转盘设计方案

朱伟坚（广州市国光电器股份有限公司,广州　510800）



转盘设计方案

朱伟坚
（广州市国光电器股份有限公司,广州510800）

摘 要：为了使转盘结构能有效的起到支撑音箱箱体自重，转动顺畅，避免震音，协调产品外观，此文利用科学的方法和机械设计学科中的知识，分两个版本详细说明其中的设计利弊，并经过样品的结构验证，得出最终的可行方案。

关键词：弹簧；滚珠轴承；滚珠；弹片

1　方案一结构开发要求

在产品开发过程中，有一项目的产品在结构上要实现转动的功能，产品由四个木箱体堆叠而成，箱体与箱体之间分别转动，并且起到联接的功能，结构的开发要求如下：

（1）相对于箱体正面能左右90度转动，公差为±2度；

（2）转动时每15度一个档位转动，转动时尽量不带声音，有轻微挡位手感；需一定的作用力才能转动音箱( 音箱在听低频音箱时不能自动移位或出现振音 )；

（3）转盘安装在箱体后，单个转盘的上下盖板摇摆公差为±0.5MM ，两节箱体左右摇摆公差为±1.5MM，主箱( 四节箱体 )底部与顶部的摇摆公差为±10MM（主箱高度为1036MM ，每节箱体尺寸为280*280*250H）；

（4）转盘旋转寿命约在2000次左右。开发初期因考虑到成本问题，转动壳体选用廉价的ABS材料，用弹片实现每15度一个档位的转动功能，中间用滚珠转盘结构实现转动功能，箱体与箱体之间的联接通过螺杆紧固，箱体密封用密封罩密封。螺杆及螺母主要起到连接固定箱体的作用，使箱体连接成为一个整体起到抗摇摆，转动平稳并且调节箱体与箱体紧固力的作用；转盘分上下壳体，壳体间分别平均分布4条弹片。

详细结构横截图如图1。

图1

2　结构设计存在缺陷

此方案在样品试制时就发现了一个严重的设计缺陷，用力推一下箱体就左右摇摆。经详细研究分析后，原因有如下几条：（1）转盘设计尺寸偏小，内外圈的高度不一样，内圈比外圈高；（2）塑料转盘ABS的强度不够，不足以支撑整个箱体重量的下压力；（3）螺母与螺杆锁紧力不一致，转动转盘时手感不清晰，每个档位转动都不顺畅。

音箱箱体之间的联接钢度与强度达不到设计标准。在手板评审会议后，对单薄的转盘进行结构修改并且在转盘上下壳体增加加强筋，弹片间增加润滑油等等一系列改善方案。但最终此方案都无法达到产品的设计标准与预期效果。

3　方案二结构改良措施

针对方案一出现的问题并吸收其中的经验教训，重新设计了另外一个方案二的转盘结构。转盘外形尺寸调整为φ177*12(H)，为原方案一的1.5倍并且占箱体三分之二的横切面积。

详细结构如图2、图3。

（1）上下盖板钣金件为SPCC冲压件，表面有8个分散形的凸包加强筋，通过螺钉与箱体固定锁紧；

（2）弹珠固定塑料板为ABS+波纤，通过12个螺钉与下盖板的钣金件固定；

（3）上下盖板钣金件间隔0.5mm,上下盖板左右摇摆±0.5mm；

（4）弹簧、滚珠、上下盖板钣金件相应的活动部份都加上消声油或者润滑油脂。

转盘与箱休安装固定后，轴承外圈，下盖板与下箱体成为一个运动整体，螺杆螺母，轴承内圈，钢圈，上盖板与上箱体成为一个运动整体。两个部分做相对运动时，转盘纵向受力主体为轴承与钢圈。轴承主要受到轴向的力，深沟球轴承理论不受轴向力，但实际应用过程中可承受轻微的轴向力，因为它有一定的调心作用，受轴向力之后的球轴承的受力情况相当于有了接触角，变成了类似于角接触球轴承，如深沟球轴承处于单纯的轴向负荷。

4　结论

经过以上结构改造的方案二，完成三套样品安装测试后，达到的产品的设计要求，也很好的解决了摇摆，震音等问题。在第一种方案中，因未考虑到每个箱体10KG的重量，最低部箱体的承重压力为30KG，普通的ABS塑料件在重压下达到了形变极限，从而影响了成品的装配效果，在跌落试验中，转盘也会有破坏的风险。改良后的转盘，因使用钢性与强度更好的钢材料，可以形成很好的抗扭能力与承重能力。

作者简介：朱伟坚（1984-），男，广东人，本科，中级工程师，研究方向：消费类电子结构。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.220