薄壁柔性轴承装配夹具的设计【字数：13219】
本文针对薄壁柔性轴承的装配问题，设计一套薄壁柔性轴承装配夹具，这套装配夹具的投入使用，可以大量的节约成本，提高工作效率，降低工人的劳动强度，对薄壁柔性轴承的未来发展有着良好的推进作用。本文对国内外轴承装配技术的发展现状和趋势进行了分析与总结，然后根据薄壁柔性轴承的结构特点及力学性能，选择合适的装配方式和驱动形式，对装配夹具的定位方式进行了设计，对装配夹具的整体结构进行了设计，对气缸压力进行了必要的校核计算，最后利用AUTOCAD2016软件和SolidWorks2016软件完成其机械装配图与零件图的设计。本文所设计的薄壁柔性轴承装配夹具，实现了高效且省力的目的，也为实现自动化装配打下了基础。该装配夹具的设计有利于降低薄壁柔性轴承的市场价格，提升企业生产效率并降低工人劳动强度，提高企业的竞争力。
目录
目录 1
第1章 绪论 3
1.1 课题背景及目的 3
1.2轴承装配形式的发展现状与趋势 3
1.3研究内容 5
第2章 薄壁柔性轴承装配工艺分析 6
第3章 夹具机构总体设计 8
3.1 定位方案的确定 8
3.1.1定位方案的选择 8
3.2.2定位误差分析 9
3.2夹具机架的选择 10
3.3夹紧机构的设计 11
3.3.1外夹具结构设计 11
3.3.2内夹具结构设计 12
第4章 驱动系统的选择 15
4.1动力系统的选择 15
4.1.1液压气动系统与机械传动系统的对比选择 15
4.1.2液压气动的对比选择 16
4.2气压缸的选型 17
4.2.1外夹具气压缸的选型 17
4.2.2内夹具气压缸的选型 20
4.3 气缸的固定方式 22
4.3.1外夹具气缸的固定方式 22
4.3.2内夹具气缸的固定方式 23
总结 25
参考文献 26
致谢 27
第1章 绪论
1.1 课题背景及目的
在轴承这一概念尚未被提出之前，先民就已 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
经在运用其原理来为自己减轻负担。比如建造大型建筑所用到的巨大石块非常沉重，在石块下排布圆木后再进行拖拽就非常轻松。这就是典型的把滑动摩擦转换为滚动摩擦，与现在的平面滚针轴承运用的是同样的原理。我国古代的一种天文观测测仪器“简仪”同样也是运用了这个原理，在“赤道环”和“百刻环”之间有着四根圆轴，这四根圆轴即起到了圆柱滚子的作用。到了工业革命期间，轴承的种类开始不断增多，其用途也逐渐细分，如仅承受径向载荷的深沟球轴承；承受轴向力的圆锥滚子轴承；即承受轴向力又承受径向力的角接触球轴承等。
归根结底，现在大多数轴承的作用是支撑轴，为轴的转动减少摩擦力。但是随着工业的发展，工业机器人被研发出来。工业机器人使用了谐波减速器，而谐波减速器中的凸轮轴为椭圆形轴，这无疑又给轴承提出了难题。
谐波减速器具有体积小、质量轻、定位精度高等优点，可广泛应用于工业机器人、航空航天、高档汽车、光学仪器、通用机械等领域，有着其不可替代性。而薄壁柔性轴承则是谐波减速器中关键零部件之一，其对谐波减速器的工作平稳性、重复定位精度、回转精度和工作的可靠性以及减速器的寿命等关键性能指标影响很大，因此薄壁柔性轴承的装配精度也至关重要，对谐波减速器的定位回转精度有着重要影响。
在工作时，薄壁轴承内圈与一根椭圆形凸轮轴相配合，所以其工作时的载荷为循环应力，轴承外圈则与柔轮想配合，工作中随着凸轮的转动不停地发生弹性变形，其相对内圈除了承受循环应力载荷外还要承受交变应力载荷。因为其工作时的变化性，是其他种类轴承所无法替代的，所以需要设计一种新型轴承来用以解决这个难题，在这种情况下薄壁柔性轴承的理念被提出并投入设计与制造。
1.2轴承装配形式的发展现状与趋势
相比较其他轴承，薄壁柔性轴承虽然制造与装配困难，却因为他的不可替代性，轴承制造企业必须花费大量的资金与时间来制造。在装配时因为薄壁柔性轴承的滚动体较多且内外圈薄弱易发生变形，所以其滚动体的装入是个难点。
