摘要
在制造装配行业，普遍采用螺纹连接方式。随着“中国制造2025”的提出，智能制造快速发展，对装配效率、装配精度和装配质量提出了更高要求。目前，在装配生产中采用了一些电动扳手，确实提高了工作效率，减轻了劳动强度。但是，小扭矩扳手只能拧紧小螺纹，有一定局限性；大扭矩扳手又具有体积大、重量重、反扭矩大、振动大、操作噪声大等缺点。而目前应用的电动冲击式扭矩扳手大多是开环控制，在管控输出扭矩方面存在缺陷。本文针对上述应用背景，通过对现有电动扳手进行创新设计及优化，研究一种闭环电动冲击式扭矩扳手。 通过研究闭环电动冲击式扭矩扳手工作原理及流程，提出一种闭环电动冲击式扭矩扳手总体设计方案，根据功能划分进行了模块化结构设计。通过对扭矩扳手传动装置传动效率的分析计算，得出2K-H行星轮系传动效率与单对齿轮外/内啮合效率有关；通过对单对齿轮啮合效率的分析计算，得出单对齿轮啮合效率与齿轮模数m无关。基于UG10.0对扭矩扳手总体和各个模块结构进行设计，由驱动装置、传动装置、冲击装置、传感装置、控制装置、显示装置等零部件进行装配，完成了闭环电动冲击式扭矩扳手结构设计及建模工作。 以闭环电动冲击式扭矩扳手关键部件为研究对象，通过建立行星架转轴、扳手机壳、冲击摆锤和冲击榫头的力学模型，基于ANSYS对关键部件进行仿真分析，得出应力和位移云图，根据分析结果验证结构设计是否合理。基于UG10.0对关键部件进行优化设计，在相同环境下设定参数属性基于ANSYS再次分析求解，通过OriginPro7.5绘制优化前后应力和位移变化趋势图，证明其优化结果较为显著。 基于ADAMS对2K-H行星轮系和冲击装置进行仿真，仿真结果与计算结果基本符合。基于MATLAB讨论转轴轴径d、榫头凸台高度h、V型槽螺旋升角α等参数，与反扭矩M之间的关系，研究影响反扭矩的影响因素，进行单因素和多因素优化，确定使反扭矩最小的扳手最佳冲击结构参数。经过分析对比优化前、后的反扭矩值，反扭矩值减小了64.96%，优化效果较为显著。
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