副標(biāo)題#e#    繞線機(jī)是用于繞制各類線圈(如電磁線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、數(shù)碼產(chǎn)品用線圈等)的電子專用設(shè)備。隨著電子電器工業(yè)的發(fā)展，線圈的需求量越來越大、品種也越來越多，從大型的電力變壓器、牽引電機(jī)繞組到充電用的微型線圈、節(jié)能燈具用線圈，以及各類電子設(shè)備。目前，發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的繞線設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，其中以日本、意大利、美國、德國生產(chǎn)的繞線設(shè)備最為突出，其繞線機(jī)主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到40000r/min;典型的高速繞線機(jī)如日本日特公司生產(chǎn)的132AR多工位自動(dòng)繞線機(jī)，最高轉(zhuǎn)速為20000r/min，其繞制精度和可靠性都處于世界領(lǐng)先水平。
   
    在國內(nèi)，國產(chǎn)繞線機(jī)目前仍以單機(jī)生產(chǎn)為主，在高速性、繞制精度、可靠性等方面與世界先進(jìn)水平差距較為明顯，現(xiàn)階段國產(chǎn)繞線機(jī)大多還工作在6000r/min以內(nèi)，如此低的工作轉(zhuǎn)速，極大地限制了國內(nèi)加工的效率，大大增加了單位能耗和時(shí)間成本。要提高繞線機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，繞線機(jī)主軸箱體振動(dòng)的測(cè)量和共振模態(tài)分析是非常重要的基礎(chǔ)研究工作;而國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。根據(jù)筆者的檢索，浙江工業(yè)大學(xué)王毅研究了基于虛擬儀器的自動(dòng)繞線機(jī)箱體振動(dòng)特性在線檢測(cè)，空軍第一航空學(xué)院李是研究了FDY型繞線機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)特性，另外尚無研究繞線機(jī)主軸箱振動(dòng)特性的文獻(xiàn)。相近的研究主要集中在繞線的控制上，包括繞線精度的控制和張力的控制。西北輕工業(yè)學(xué)院的陳撣娟研究了偏轉(zhuǎn)線圈垂直繞線機(jī)的數(shù)控改造方案及技術(shù)關(guān)鍵，給出了簡單方便的垂直線圈繞線程序的編制方法;西安理工大學(xué)劉小勇等研究了一種基于PC-PLC控制的數(shù)控繞線系統(tǒng)。
   
    本文采用基于有限元方法的COSMOS軟件對(duì)某企業(yè)開發(fā)過程的某一型號(hào)的繞線機(jī)主軸箱進(jìn)行了振動(dòng)特性研究，分析了其共振模態(tài)和變形系數(shù)，為主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了重要參考。
   
    1計(jì)算模型和方法
   
    1.1計(jì)算模型
   

    本文計(jì)算的幾何模型如圖1所示，其計(jì)算網(wǎng)格采用非規(guī)則網(wǎng)格，如圖2所示。本繞線機(jī)為4軸繞線機(jī)，臥式，水平排列，同步帶傳動(dòng)，工件回轉(zhuǎn)式，具有自動(dòng)繞線、自動(dòng)纏頭、自動(dòng)夾線、自動(dòng)剪線的功能;可實(shí)現(xiàn)端子垂直和水平兩個(gè)方向的自動(dòng)纏繞。適繞骨架最大外徑30mm，最大排線行程50mm,適繞線徑范圍0.02-0.33mm,最高主軸轉(zhuǎn)速12000r/min;主軸定位精度0.36;最大位移速度250mm/s;二軸軸向最大行程 30mm;y軸軸向最大行程70 mm;z軸軸向最大行程50mm。主軸箱為便于主軸的安裝和調(diào)試，采用敞口形式，材料選擇HT250。
   

    1.2計(jì)算方法
   
    COSMOS軟件是美國SRAC公司的產(chǎn)品，它采用成熟的快速有限元算法，具有計(jì)算速度快、分析功能全面、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。COSMOS的主要功能包括:
   
    (1)應(yīng)力分析，主要分析零件的強(qiáng)度。確定零件是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)、在應(yīng)力作用下是否會(huì)發(fā)生失效。(2)頻率分析，分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。確定零件或裝配體的造型與其固有頻率的關(guān)系，從而判斷工作時(shí)是否發(fā)生共振。(3)熱分析，主要確定零件是否會(huì)過熱。分析熱量在整個(gè)裝配體中發(fā)散規(guī)律。(4)非線性分析，用于分析橡膠類或者塑料類的零件或裝配體的行為，還用于分析金屬結(jié)構(gòu)在達(dá)到屈服極限后的力學(xué)行為。也可以用于考慮大扭轉(zhuǎn)和大變形。(5)設(shè)計(jì)優(yōu)化在保持滿足其他性能判據(jù)(如應(yīng)力失效)的前提下，自動(dòng)定義最小量(質(zhì)量、體積等)設(shè)計(jì)。