一种装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件及装配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件及装配方法，本发明专利技术通过设计合理的测试工装以及测试方法，保证整个装配过程中测试结果的准确性；以测试结果为基础，合理选配零件，合理安排装配顺序，控制装配过程中的误差；在完成测试与装配后，通过调整锁紧螺母的拧紧力，使谐波齿轮减速器达到理想精度。

【技术实现步骤摘要】
一种装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件及装配方法
本专利技术涉及一种装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件及装配方法，属于空间飞行器高精度装配工艺

技术介绍
谐波齿轮减速器是上世纪50年代随着空间科学技术的发展，在薄壳理论的基础上发展起来的新型减速器。相比传统的齿轮减速器，谐波齿轮减速器具有传动比大，运动精度高，质量轻，同时参加啮合的齿数多，可实现向密闭空间传递运动等优点，因而在航天航空、机器人和遥控操作、光学仪器等领域中有广泛的应用。谐波齿轮减速器主要有三部分组成：柔轮、刚轮和波发生器，三个构件中的任何一个皆可为主动，另外两个之一或者为从动，或者固定。谐波减速器的主要运动转换是依靠挠性柔轮的弹性变形来实现，传动机构与普通齿轮减速器的运动规律有很大不同。广泛应用于空间飞行器驱动措施中的重要器件，它的装配与调试精度直接影响空间产品的精度。为实现空间飞行器的高精度运转，需要尽最大努力提高谐波齿轮减速器的运转精度。随着我国航天事业的持续发展，航天领域的不断扩展，未来航天器型号种类和数量将大幅度增加，谐波齿轮减速器呈现出小批量和高精度化的特点，而传统的装配方法已经不能满足需求。为提高产品的生产效率，缩短谐波齿轮减速器的装配周期，满足型号任务需求，探索一种可高精度、高质量、高效率的方法具有非常现实而深远的意义。谐波减速器是指向驱动组件的重要组成部分，主要由谐波三大件和输出轴系组成。其中谐波三大件包括柔轮、刚轮和波发生器，输出轴系(如图1所示)由右壳体、输出轴和角接触球轴承(GB/T292-94/P471807AC)组成。谐波齿轮减速器装配成型共分为三个过程：测试、装配、调试。空间飞行器谐波齿轮减速器精度要求高，测试过程安排顺序不合理，测试方法不合理，将会导致测试结果不准确，进而影响产品的装配，导致组件精度无法满足要求。如果装配过程中用力过大，更会造成产品轴承报废，这不仅造成极高的经济损失，而且影响产品的交付周期；调试过程是产品装配过程中极其关键的一个环节，这一环节的调试精度是谐波齿轮减速器的最终精度，直接影响航天产品的最终精度。目前，谐波齿轮减速器多采用传统的装配方法，装配前没有做保护轴承的测试实验，在实验准备与装配细节上存在着不足：从使用效果来说，都不够理想，存在报废率高、传动效率和寿命不能满足使用要求、装配周期长的现象；从测试环节来说，多采用复杂的测试方式，且测试精度不能为后续的装配与调试环节提供足够的数据支撑；从装配环节来说，选配、尺寸优化及装配顺序不够合理，达不到预期的装配效果，润滑效果不好，导致磨损严重；从调试环节来说，不能采用有效的调试方法控制输出轴端经向跳动，不能保证谐波减速器的高精度运行。因此，就需要引入一种测试精度高且方便、装配合理、调试效果好的装配方法。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件及装配方法，实现了谐波齿轮减速器的高质量、高可靠性、高精度的测试、装配与调试，同时还减少了人为因素影响，有效解决谐波齿轮减速器装配过程中的工艺瓶颈。