劉喜平 崔光輝

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類開(kāi)始逐漸的追求技術(shù)的智能化，采用大量的智能機(jī)器來(lái)完成高難度的動(dòng)作，取代人類的部分工作。本設(shè)計(jì)通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)機(jī)構(gòu)和繞線方案，能夠很好的模仿人的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)繞線的操作要求，降低空中繞線的難度，提高工作的安全性、生產(chǎn)率，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化繞線槽輪機(jī)構(gòu)絲杠螺母副橫向進(jìn)給

1 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

本裝置主要分為四部分，進(jìn)給機(jī)構(gòu)、繞線機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、抓線機(jī)構(gòu)。主要部分是進(jìn)給和繞線機(jī)構(gòu)。動(dòng)力方面采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，用帶與帶輪進(jìn)行動(dòng)力的傳遞。

1.1 主要設(shè)計(jì)原理 如圖1，當(dāng)電動(dòng)機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶輪通過(guò)楔形帶帶動(dòng)3一起轉(zhuǎn)動(dòng)，3是一個(gè)帶有內(nèi)部螺紋、可轉(zhuǎn)動(dòng)的、與螺紋桿（絲杠）13配合從而能夠橫向運(yùn)動(dòng)的零件，命名為內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)套筒。該零件與絲杠配合轉(zhuǎn)動(dòng)可完成整個(gè)裝置的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。繞線運(yùn)動(dòng)由槽輪機(jī)構(gòu)完成，撥盤(pán)4與撥桿2一起被固定在3上，在3轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。撥桿與撥盤(pán)6一起運(yùn)轉(zhuǎn)，把線卷固定在槽輪上，槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使線圈放出來(lái)的線可以在要繞線的高壓線上進(jìn)行相對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)從而完成繞線。

1.2 裝置外層結(jié)構(gòu) 裝置的整體用兩側(cè)的兩塊支撐板9支撐。支撐板的上部各有一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)利用整個(gè)裝置的重力把整體懸掛在高壓線上。在繞線機(jī)構(gòu)進(jìn)行繞線，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)兩端是固定不動(dòng)的，即整個(gè)裝置的外層是固定的。

1.3 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 在零件3左端裝配一個(gè)軸承12，該軸承的軸承支座11上伸出一段兩端帶有螺紋的固定桿14。固定桿下端固定在滑動(dòng)支座16上，而電機(jī)15固定在該滑動(dòng)支座上，滑動(dòng)支座橫向穿在滑動(dòng)桿17上。此結(jié)構(gòu)能讓電機(jī)與零件3在橫向運(yùn)動(dòng)中始終同步，保證帶傳動(dòng)的準(zhǔn)確性。軸承與軸承座的搭配可以在零件3轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)不會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)。固定桿可以讓滑動(dòng)支座進(jìn)行橫向滑動(dòng)，而滑動(dòng)桿則是為了減輕整個(gè)絲桿為電機(jī)提供的支撐重量，讓電機(jī)的橫向運(yùn)動(dòng)更加容易進(jìn)行。

1.4 繞線機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)中，槽輪與撥桿一起固定在零件3上，與零件3一起轉(zhuǎn)動(dòng)。撥桿撥動(dòng)撥盤(pán)進(jìn)行間歇式圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)讓固定在撥盤(pán)上的線卷8開(kāi)始放線并繞著需要被用線纏在一起的高壓線進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)楣ぷ鳁l件的限制，繞線運(yùn)動(dòng)并不是規(guī)則的圓周運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)造成每一次繞的線并不是均勻的，有的長(zhǎng)些有的短些，每段線之間并不是緊密相鄰的。槽輪的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)是間歇式的，撥盤(pán)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)槽輪的內(nèi)凹鎖止弧與撥盤(pán)的外凸鎖止弧接觸時(shí)槽輪鎖定，此時(shí)撥盤(pán)還在進(jìn)行橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橹喂?把槽輪與整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)緊密連接在一起所以槽輪鎖定后還在進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，拉力會(huì)把剛繞完的一圈線進(jìn)行張緊，使每一圈相鄰間更緊致。

線卷固定在槽輪上，伸出去的線頭被右端的端部夾緊機(jī)構(gòu)夾在高壓線上，利用整個(gè)裝置的重力把線頭夾緊，而整個(gè)裝置兩端是不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的。槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，線卷轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，線繞一圈。

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1.圓銷2.撥桿3.內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)套筒軸4.槽輪5.軸承固定支座6.撥盤(pán)7.支撐管8.線卷9.端部夾緊及固定板10.支撐木板11.軸承固定支座12.軸承13.螺紋桿14.固定桿15.電機(jī)16.滑動(dòng)支座17.滑動(dòng)桿

圖1

1.5 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本裝置的槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在常用的槽輪機(jī)構(gòu)上做了些改動(dòng)。線卷固定在槽輪上，在槽輪的某個(gè)輪槽處做個(gè)切口。被纏繞的高壓線通過(guò)這個(gè)切口進(jìn)入應(yīng)放置在槽輪中心處的支撐管內(nèi)（支撐管也做一個(gè)相應(yīng)切口）在槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候始終位于槽輪的中心處。圓銷進(jìn)入槽輪的輪槽時(shí)使槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)二者脫離時(shí)，槽輪的內(nèi)凹鎖止弧與撥盤(pán)的外凸鎖止弧接觸，槽輪所止。因?yàn)楸窘Y(jié)構(gòu)有兩個(gè)撥桿，所以撥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周槽輪會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)半圈。

1.6 夾線機(jī)構(gòu) 如圖2，高壓線沿A處的斜棱邊進(jìn)入B處的倒三角，在C處放置一塊橡膠，當(dāng)整個(gè)裝置因重力向下沉?xí)r橡膠變形從而把高壓線裹緊。在C處同時(shí)還有一個(gè)放置線頭的小半圓槽，線頭提前放置在里面，橡膠變形向上的時(shí)候把線頭壓緊。

1.7 整體裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 電機(jī)裝在滑動(dòng)塊上為整個(gè)裝置提供動(dòng)力。在帶輪的帶動(dòng)下，整個(gè)內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)與該套筒一體的撥桿撥動(dòng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤(pán)上的線卷一端線頭被夾緊裝置固定在高壓線上，整個(gè)裝置的內(nèi)部一邊進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)一邊進(jìn)行相對(duì)于所夾高壓線的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行纏繞。

2 小結(jié)

本文介紹了一種高空自動(dòng)繞線機(jī)械裝置。依靠簡(jiǎn)單可靠，成本低廉的結(jié)構(gòu)能在高空危險(xiǎn)處完成高壓線上的自動(dòng)繞線作業(yè)。實(shí)現(xiàn)了在盡可能少的使用人工的情況下，完成繞線，進(jìn)給，夾緊等動(dòng)作，具有輕便、高效、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷玉楓.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]鄭江，許瑛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：北京大學(xué)出版社，1999.

[3]郭紅星，宋敏.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1998.

項(xiàng)目基金：黑龍江工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目。