，研究复杂接触状态下的载荷分布规律，建立结合部接触耦合变形的分析计算模型；综合考虑机械零件的尺寸、形位、受力变形及接触耦合偏差，研究装配控制矩阵的构造方法，建立三维空间整机装配精度的精量化解算模型；研究根据接触状态自动生成结合面等效动力学参数的方法，建立机械系统整机动态特性精量化分析计算模型。该项目对探索机械系统宏观精度的微观生成机制，掌握接触特性的主动设计方法，定量分析生命周期中精度形成、保持与衰退的程度，提高基础制造装备的整机性能和精度保持性具有重要价值。

结论摘要：

为了提高复杂精密机械系统的装配精度和整机动态性能，课题开展机械结合面接触耦合机理和整机精度精量化建模理论的研究。研究了基于名义接触面积的结合面基础特性理论，开发了结合面基础特性测量专用传感器，基于大量实测数据证实基于名义接触面积的结合面基础特性理论存在的问题，在此基础上提出基于真实接触面积的结合面基础特性理论及其参数的获取方法。建立了结合面动态特性参数的计算模型，发现面压对切向动刚度的影响幅度明显强于其对法向动刚度的影响幅度；结合面面积对法向动刚度的影响幅度显著强于面压对法向动刚度的影响幅度，而对切向动刚度的影响幅度与面压比较接近。获得了滚珠丝杠结合单元的动态特性参数计算模型。实验研究过程中，基于信噪比改进了动态测试参数辨识的Levy法，提高了受到噪声干扰的测试数据的识别精度。 搭建了粗糙表面微观形貌的激光干涉扫描成像系统，得到了数字全息技术记录粗糙表面微观形貌的合理参数区间。提出机械系统功能表面跨尺度结构的多视场协同测量方法，开发了机器视觉多视场协同测量关键技术。建立了点光源和连续光源曲面成像理论，以运载火箭密封系统用O形密封圈表面形貌检测为背景，建立了O形圈曲面成像理论和表面形貌成像检测方法。提出基于激光声表面波技术的粗糙表面接触状态探测方法，发现声表面波通过结合面传播时，面压对其具有衰减作用，其衰减幅度与面压之间具有单峰曲线关系，并且峰值点的面压不会随声表面波信号强度的变化而改变，证实了激光声表面波表征结合面接触状态的可行性。 提出了考虑接触特性的机械系统装配精度建模方法，建立了整机动力学建模中栓接固定结合面的等效处理方法，提出机械系统动态特性的精量化建模方法，建立了考虑结合面特性的整机动力学模型，并利用模态试验证实了理论模型的准确性，基于测试数据提出了整机动力学模型验证的“振型一致、频率相近”原则。 课题开创性地提出了粗糙表面接触状态的激光声表面波探测技术，发现了利用激光声表面波信号探测粗糙表面接触状态的基本规律，建立了机械系统功能表面跨宏/微尺度的机器视觉多视场协同测量方法与关键技术，为将表面形貌信息与表面性能对应起来、探索宏观接触特性以及表面功能创成的微观构造机理奠定了坚实的技术基础，对提高我国高端装备的整机性能和功能保持性具有重要意义。