内圈与外圈之间的空隙无法让滚动体直接进入。目前国内外在不同类型的轴承滚动体安装上有着不同的方式，比如热浴法、打孔安装、弹性安装等等。而薄壁柔性轴承是一种特殊的轴承，他的内外圈都很薄弱，而采用普通轴承的装配工艺则会导致内外圈的塑性变形，所以目前还是没有较好的工艺。薄壁柔性轴承内外圈均较薄弱，而滚动体的个数又比较多，所以现在的薄壁轴承多用以两种装配方式：（1）在内圈上打孔进行装配。但是这种方式也存在着一些无法忽视的问题，比如：内圈是一个弧面，打孔时的定位较为困难；打孔时的精度，也要有表面粗糙度要求，以避免在滚动体装入时刮伤滚动体表面。这样的话在孔口还需要进行倒角或倒圆角的处理，也会增加工序，提高加工难度；再打孔与倒角加工时也有可能会产生细微的毛刺，这种毛刺处理不便，如果不进行清理则会影响轴承的使用寿命；在轴承与轴径装配时，轴承内圈与轴径应为过盈配合，内圈上的孔有刮伤轴径表面的可能，降低其配合精度。上面所提到的问题在如今绝大多数都有了解决办法，不过这些解决办法不是成本过高就是效率过低，还有一些甚至是至今未能有效的解决。同时考虑到轴承工作时滚动体与内外圈间的关系，两者间有任何的杂质都会对轴承产生破坏。因此在装配过程中，必须要有一个清洁的环境，清洁安装才能在保证轴承寿命的前提下满足薄壁轴承高精度安装需求。在这种高要求下，轴承安装对清洁度的要求更加高，工作面和工具的表面均不能有灰尘、毛刺或是碎片。即便是非常少量的杂质碎片，也有可能会刮伤滚道面或者滚动体，从而影响了轴承的使用寿命以及其回转精度。并且这些杂质碎片至今任然没有好的方式能够从已经完成装配的轴承内清理出来。
（2）弹性装填。弹性装填的原理顾名思义就是利用弹性变形来进行装配，在不超过轴承内外圈材料的许用拉应力最大值的前提下，让轴承内外圈沿着径向挤压拉伸变形从而扩大，然后将滚动体装入滚道内的一种方法。这种装配方式主要是在外圈的端面施加一个力，把滚动体慢慢的挤入滚道内，随着下压量的加大，所能够装入的滚动体也逐步增加，直到装入所有的滚动体。这种方法所存在的问题是显而易见的，在外圈下压的过程中，是通过滚动体对外圈的挤压从而导致外圈产生变形的，直接导致了在装配过程中，滚动体与外圈之间的摩擦是非常大的，目前采用这种方式装配前都会对轴承内外圈进行磨削、抛光处理，这样才能够尽量的减小与滚动体的摩擦，但也不是完全避免的。所以仍然需要进行改进，或者开发出一种新的装配方式。
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目录 1
第1章 绪论 3
1.1 课题背景及目的 3
1.2轴承装配形式的发展现状与趋势 3
1.3研究内容 5
第2章 薄壁柔性轴承装配工艺分析 6
第3章 夹具机构总体设计 8
3.1 定位方案的确定 8
3.1.1定位方案的选择 8
3.2.2定位误差分析 9
3.2夹具机架的选择 10
3.3夹紧机构的设计 11
3.3.1外夹具结构设计 11
3.3.2内夹具结构设计 12
第4章 驱动系统的选择 15
4.1动力系统的选择 15
4.1.1液压气动系统与机械传动系统的对比选择 15
4.1.2液压气动的对比选择 16
4.2气压缸的选型 17
4.2.1外夹具气压缸的选型 17
4.2.2内夹具气压缸的选型 20
4.3 气缸的固定方式 22
4.3.1外夹具气缸的固定方式 22
4.3.2内夹具气缸的固定方式 23
总结 25
参考文献 26
致谢 27
第1章 绪论
1.1 课题背景及目的
在轴承这一概念尚未被提出之前，先民就已 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
经在运用其原理来为自己减轻负担。比如建造大型建筑所用到的巨大石块非常沉重，在石块下排布圆木后再进行拖拽就非常轻松。这就是典型的把滑动摩擦转换为滚动摩擦，与现在的平面滚针轴承运用的是同样的原理。我国古代的一种天文观测测仪器“简仪”同样也是运用了这个原理，在“赤道环”和“百刻环”之间有着四根圆轴，这四根圆轴即起到了圆柱滚子的作用。到了工业革命期间，轴承的种类开始不断增多，其用途也逐渐细分，如仅承受径向载荷的深沟球轴承；承受轴向力的圆锥滚子轴承；即承受轴向力又承受径向力的角接触球轴承等。
