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近几年来,各种类型锌空电池相继问世,电池的电流密度、工作电压等主要技术指标已达到了较高的水平,取得了可喜的成果。然而锌空电池至今没有得到大面积的应用,其主要原因是锌空电池极片制造技术还相对落后。
本论文以粉末轧制原理作为依据,提出了干嵌法制备锌空电池极片的工艺,并对干嵌成形设备进行了研制和开发。根据干嵌成形工艺的特点,对成形设备采用模块化设计,各个模块都有独立的驱动系统,使得各功能模块之间能按排定的工艺流程有序的工作,协同完成预定的功能,大大简化了机械结构的设计。
轧机作为锌空电池成形设备重要组成部分,本文以有限元软件ANSYS10.0 作为分析工具,对锌空电池干嵌成形设备的轧机机架刚度、强度和振动特性进行分析。经过求解计算,得出了轧机机架的应力分布和变形状态。通过与材料许用应力的对比,轧机机架在各种载荷的综合作用下,满足强度要求。通过对轧机机架的模态分析,求出各阶固有频率和主振型,得到对机架影响最大的固有频率和主振型值。
对轧机机架有限元静力强度分析表明:最大应力值远小于材料的许用应力,有必要进一步开发材料的潜力。在对机架进行参数化建模后,以有限元计算出的变形结果和材料许用应力为约束条件,以机架的主要设计尺寸为优化变量,以机架的体积最小为目标函数,对机架进行优化设计。分析结果表明:对轧机机架的参数化模型进行优化设计后,在满足使用要求的前提下,轧机机架应力应变分布更加均匀合理,充分挖掘了材料潜力,达到了减轻重量,降低成本的优化目的。