电容器组装机槽轮机构的设计与分析

而槽轮在一个运动循环内的停歇时间为：
′
t2 =t1 -t2 =t1（1-τ）
（8）
根据以上计算可知在槽轮机构设计时必须注意以下问题：
（1）为了保证槽轮可以被曲柄所驱动，运动系数 τ 应大于 0，
即槽轮径向槽的数目应大于或等于 3。
图 3 圆销在槽轮中任一位置图 Fig.3 Cylindrical Pin Any Place the Groove
（4）
当主动件 1 以等角速度 ω1 转动时，槽轮转动一次所需的时
间为：
t2 =2φ0 /ω1
（5）
当主动拨盘对称均布有 k 个圆销时，则主动拨盘转过 2π/k
角度便完成槽轮的一个运动循环，其所需的时间为：
t1 =2π/kω1
（6）
将式（4）（5）（6）代入式（1）得：
z z τ=k
z-2 2z
（7）
2.5 2 Z=4
1.5 1
图 7 曲线槽槽轮 Fig.7 Curve Slot Geneva
5 小结
通过以上分析并结合薄膜电容器自动组装机实际结构情 况，提出对薄膜电容器自动组装机转盘 1 四工位槽轮机构，如图
0.5
Z=8
6 所示。即采用曲线槽的外槽轮机构，如图 7 所示。采用（3～5）次
0
-1.5 -0.5
转动的起点和终点没有刚性冲击，即圆销在啮入和啮出时，无刚 性冲击[5]。
4 减小槽轮机构冲击的措施
图 6 直线槽槽轮 Fig.6 Straight Slot Geneva
4.1 采用槽数较多的外槽轮机构
由图 5 可知，当圆销开始进入径向槽和刚离开径向槽时，由 于角加速度存在突变，故在此瞬间，有柔性冲击。在不改变外槽轮 机构间歇运动周期的情况下，把槽轮机构槽数增加，相应增加圆 销数，提高外槽轮机构的动力性能[6]。
来稿日期：2012-08-01 作者简介：辛 伟，（1979-），男，山西山阴人，硕士，工程师，主要研究方向：电子专用设备的研发
第6期
辛 伟等：电容器组装机槽轮机构的设计与分析
123
2
（2）运动系数 τ 随着槽数 z 的增加而增大，即意味着槽数 z
的增加，导致槽轮在一个间歇运动周期里的运动时间增长。
总是小于 0.5，也就是说，在这种槽轮机构中，槽轮的运动时间总
是小于其静止时间。
3.2 槽轮机构的运动特性
如图 3 所示，槽轮在运动的任一瞬时，设拨盘位置角用 α 来
表示，槽轮位置角用 φ 表示。并规定在圆销进入区为正，在圆销离
开区为负，变化区间为：-α1燮α燮α1；-φ1燮φ燮φ1。在 ΔABO1 和
其中转盘 1 为四工位槽轮机构，转盘 2 与转盘 3 为八工位槽轮 机构。槽轮机构以其结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机 械效率高，在自动机械中得到广泛应用。在薄膜电容器自动组 装机安装调试过程中，发现转盘 1 与转盘 2、转盘 3 相比，存在 着运行不平稳，冲击声大等现象。为使槽轮机构传动平稳，减小 冲击，以转盘 1 四工位外槽轮机构为例，对其进行运动分析，提 出问题所在，对其进行改进。
令 λ=R/L=sin（π/z）代入式（10）得：
-1
φ=tg
λsinα
1-λcosα
（11）
分别将式（11）对时间求一阶导数和二阶导数，并令 ω2 =dφ/
2
2
dt，α2 =d φ/dt ，则得：
ω2 =
λ（cosα-λ）
2
·ω1
1-2λcosα+λ
（12）
α2 = 燮λ1-燮2λλ2 -co1sαz·1 s+iλnα2 z2 ·ω12
1 引言
转盘 1
薄膜电容器自动组装机为薄膜电容器的生产提供了一种 新的工艺。为实现薄膜电容器的供料、换位、焊接、装壳、计数、
转盘 2
检测等全自动工艺操作，必须要求设备中的执行机构或辅助机 构作周期性的停歇运动。自动机械和各种生产线上常用的间歇
转盘 3
运动机构有：棘轮机构、槽轮机构、星轮机构、不完全齿轮机构、
运动时间 t1 之比，称为运动系数用 τ 表示，即：τ= t2 t1
（1）
2。槽数 z>9 的槽轮机构比较少见，因为当中心距一定时，z 越大，
槽轮的尺寸也越大，槽轮转动时惯性力矩也增大，且当 z>9 时，槽
数如再增加，τ 的变换也不大，故 z 常取（4~8）。
（4）k=1 的单销外槽轮机构，槽轮的槽数无论取多少，τ 的值
参考文献
Z=4
4
［1］邹慧君，傅祥志，张春林．机械原理［M］．北京：高等教育出版社，1999：
208-209．
2
（Zou Hui -jun，Fu Xiang -zhi，Zhang Chun -lin. Principle of Machinery
Z=8
［M］.Beijing: Higher Education Press，1999：208-209）．
0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
