中科院首届职工技能大赛机械工程领域机械制图及建模比赛试卷
(总分 70 分)
一、题目背景
谐波减速旋转关节主要由步进电机、 输入轴系、谐波减速器、输 出轴系、 电位计等零部件组成。步进电机提供驱动力矩输出， 通过输 入轴带动波发生器旋转， 波发生器每旋转一周，柔轮与钢轮完成一次 啮入、啮合、啮出与脱开过程，波发生器旋转圈数与柔轮旋转圈数比 即为谐波减速器传动比； 输出轴与柔轮固定连接，通过谐波减速器实 现输入轴、输出轴间大减速比传动；电位计通过电位计连接杆与输出 轴系连接， 实现对输出轴系转动角度的指示。该旋转关节具有结构紧 凑、减速比大、 传动精度高、输出力矩大等优点，广泛应用于工业机 器人、空间精密指向机构等领域。
二、题目总要求
理解谐波减速器工作原理、建立关键传动元件精确三维模型是设 计、分析谐波减速旋转关节的基础。选手根据谐波减速旋转关节三维 模型 (附件 1.谐波旋转关节模型- 中间格式 )、柔轮设计参数等条件， 利用二维制图软件完成支架、转接座零件图纸绘制、旋转关节总装二 维图纸绘制，利用三维建模软件，完成柔轮精确三维建模。
图1 谐波减速旋转关节
三、题目 (总分 70 分)
1.根据支架三维模型， 完成零件二维图纸绘制 ( 15 分)。
支架零件设计说明：
1)零件图号为 20- 10-01，图纸代号 XBGJ-2022；
2)支架零件材料为TC4 钛合金；
3)与支架配合的轴承外径为 62 0.002mm，间隙配合，保证配合间隙为 0.005 ~0.012mm；
4)轴承安装端面、轴承压圈安装端面与轴承安装孔垂直度应优于 0.01mm；
5)与支架配合的谐波减速器钢轮止扣外径为57.5
，保证配合间隙0.003 ~0.02mm；
，保证配合间隙0.003 ~0.02mm；
6)钢轮配合止扣与轴承安装孔同轴优于 0.01mm，谐波减速器钢 轮安装端面与轴承安装孔垂直度优于 0.01mm；
7)与轴承配合安装的位置粗糙度 Ra0.8 m，与谐波钢轮配合的止 扣圆柱面粗糙度 Ra0.8 m，安装端面粗糙度为 Ra1.6 m，非加工面为 Ra3.2 m；
8)所有安装连接孔间距公差 0. 1mm。
考核要点：
1)视图表达、 视图中的结构表达和投影关系；
2)尺寸标注、 公差标注、标题栏、技术要求。
图2 支架三维示意图
2.根据转接座三维模型，完成零件二维图纸绘制( 15 分)。
支架零件设计说明：
1)零件图号为 20- 10-02，图纸代号 XBGJ-2022；
2)转接座零件材料为 TC4 钛合金；
3)与支架配合的轴承外径为 37 0.002mm，间隙配合， 保证配合 间隙为 0.005 ~0.012mm；
4)轴承安装端面、轴承压圈安装端面与轴承安装孔垂直度应优 于 0.01mm；
5)与支架配合的谐波减速器钢轮止扣外径为57，保证配合 间隙 0.003 ~0.02mm；
6)钢轮配合止扣与轴承安装孔同轴优于 0.01mm，谐波减速器钢轮安装端面与轴承安装孔垂直度优于 0.01mm；
7)电机配合止扣与轴承安装孔同轴优于 0.01mm，电机安装端面 与轴承安装孔垂直度优于 0.01mm；
8)与轴承配合安装的位置粗糙度 Ra0.8 m，与谐波、电机配合的 止扣圆柱面粗糙度 Ra0.8 m，安装端面粗糙度为 Ra1.6 m，非 加工面为 Ra3.2 m；
9)所有安装连接孔间距公差 0. 1mm。
考核要点：
1)视图表达、视图中的结构表达和投影关系；
2)尺寸标注、公差标注、标题栏、技术要求。
图3 转接座三维示意图
3.谐波减速旋转关节二维总装图绘制( 25 分)
谐波减速器设计说明：
1)装配图号为20- 10，图纸代号 XBGJ-2022；
2)螺钉连接点MS螺纹胶防松，不加弹平垫；
3)输出轴系71908预紧力装配要求 100 10N，内外压圈压紧间隙 0.04~0.06mm；
4)输入轴系71805预紧力装配要求 60 10N，内外压圈压紧间隙0.02~0.04mm；
5)输出轴系装配完成后轴系晃动小于 10″；
6)谐波钢轮、柔轮、发生器装配同轴度优于 0.05mm，轴向间距误差优于 0. 1mm；
7)电机转子与定子同轴度优于 0.035mm。
考核要点：
1)主视图、辅助视图、剖视图清晰表达装配关系；
2)剖面线、螺纹、标准件表达准确；
3)零部件序号、明细栏、标题栏完整；
4)根据机构设计要求编写装配技术要求。
注：标准件可以使用软件中自带的标准件库资源，也可以按比例画法自建。
图4 谐波减速旋转关节内部结构示意图
4.柔轮精确三维建模( 15 分)
柔轮零件设计说明：
1)柔轮零件设计参数见图 5 和表 1；
图5 柔轮设计参数示意图
表1 柔轮设计参数表
2)柔轮齿形设计参数见图 6 和表2；
图6 柔轮齿形设计参数示意图
表2 柔轮齿形设计参数表
考核要点：
1)理解柔轮结构特征；
2)按提供参数，精确建立柔轮三维模型。
图7 谐波减速器柔轮简化模型
四、答案提交要求
1.二维零件图纸提供PDF 文件和原始文件(注明使用软件及版本)；
2.二维总装图纸提供PDF 文件和原始文件(注明使用软件及版本)；
3.柔轮零件三维建模答案提交中间格式(STEP) 文件和原始文件
(注明使用软件及版本)；
4.答题文件以“单位+姓名+题目名称”命名；
5.所有文件放置于同一个文件夹中， 以“单位+姓名”命名，打包压 缩后发送；
6.各参赛选手按要求答题，在规定时间完成图纸设计后， 形成 PDF
文件于11月8日下午17点前完成并线上提交至以下邮箱：
gaojing@opt.ac.cn。
7.联系方式：
技术支持联系人：谢友金，18092826365 ，xieyoujin@opt.ac.cn
答卷提交联系人：高 静，15091182819，gaojing@opt.ac.cn
西安光机所工会
2022年10月31日
附件下载：