一種簡易繞線機(jī)設(shè)計

徐琳格　李書環(huán)　王太達(dá)　陳穎　張鳳

摘? 要：繞線機(jī)的繞線運(yùn)動是移動與轉(zhuǎn)動的合成。現(xiàn)有繞線機(jī)中，移動的實(shí)現(xiàn)采用了各種各樣的方式，但都比較復(fù)雜。設(shè)計一種繞線機(jī)，采用雙齒條式不完全齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線板的往復(fù)移動，采用蝸桿傳動滿足速度比要求。所設(shè)計的繞線機(jī)與現(xiàn)有裝置相比，整體結(jié)構(gòu)簡單，且無需增加導(dǎo)板換向裝置，造價小，安裝和維護(hù)比較方便。

關(guān)鍵詞：繞線機(jī);導(dǎo)線板;雙齒條式不完全齒輪機(jī)構(gòu)

中圖分類號：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）18-0033-03

Abstract： The winding motion of the winding machine is a combination of movement and rotation. In the existing winding machines， the realization of movement adopts a variety of ways， but all of them are more complex. A kind of winding machine is designed， which adopts double-rack incomplete gear mechanism to realize the reciprocating movement of wire plate， and uses worm drive to meet the requirement of speed ratio. Compared with the existing device， the overall structure of the designed winding machine is simple， and there is no need to increase the guide plate reversing device， the cost is low， and the installation and maintenance are more convenient.

Keywords： winding machine; wire plate; double rack incomplete gear mechanism

繞線機(jī)是把線狀的物體纏繞到特定工件上的設(shè)備。比如電器產(chǎn)品生產(chǎn)中，需要用漆包銅線（簡稱漆包線）繞制成電感線圈，紡織行業(yè)中需要用棉紗線、人造纖維線等繞制各種適合紡織機(jī)用的紗團(tuán)、綻等，這些都需要用到繞線機(jī)。

1 繞線機(jī)種類及其特點(diǎn)

繞線機(jī)的種類繁多，按其用途分類，可分為通用型和專用型。通用型適用于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)，使用時只需更換相應(yīng)的模具和指令，專用型則針對某一特定產(chǎn)品的生產(chǎn)。

繞線機(jī)工作，通常是主軸旋轉(zhuǎn)，配合線材導(dǎo)板往復(fù)軸向移動，使線材在繞線軸外層以螺旋線排列。導(dǎo)板移動的實(shí)現(xiàn)有以下幾種方式：一是圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，圓柱凸輪轉(zhuǎn)動，帶動導(dǎo)板往復(fù)軸向移動[1];二是盤狀凸輪機(jī)構(gòu)，盤狀凸輪轉(zhuǎn)動，帶動擺桿往復(fù)擺動[1-2];三是螺旋傳動機(jī)構(gòu)，螺桿轉(zhuǎn)動，帶動導(dǎo)板軸向移動[1]。

由于線材導(dǎo)板需要的是往復(fù)軸向勻速移動，而且主軸與繞線板之間的速度比一般較大，所以上述三種方式存在以下不足：第一種圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)比較大的傳動比，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜;第二種凸輪機(jī)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)板勻速移動，凸輪輪廓設(shè)計比較復(fù)雜，且慣性的影響限制這個機(jī)構(gòu)用于低速運(yùn)動;第三種螺旋傳動機(jī)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)板往復(fù)移動，需增加導(dǎo)板換向裝置。

針對上述存在的技術(shù)不足，設(shè)計一種傳動比較大且結(jié)構(gòu)簡單的繞線機(jī)構(gòu)。

2 繞線機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計

2.1 導(dǎo)線板移動功能的實(shí)現(xiàn)

除了上述三種方式，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等也可將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為直動，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線板移動功能[3]。考慮到移動的勻速性，選擇齒輪齒條機(jī)構(gòu)。同時，為實(shí)現(xiàn)齒條移動的往復(fù)性，選擇如圖1所示雙齒條式不完全齒輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)不完全齒輪做順時針轉(zhuǎn)動時，不完全齒輪的輪齒與齒條上部的齒條A相嚙合，從而使齒條向右移動;當(dāng)不完全齒輪上的輪齒與輪條A部分脫開時，隨即又與齒條下部齒條B相嚙合，帶動齒條向左移動。不完全齒輪交替地與齒條A、B部相嚙合，使齒條做往復(fù)不停歇運(yùn)動。導(dǎo)線板與齒條固連，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線板往復(fù)移動。