［2］孙桓，陈作模．机械原理［M］．北京：高等教育出版社，2001：413-422． （Sun Huan，Chen Zuo-mo. Principle of machinery ［M］.Beijing: Higher
Design and Analysis of Geneva Mechanism in Capacitors Automatic Assembly Machine
XIN Wei，ZHANG Su-zhi，ZHENG Hai-hong
（The Second Research Institute of CETC，Shanxi Taiyuan 030024，China）
（13）
2
令 i21 =ω2 /ω1 ，kα =α2 /ω1 ，代入式（12）（13）则得：
i21 =
λ（cosα-λ）
2
1-2λcosα+λ
（14）
kα =
λ 燮λ2 -1 z·sinα
燮1-2λcosα1
2
+λ
2
z
（15）
No.6
124
机械设计与制造
June.2013
将上述 i21，kα 随α的变化绘制成曲线，称为槽轮机构的运动 运动规律，正确设计出曲线槽，以达到改善其动力特性的目的。 特性曲线，如图 4、图 5 所示。当拨盘的角速度 ω 一定时，槽轮的
连杆间歇机构、齿轮连杆间歇机构、凸轮式间歇机构以及其他组
合式间歇机构，如图 1 所示。在薄膜电容器自动组装机中共三 个转盘，其转位机构就是一种典型的间歇运动机构—槽轮机构，
图 1 电容组装机槽轮机构 Fig.1 Geneva Mechanism of Capacitor Assembly Machine
ΔABO2 中有如下关系：
tgφ= AB = Bsinα O2 B L-Rcosα
（10）
它是用来衡量槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占的比
例。
如图 2 所示，为了避免或减轻槽轮在开始转动和停止转动
时的碰撞或冲击，圆销在开始进入径向槽或从径向槽脱出的瞬
时，圆销中心的线速度方向均需沿着径向槽的中心线方向，以便
0.5
1.5
多项式运动规律的曲线槽的槽轮机构，在圆销啮入和啮出时，加 速度为 0，无柔性冲击。转盘 1 四工位槽轮机构的改进，使整机噪
图 4 槽轮机构角速度变化曲线 Fig.4 Angular Velocity Curve of Geneva Mechanism
音由原来的 80dB 下降为 60dB，薄膜电容器的送料与焊接也更为 平稳，产品质量得到极大改善。
Abstract：Film capacitor automatic assembly machine is the key equipment in the production of thin film capacitors，which implements the core and the lead film capacitor welding，and welding equipment shell and injecting process automation. It mainly discussed the geneva mechanism of the film capacitor automatic assembling machine，raised the problem existed， presented the composition and work principle，analyzed and discussed the Kinetic coefficient and Kinetic characteristic， calculated the speed and acceleration，explained the reason why the outer Geneva mechanism does not run smoothly and have impact，carried out the way to improve the Kinetic coefficient，put forward specific measures to diminish the impact，and finally improved the Geneva mechanism of the film capacitor automatic assembling machine. Key Words：Geneva Mechanism；Kinetic Coefficient；Kinetic Characteristic；Impact
槽轮在起动和停止时的瞬时角速度为 0，即要求 O1P⊥O2P，O1P′
⊥O2P′由图可得：