归根结底，现在大多数轴承的作用是支撑轴，为轴的转动减少摩擦力。但是随着工业的发展，工业机器人被研发出来。工业机器人使用了谐波减速器，而谐波减速器中的凸轮轴为椭圆形轴，这无疑又给轴承提出了难题。
谐波减速器具有体积小、质量轻、定位精度高等优点，可广泛应用于工业机器人、航空航天、高档汽车、光学仪器、通用机械等领域，有着其不可替代性。而薄壁柔性轴承则是谐波减速器中关键零部件之一，其对谐波减速器的工作平稳性、重复定位精度、回转精度和工作的可靠性以及减速器的寿命等关键性能指标影响很大，因此薄壁柔性轴承的装配精度也至关重要，对谐波减速器的定位回转精度有着重要影响。
在工作时，薄壁轴承内圈与一根椭圆形凸轮轴相配合，所以其工作时的载荷为循环应力，轴承外圈则与柔轮想配合，工作中随着凸轮的转动不停地发生弹性变形，其相对内圈除了承受循环应力载荷外还要承受交变应力载荷。因为其工作时的变化性，是其他种类轴承所无法替代的，所以需要设计一种新型轴承来用以解决这个难题，在这种情况下薄壁柔性轴承的理念被提出并投入设计与制造。
1.2轴承装配形式的发展现状与趋势
相比较其他轴承，薄壁柔性轴承虽然制造与装配困难，却因为他的不可替代性，轴承制造企业必须花费大量的资金与时间来制造。在装配时因为薄壁柔性轴承的滚动体较多且内外圈薄弱易发生变形，所以其滚动体的装入是个难点。
内圈与外圈之间的空隙无法让滚动体直接进入。目前国内外在不同类型的轴承滚动体安装上有着不同的方式，比如热浴法、打孔安装、弹性安装等等。而薄壁柔性轴承是一种特殊的轴承，他的内外圈都很薄弱，而采用普通轴承的装配工艺则会导致内外圈的塑性变形，所以目前还是没有较好的工艺。薄壁柔性轴承内外圈均较薄弱，而滚动体的个数又比较多，所以现在的薄壁轴承多用以两种装配方式：（1）在内圈上打孔进行装配。但是这种方式也存在着一些无法忽视的问题，比如：内圈是一个弧面，打孔时的定位较为困难；打孔时的精度，也要有表面粗糙度要求，以避免在滚动体装入时刮伤滚动体表面。这样的话在孔口还需要进行倒角或倒圆角的处理，也会增加工序，提高加工难度；再打孔与倒角加工时也有可能会产生细微的毛刺，这种毛刺处理不便，如果不进行清理则会影响轴承的使用寿命；在轴承与轴径装配时，轴承内圈与轴径应为过盈配合，内圈上的孔有刮伤轴径表面的可能，降低其配合精度。上面所提到的问题在如今绝大多数都有了解决办法，不过这些解决办法不是成本过高就是效率过低，还有一些甚至是至今未能有效的解决。同时考虑到轴承工作时滚动体与内外圈间的关系，两者间有任何的杂质都会对轴承产生破坏。因此在装配过程中，必须要有一个清洁的环境，清洁安装才能在保证轴承寿命的前提下满足薄壁轴承高精度安装需求。在这种高要求下，轴承安装对清洁度的要求更加高，工作面和工具的表面均不能有灰尘、毛刺或是碎片。即便是非常少量的杂质碎片，也有可能会刮伤滚道面或者滚动体，从而影响了轴承的使用寿命以及其回转精度。并且这些杂质碎片至今任然没有好的方式能够从已经完成装配的轴承内清理出来。
（2）弹性装填。弹性装填的原理顾名思义就是利用弹性变形来进行装配，在不超过轴承内外圈材料的许用拉应力最大值的前提下，让轴承内外圈沿着径向挤压拉伸变形从而扩大，然后将滚动体装入滚道内的一种方法。这种装配方式主要是在外圈的端面施加一个力，把滚动体慢慢的挤入滚道内，随着下压量的加大，所能够装入的滚动体也逐步增加，直到装入所有的滚动体。这种方法所存在的问题是显而易见的，在外圈下压的过程中，是通过滚动体对外圈的挤压从而导致外圈产生变形的，直接导致了在装配过程中，滚动体与外圈之间的摩擦是非常大的，目前采用这种方式装配前都会对轴承内外圈进行磨削、抛光处理，这样才能够尽量的减小与滚动体的摩擦，但也不是完全避免的。所以仍然需要进行改进，或者开发出一种新的装配方式。
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