1.不完全齒輪;2.齒條

2.2 繞線軸轉(zhuǎn)動與導(dǎo)線板移動速度比的確定與實(shí)現(xiàn)

速度比是指繞線軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)與導(dǎo)線板往復(fù)移動次數(shù)的比值。以普通家用線軸舉例，繞線軸轉(zhuǎn)動6圈，導(dǎo)線板往復(fù)移動1次。因此，速度比為i=6。

一般情況下，繞線機(jī)速度比比較大，因此可選用蝸桿傳動。蝸桿傳動傳動比大，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)且噪音小。在同樣大的傳動比中，若選擇齒輪傳動，則需要采取多級傳動，傳動系統(tǒng)比較復(fù)雜[4]。

3 繞線機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 繞線機(jī)結(jié)構(gòu)組成

繞線機(jī)由固定機(jī)座、主軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和導(dǎo)板移動系統(tǒng)四部分組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

固定機(jī)座是用于支撐主軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和導(dǎo)板移動系統(tǒng)的。

主軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要由主軸和繞線軸組成。主軸由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，繞線軸通過平鍵周向固定安裝在主軸的另一端，且線圈軸由擋圈軸向固定。如此，實(shí)現(xiàn)了繞線軸的轉(zhuǎn)動。

傳動系統(tǒng)由蝸桿、渦輪組成。蝸桿加工在主軸的中部;渦輪設(shè)置在蝸桿下方。

導(dǎo)板移動系統(tǒng)由不完全齒輪、雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件和導(dǎo)線板組成。不完全齒輪與渦輪同軸間隔安裝在支承軸上;雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件包括上下平行的兩根齒條，不完全齒輪的齒部與兩根齒條交替嚙合，帶動雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件不停地往復(fù)移動;導(dǎo)線板與雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件固聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線板的往復(fù)移動。

渦輪蝸桿傳動比由繞線軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)與導(dǎo)線板往復(fù)移動次數(shù)的比值及速度比確定。

3.2 繞線機(jī)工作過程

如圖3（a）所示。當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)至圖示位置時，雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件、導(dǎo)線板移動到了最右端位置，這時繞線軸完成了一次左螺旋線式的繞線過程。接著不完全齒輪的齒與雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件的下齒條脫離嚙合，與上齒條進(jìn)入嚙合，導(dǎo)致雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件開始沿C向向左移動，線材即將以右螺旋線式纏繞在線軸上。

如圖3（b）所示。繞線軸隨同主軸繼續(xù)沿A向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)線板隨同雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件沿C向向左移動，線材以右螺旋線式繞在線軸上。

如圖3（c）所示。當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)至圖示位置時，雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件、導(dǎo)線板移動到了最左端位置，這時繞線軸完成一次右螺旋線式的繞線過程。接著不完全齒輪的齒與雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件的上齒條脫離嚙合，與下齒條進(jìn)入嚙合，雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件開始沿D向向右移動，線材又即將以左螺旋線式纏繞在線軸上。

如圖3（d）所示。繞線軸隨同主軸繼續(xù)沿A向旋轉(zhuǎn)，線材導(dǎo)板隨同雙齒條式往復(fù)移動構(gòu)件沿D向向右移動，線材以左螺旋線式繞在線軸上。

如此反復(fù)運(yùn)動，線材就能以螺旋線的方式均勻的纏繞在繞線軸上。

4 結(jié)束語

繞線機(jī)由蝸桿機(jī)構(gòu)和雙齒條式不完全齒輪機(jī)構(gòu)組成。與現(xiàn)有裝置相比，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，導(dǎo)線板移動功能的實(shí)現(xiàn)相對比較容易，而且繞線軸安置在機(jī)座外，方便繞線軸的拆裝;總之，就整體結(jié)構(gòu)而言，裝置具有簡單、使用方便、造價低的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]Neil Sclater.機(jī)械設(shè)計實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊[M].鄒平，譯.機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

[2]孫開元，張麗杰.常見機(jī)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用圖例[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2017.

[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理（第8版）[M].高等教育出版社，2013.

[4]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計（第8版）[M].高等教育出版社，2013.