本专利技术技术解决方案：一种用于装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件，包括轴承压块、轴承支座、锁紧螺母支座、连接板、轴承安装套、转接套、单滑轮；所述轴承压块为轴对称体，包括压块主体和与所述压块主体相连接的压头；所述压头为末端开槽的中空筒状体，所述压头的直径与待安装谐波齿轮减速器的轴承外圈的直径相匹配，使所述压头的末端压在轴承外圈上时不影响轴承其他部件的运动；所述压块主体为圆柱体和圆锥体相连而成；所述轴承支座包括底座和底座上部的凸台，所述凸台的直径与所述谐波齿轮减速器的的轴承内圈的直径相匹配，使轴承内圈压在凸台上时不影响轴承其他部件的运动；所述锁紧螺母支座为圆柱体，锁紧螺母支座的一端面上设有两个连接孔，锁紧螺母支座的另一端设有螺纹，所述螺纹能够与所述高精度谐波齿轮减速器中的锁紧螺母上的螺纹相咬合；在所述连接板的一侧，一端设有方形孔，另一端设有两个连接杆，所述连接杆与所述锁紧螺母支座的连接孔能够相互配合，从而使所述连接杆与谐波齿轮减速器的锁紧螺母连接用于将锁紧螺母固定到锁紧螺母支座；所述轴承安装套包括固定在一起的、同轴并且中空的内筒和外筒，所述轴承安装套的上端封闭，下端开口；所述内筒与外筒的直径及高度差与所述谐波齿轮减速器的轴承内圈、外圈直径及高度差相匹配，使得轴承安装套的下端顶在所述谐波齿轮减速器的轴承上时，所述内筒与所述谐波齿轮减速器的轴承内圈相接触、所述外筒与所述谐波齿轮减速器的轴承外圈相接触；所述轴承安装套的上端面中心有用于安装于轴承压力机的圆柱台；所述转接套为圆柱环与圆台连接而成，圆柱环的内表面有凹槽，凹槽的尺寸大于谐波齿轮减速器的轴承外圈；所述单滑轮的内表面开有四个与单滑轮宽度相同的凹槽，用于将单滑轮固定在所述装配高精度谐波齿轮减速器的输出轴上，使单滑轮随所述输出轴一同转动。所述轴承压块由不锈钢制成。所述轴承压块的质量为13kg。所述轴承压块圆柱体的一端开有圆柱槽，用于调整轴承压块的质量。一种利用工装组件进行高精度谐波齿轮减速器装配的方法，包括以下步骤：(1)根据下述原则选择谐波齿轮减速器的两个轴承：(1a)两个轴承内外径尺寸一致；(1b)输出轴与轴承内孔配合公差为：双面过盈量为0～4μm；(1c)谐波齿轮减速器的右壳体与轴承外径配合公差为：双面间隙量为0～6μm；(2)谐波齿轮减速器的输出轴与柔轮配打销钉孔；(3)将谐波齿轮减速器的轴承置于所述轴承压块与轴承支座之间，使得所述轴承压块压在谐波齿轮减速器的轴承的外圈上以及使得所述轴承的内圈卡压在所述轴承支座的凸台上，将所述轴承支座放置在水平工作台上，利用千分表探针通过所述轴承压块压头末端的开槽，测量谐波齿轮减速器的轴承内、外圈的高度差；(4)根据步骤(3)测得的轴承内、外圈高度差，以及根据置于轴承间外隔套尺寸，平磨得到内隔套长度尺寸；(5)将连接板的两个连接杆与锁紧螺母相连，将力矩扳手放置于连接板的方形孔中，并将锁紧螺母支座通过其一端的两个连接孔，连接上任意平面上，同时将压力传感器放置于该平面上以及将外隔套装于两个轴承之间；通过转动力矩扳手，给锁紧螺母施加力矩，当压力传感器达到谐波齿轮减速器的两个轴承所能承受的最大轴向力时，读取力矩扳手的拧紧力矩值，即为谐波齿轮减速器的轴承轴系预紧力矩值；(6)利用转接套代替谐波齿轮减速器的两个轴承的外隔套，转接套的凹槽卡在一个轴承的外圈上，连接套的圆台连接在另一个轴承的内圈上；通过转动力矩扳手，给锁紧螺母施加力矩，连接凹槽轴承受力，通过转接套使得另外一个轴承不再受力，当压力传感器达到谐波齿轮减速器的一个轴承所能承受的最大轴向力时，读取力矩扳手的拧紧力矩值，即为谐波齿轮减速器的该轴承预紧力矩值；步骤(5)中是谐波齿轮减速器两个轴承同时受力时，测得的最大力矩值，而步骤(6)是单个轴承受力时，测得的最大力矩值，因为谐波齿轮减速器的装配精度较高，所以不仅要求两个轴承同时受力要达到要求，单个轴承受力，力矩也要达到要求。(7)进行谐波齿轮减速器的装配；具体装配形式如下：谐波齿轮减速器的装配按照输出轴-谐波齿轮减速器的右壳体-谐波齿轮减速器的两个轴承-内外隔套-锁紧螺母；将输出轴放置于轴承压力机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件，其特征在于包括：轴承压块、轴承支座、锁紧螺母支座、连接板、轴承安装套、转接套、单滑轮； 所述轴承压块为轴对称体，包括压块主体和与所述压块主体相连接的压头；所述压头为末端开槽的中空筒状体，所述压头的直径与待安装谐波齿轮减速器的轴承外圈的直径相匹配，使所述压头的末端压在轴承外圈上时不影响轴承其他部件的运动；所述压块主体为圆柱体和圆锥体相连而成； 所述轴承支座包括底座和底座上部的凸台，所述凸台的直径与所述谐波齿轮减速器的的轴承内圈的直径相匹配，使轴承内圈压在凸台上时不影响轴承其他部件的运动； 所述锁紧螺母支座为圆柱体，锁紧螺母支座的一端面上设有两个连接孔，锁紧螺母支座的另一端设有螺纹，所述螺纹能够与所述高精度谐波齿轮减速器中的锁紧螺母上的螺纹相咬合； 