随着我国自动化技术的飞速发展和装配水平的不断提高,固体火箭发动机的拧紧总装也由传统的人工方式逐渐被自动化装配取代。固体火箭发动机拧紧总装的主要技术指标在于保证装配件的气密性,而矩形橡胶密封圈是固体火箭发动机内唯一的密封元件,其轴向形变的大小更直接影响着装置的气密性。然而由于矩形橡胶密封圈受固体火箭发动机结构和装配工艺的影响,在拧紧过程中很难直接测量其轴向形变量,导致现有的自动化拧紧控制系统难以实现对矩形圈轴向形变量的有效控制,从而严重影响到固体火箭发动机自动化装配的可靠性。因此,本文以某研究所的固体火箭发动机自动拧紧装配项目为背景,针对拧紧过程中矩形橡胶密封圈轴向形变量的检测问题展开了研究。本文从固体火箭发动机自动化拧紧运行工艺和结构特征着手,分析了拧紧过程的机理,明确了拧紧扭矩的构成及其影响因素,并在此基础上研究了低转速匀速拧紧时小形变区间内拧紧扭矩与矩形橡胶密封圈轴向形变量的关系,从而建立了基于拧紧扭矩的矩形橡胶密封圈轴向形变量的检测模型。在检测模型的建立过程中,针对固体火箭发动机螺纹接口的结构特征,结合弹性力学和微分原理,对螺纹接口的力学行为进行了分析,建立了螺纹承载摩擦扭矩和矩形圈轴向应力关系的机理模型;针对矩形橡胶密封圈的材料特性,采用Mooney-Rivlin应变能函数模型和长方体微元思想,对矩形橡胶圈在拧紧装配时小形变区间内的应力应变特性进行了分析,建立了矩形圈摩擦扭矩和矩形圈轴向形变量关系的机理模型;同时,针对建立的机理模型,采用ABAQUS有限元分析软件建立了装配过程的二维轴对称模型,对机理模型进行了仿真验证,为检测模型的建立奠定了基础;针对固体火箭发动机拧紧过程中矩形橡胶密封圈轴向形变量难以检测的问题,结合拧紧扭矩的构成,在前文机理模型的基础上,建立了小形变区间内拧紧扭矩和矩形橡胶密封圈轴向形变量关系的机理模型。最后,以固体火箭发动机自动化拧紧装置为试验平台,设计了验证试验,试验结果表明建立的拧紧扭矩和矩形橡胶密封圈轴向形变量关系的机理模型可以较好的反映拧紧装配过程中矩形圈轴向形变量对拧紧扭矩的影响规律,可以为固体火箭发动机自动化总装提供一定的理论依据和模型参考。