副標題#e#    繞線機是用于繞制各類線圈(如電磁線圈、電機轉子、數碼產品用線圈等)的電子專用設備。隨著電子電器工業的發展，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、牽引電機繞組到充電用的微型線圈、節能燈具用線圈，以及各類電子設備。目前，發達國家生產的繞線設備已基本實現自動化、智能化，其中以日本、意大利、美國、德國生產的繞線設備最為突出，其繞線機主軸轉速已經達到40000r/min;典型的高速繞線機如日本日特公司生產的132AR多工位自動繞線機，最高轉速為20000r/min，其繞制精度和可靠性都處于世界領先水平。
   
    在國內，國產繞線機目前仍以單機生產為主，在高速性、繞制精度、可靠性等方面與世界先進水平差距較為明顯，現階段國產繞線機大多還工作在6000r/min以內，如此低的工作轉速，極大地限制了國內加工的效率，大大增加了單位能耗和時間成本。要提高繞線機的工作轉速，繞線機主軸箱體振動的測量和共振模態分析是非常重要的基礎研究工作;而國內在這一領域的研究尚處于起步階段。根據筆者的檢索，浙江工業大學王毅研究了基于虛擬儀器的自動繞線機箱體振動特性在線檢測，空軍第一航空學院李是研究了FDY型繞線機轉子的振動特性，另外尚無研究繞線機主軸箱振動特性的文獻。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。西北輕工業學院的陳撣娟研究了偏轉線圈垂直繞線機的數控改造方案及技術關鍵，給出了簡單方便的垂直線圈繞線程序的編制方法;西安理工大學劉小勇等研究了一種基于PC-PLC控制的數控繞線系統。
   
    本文采用基于有限元方法的COSMOS軟件對某企業開發過程的某一型號的繞線機主軸箱進行了振動特性研究，分析了其共振模態和變形系數，為主軸箱的結構設計和改進提供了重要參考。
   
    1計算模型和方法
   
    1.1計算模型
   

    本文計算的幾何模型如圖1所示，其計算網格采用非規則網格，如圖2所示。本繞線機為4軸繞線機，臥式，水平排列，同步帶傳動，工件回轉式，具有自動繞線、自動纏頭、自動夾線、自動剪線的功能;可實現端子垂直和水平兩個方向的自動纏繞。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試，采用敞口形式，材料選擇HT250。
   

    1.2計算方法
   
    COSMOS軟件是美國SRAC公司的產品，它采用成熟的快速有限元算法，具有計算速度快、分析功能全面、計算結果準確可靠等優點。COSMOS的主要功能包括:
   
    (1)應力分析，主要分析零件的強度。確定零件是否符合安全標準、在應力作用下是否會發生失效。(2)頻率分析，分析結構的振動。確定零件或裝配體的造型與其固有頻率的關系，從而判斷工作時是否發生共振。(3)熱分析，主要確定零件是否會過熱。分析熱量在整個裝配體中發散規律。(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，還用于分析金屬結構在達到屈服極限后的力學行為。也可以用于考慮大扭轉和大變形。(5)設計優化在保持滿足其他性能判據(如應力失效)的前提下，自動定義最小量(質量、體積等)設計。