航空发动机是“中国制造2025”重点研究领域之一。发动机核心机由多级转子装配而成,转子装配后同轴度和初始不平衡量超差将引起发动机振动,导致叶片碰磨,严重影响发动机工作性能。因此,亟需开展航空发动机多级转子优化装配方法研究,提高发动机装配质量。针对航空发动机转子连接接触面“单倾面”和“马鞍面”两种误差面型,本文提出同轴度和不平衡量双目标优化装配方法,优化转子同轴度,降低初始不平衡量。通过几何偏心和质量偏心传递机理研究,建立“单倾面”模型下同轴度和不平衡量矢量投影模型,在此基础上,结合装配工艺,辨识误差源,建立“马鞍面”模型下同轴度和不平衡量预测方法。基于预测方法建立同轴度和不平衡量双目标优化模型,优化转子装配相位,改善转子装配质量。主要研究内容包括:首先,针对“单倾面”模型下多级转子装配同轴度和初始不平衡量超差问题,建立多级转子装配同轴度和不平衡量矢量投影模型。研究形心偏心和质量偏心在装配中的传递过程,获得转子装配几何累积偏心与质量累积偏心分布函数,建立多级转子装配同轴度和不平衡量预测模型。研究各项误差相互作用原理,阐明多级转子装配不平衡量矢量相消原理,实现装配不平衡量调控。其次,针对“马鞍面”模型下转子连接接触形式由面到点的改变导致矢量投影模型失效问题,提出基于神经网络的转子同轴度和不平衡量预测方法。基于航空发动机多级转子结构特点及堆叠装配工艺,对同轴度和不平衡量误差源进行辨识,建立同轴度和不平衡量预测网络。基于交叉验证代价函数与网络性能关系,优化网络各超参数,实现多级转子装配同轴度和初始不平衡量预测。再次,为实现转子同轴度与不平衡量同步优化,提出一种双目标优化装配方法。该方法基于多目标优化理论,建立同轴度和不平衡量双目标优化模型。以装配相位及同轴度和不平衡量装配合格值为约束,利用遗传算法对模型求解,获得转子装配相位的非劣解组,实现同轴度和不平衡量同步极小化。最后,分别开展转子同轴度、不平衡量矢量投影模型和神经网络预测方法验证实验,并在此基础上进行双目标优化装配方法验证实验。实验结果表明,转子“单倾面”模型下矢量投影模型同轴度预测误差为5.1μm,不平衡量预测误差为196 g·mm;转子“马鞍面”模型下神经网络预测方法同轴度预测误差最大为6.9μm,不平衡量预测误差最大695 g·mm,满足现场装配需求。双目标优化装配方法能够依据装配工艺要求,优化获得合格装配相位。因此,本文提出的基于同轴度和不平衡量双目标优化装配方法能够提高转子装配精度,优化转子装配质量,为转子设计过程中公差分配和优化装配提供技术指导。