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摘要：針對目前裝配線中螺紋連接工作效率低、對工作質量精度高要求等問題。本文通過UG8.5設計出理論裝配模型，通過行星輪系、機械沖擊、扭矩傳感等裝置，可以實現沖擊扭矩實驗裝置對螺栓緊固過程中進行檢測、反饋、顯示和控制等功能。
關鍵詞：沖擊扭矩；行星輪系；扭矩傳感
0引言
隨著工業的迅速發展，在裝配過程中螺紋連接因其可重復拆裝而獲得廣泛的應用，其主要的典型應用情況見表1所示[1]。在汽車、飛機、航天領域、精密制造領域、智能制造領域等等，需要對裝配精度提出更高的要求，尤其對于一些重要的螺紋連接，不但要求工作效率高，對工作的質量如擰緊力、扭矩等也有準確度要求[2-6]。本文提出的設計方案是一種沖擊扭矩實驗裝置。整個實驗裝置由動力系統、傳動系統、沖擊系統、檢測控制系統等組成。通過各裝置可以實現在螺栓緊固過程中進行實時檢測、顯示、反饋和控制等功能。其裝置分布圖如圖1所示。
1沖擊式扭矩扳手實驗裝置總體設計
沖擊扭矩實驗裝置工作時，實驗若在設定扭矩情況下進行時，實驗裝置進行扭矩加載，到達設定扭矩會提示停車制動；若沒有提前設定扭矩，通過實時觀測采集的實驗數據來決定是否停車制動。實驗通過電流表、電壓表、壓頻轉換器、應變片等采集的實驗數據對實驗裝置進行控制。沖擊扭矩實驗裝置關鍵部件及結構示意圖如圖2所示。
2主要部件結構設計
2.1行星輪系減速裝置。本實驗裝置采用行星輪系對電機輸出的轉速進行減速。行星輪系實物圖如圖3所示。在行星輪系設計中，為滿足工況邊界條件下最大扭矩300Nm的前提下，其齒輪傳動強度校核計算公式（1）-公式（3）如下：齒面接觸疲勞強度校核：在軸Ⅵ上的齒輪齒數z1=7，星輪齒數z2=21，太陽輪z3=50。行星架H與軸Ⅴ相連。即由公式（4）和公式（5）可得軸Ⅴ與軸Ⅵ傳動比為：軸Ⅵ轉43轉時，軸Ⅴ轉7轉，其轉向相反。
2.2機械沖擊裝置。在實驗中螺栓試件與靶座芯螺紋擰緊大致可以分為三個過程。其沖擊裝置結構實物圖如圖4所示。首先，螺栓試件與靶座芯螺紋有一段空程階段，其力矩計算公式（6）如下：其次，螺栓試件與靶座芯擰緊時，榫頭受反作用力不再旋轉，擺錘受反作用力反壓彈簧Ⅱ，擺錘左移當錘頭高過榫頭底部時，此時力矩計算公式（7）如下：最后，由于彈簧Ⅱ回彈壓力使得擺錘對榫頭施加沖擊打擊，周而復始產生連續沖擊載荷。其整個沖擊過程力矩與沖擊次數關系如圖5所示。
3結束語
本文基于UG8.5設計了沖擊扭矩實驗裝置。通過機械結構、機械傳動、信息采集與處理的裝置，來實現對螺栓緊固過程中進行檢測和控制的實驗裝置；通過實驗加載擺錘殼和靶座殼產生微小機械變形，變片Ⅰ和應變片Ⅱ測量電阻變化大小，并轉換為測點的應變值；通過軸Ⅰ、軸Ⅱ、離合器、鋼帶、鋼帶摩擦環等進行制動。最終實現對螺栓緊固過程中進行實時檢測、顯示、反饋和控制等功能。
作者:李莎 張長富 單位:西安工業大學機電工程學院
