全自动铆接/卷绕联体机导针上料机构齿轮的优化设计

陈旭东，周昇

(南通职业大学 机械工程学院，江苏 南通226007)

    导针上料机构中的齿轮是影响铝电解电容器生产质量的关键零件。以齿轮的模数、齿数、齿宽等基本参数为设计变量，根据齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、模数、中心矩等约束条件，按照齿轮体积最小和齿轮重合度最大为优化目标，利用多目标优化设计数学模型对其优化设计。齿轮优化后，机构工作平稳性得到提高，加工出的铝电解电容质量得到明显改善。

    导针上料机构是铝电解电容器生产主要设备——全自动铆接/卷绕联体机的关键机构，其功能是将导针送至铆接模的合适位置与铝箔铆接［1］。该机构通常以中高速运行，因此不可避免地带来振动与冲击；铝箔与导针相对位置产生偏差，将导致铆接接触电阻增大、导针掉落率上升等。因此，其工作质量的好坏直接影响铝电解电容器铆接卷绕工序质量。传统的齿轮一般都是根据所承受的接触疲劳和弯曲疲劳强度来设计，只能反映在假定条件下的可行方案。因此，按最小体积和最大重合度为目标对多级齿轮进行优化设计，对缩小体积、提高齿轮传动平稳性等很有实效。下面以生产LED专用铝电解电容器的某型全自动铆接/卷绕联体机为例，分析并优化其齿轮，以改善产品的工序质量。

1机构运动分析

    图1为导针上料机构运动简图。导针上料机构由凸轮、齿轮和连杆组成，具有较高的精确性，可适应各种设计条件的限制［2］。机构中的送针凸轮推动摆杆和连杆，带动大斜齿轮和小斜齿轮旋转，使翻转座90°往复转动，装有磁铁的吸头从送料处吸住工件（导针），随着翻转座的旋转，旋转扇齿轮和吸头一起与固定齿轮啮合转动，吸头旋转180°，将工件（导针）送至工作位置。

    图1导针上料机构运动简图

    由此可见，导针上料机构运动规律的分布形式主要与凸轮从动件运动规律有关，因此机构中的送针凸轮采用高速轻载凸轮，其摆杆的运动规律选择3-4-5多项式运动规律，其速度和加速度幅值较小，运动比较平稳［3］。在送针凸轮确定以后，导针上料机构的运动平稳性和结构要求主要取决于机构中的大小斜齿轮、固定齿轮和旋转扇齿轮的设计。......

作者简介：〖HTSS〗陈旭东（1964—），男，江苏启东人，南通职业大学高级工程师、副教授，硕士，主要研究方向为机械设计与机械制造工艺。

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