在所述连接板的一侧，一端设有方形孔，另一端设有两个连接杆，所述连接杆与所述锁紧螺母支座的连接孔能够相互配合，从而使所述连接杆与谐波齿轮减速器的锁紧螺母连接用于将锁紧螺母固定到锁紧螺母支座； 所述轴承安装套包括固定在一起的、同轴并且中空的内筒和外筒，所述轴承安装套的上端封闭，下端开口；所述内筒与外筒的直径及高度差与所述谐波齿轮减速器的轴承内圈、外圈直径及高度差相匹配，使得轴承安装套的下端顶在所述谐波齿轮减速器的轴承上时，所述内筒与所述谐波齿轮减速器的轴承内圈相接触、所述外筒与所述谐波齿轮减速器的轴承外圈相接触；所述轴承安装套的上端面中心有用于安装于轴承压力机的圆柱台； 所述转接套为圆柱环与圆台连接而成，圆柱环的内表面有凹槽，凹槽的尺寸大于谐波齿轮减速器的轴承外圈； 所述单滑轮的内表面开有四个与单滑轮宽度相同的凹槽，用于将单滑轮固定在所述装配高精度谐波齿轮减速器的输出轴上，使单滑轮随所述输出轴一同转动。...

【技术特征摘要】
1.一种用于装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件，其特征在于包括：轴承压块、轴承支座、锁紧螺母支座、连接板、轴承安装套、转接套、单滑轮；所述轴承压块为轴对称体，包括压块主体和与所述压块主体相连接的压头；所述压头为末端开槽的中空筒状体，所述压头的直径与待安装谐波齿轮减速器的轴承外圈的直径相匹配，使所述压头的末端压在轴承外圈上时不影响轴承其他部件的运动；所述压块主体为圆柱体和圆锥体相连而成；所述轴承支座包括底座和底座上部的凸台，所述凸台的直径与所述谐波齿轮减速器的的轴承内圈的直径相匹配，使轴承内圈压在凸台上时不影响轴承其他部件的运动；所述锁紧螺母支座为圆柱体，锁紧螺母支座的一端面上设有两个连接孔，锁紧螺母支座的另一端设有螺纹，所述螺纹能够与所述高精度谐波齿轮减速器中的锁紧螺母上的螺纹相咬合；在所述连接板的一侧，一端设有方形孔，另一端设有两个连接杆，所述连接杆与所述锁紧螺母支座的连接孔能够相互配合，从而使所述连接杆与谐波齿轮减速器的锁紧螺母连接用于将锁紧螺母固定到锁紧螺母支座；所述轴承安装套包括固定在一起的、同轴并且中空的内筒和外筒，所述轴承安装套的上端封闭，下端开口；所述内筒与外筒的直径及高度差与所述谐波齿轮减速器的轴承内圈、外圈直径及高度差相匹配，使得轴承安装套的下端顶在所述谐波齿轮减速器的轴承上时，所述内筒与所述谐波齿轮减速器的轴承内圈相接触、所述外筒与所述谐波齿轮减速器的轴承外圈相接触；所述轴承安装套的上端面中心有用于安装于轴承压力机的圆柱台；所述转接套为圆柱环与圆台连接而成，圆柱环的内表面有凹槽，凹槽的尺寸大于谐波齿轮减速器的轴承外圈；所述单滑轮的内表面开有四个与单滑轮宽度相同的凹槽，用于将单滑轮固定在所述装配高精度谐波齿轮减速器的输出轴上，使单滑轮随所述输出轴一同转动。2.根据权利要求1所述的一种用于装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件，其特征在于：所述轴承压块由不锈钢制成。3.根据权利要求1所述的一种用于装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件，其特征在于：所述轴承压块的质量为13kg。4.根据权利要求1所述的一种用于装配高精度谐波齿轮减速器的工装组件，其特征在于：所述轴承压块圆柱体的一端开有圆柱槽，用于调整轴承压块的质量。5.一种利用权利要求1所述工装组件进行高精度谐波齿轮减速器装配的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)根据下述原则选择谐波齿轮减速器的两个轴承：(1a)两个轴承内外径尺寸一致；(1b)输出轴与轴承内孔配合公差为：双面过盈量为0～4μm；(1c)谐波齿轮减速器的右壳体与轴承外径配合公差为：双面间隙量为0～6μm；(2)谐波齿轮减速器的输出轴与柔轮配打销钉孔；(3)将谐波齿轮减速器的轴承置于所述轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：边洪录，张强，申绪佳，刘灿发，黄志鹏，曲保庆，王磊，王青，王连友，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：北京;11