论文总字数：24928字

摘 要

当前汽车用蓄电池是利用高度自动化的制造流水线进行生产。但现有结构技术中，汽车蓄电池在打码时，通常采用人工手动旋转后打码，既耗费人力效率又低。本论文为汽车用蓄电池在生产线上的打码工序设计一个顶升旋转装置，用于蓄电池旋转顶升定位后完成打码工序。完成的主要内容如下：

1.针对打码需要的工况进行分析，完成顶升机构和旋转机构的整体设计及重要零部件的选型，并用SolidWorks软件进行整体的建模。

2.使用ANSYS Workbench软件对顶升机构的三种工况进行有限元分析，其中单独分析传动机构的静力学，结果表明该装置整体强度、刚度满足要求。在此装置静力学分析的基础上进行不同工况的模态分析，查看整体变形情况，结合两者的结果进行个别零件的结构优化。

通过上述研究，该结构的实现将为快速打码提供技术支持和理论指导。有利于提高蓄电池打码生产效率，降低生产成本，并且有重要的工程应用意义。

关键词：顶升机构、旋转机构、静力学分析、优化

Abstract

At present, automobile batteries are produced by highly automated manufacturing lines. However, in the current structure technology, when the automobile battery is coding, it usually USES manual manual rotation to code, which is not only labor-intensive but also low in efficiency. This paper designs a jacking rotating device for the coding process of automobile battery on the production line, which is used to complete the coding process after the battery jacking positioning. The main contents completed are as follows:

1.Analyze the working conditions required for coding and determine the schemes of key institutions. Complete the overall design of jacking mechanism and rotary mechanism，and check important parts, and finally use SolidWorks software for overall modeling.

2. The finite element analysis of three oerating environment of jacking mechanism was carried out by ANSYS Workbench，ANSYS Workbench was used for finite element analysis of three working conditions of jacking mechanism, among which the statics of transmission mechanism is analyzed separately. The results show that the overall statics conditions of the device meet the requirements. On the basis of the static analysis of the device, the modal analysis of different working environment is conducted, the overall deformation is viewed, and the structural optimization of individual parts is conducted based on the results of both.

Through the above research, the realization of this structure will provide technical support and theoretical guidance for fast coding. It is beneficial to increase production efficiency of battery coding, reduce the production cost, and has important engineering application significance.

Key Words：jacking mechanism, rotating mechanism, statics analysis, optimization

目录

摘要 I

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 在数控机床上的应用 1

1.2.2 在生产线上的应用 3

1.3 总体技术方案 5

第2章 顶升旋转机构的设计 7

2.1 顶升机构分类 7

2.2 顶升机构的设计 8

2.2.1 气缸型号的选取 9

2.3 旋转机构的设计 10

2.3.1 旋转机构的分类 10

2.3.2 旋转机构的工作原理 10

2.3.3 齿轮齿条设计 12

2.3.4 轴的校核 16

2.3.5 轴承的校核 18

2.3.6 键的校核 19

2.3.7 装置的其他部件的选用 19

2.4 本章小结 20

第3章 顶升旋转机构静力学分析 21

3.1 有限元分析介绍 21

3.2 ANSYS Workbench软件介绍 21

3.3 顶升机构静力学分析 21

3.4 齿轮齿条静力学分析 25

3.5 本章小结 26

第4章 顶升机构模态分析及优化 27

4.1 顶升机构模态分析 27

4.1.1 静止工况模态分析 27

4.1.2 运动工况模态分析 29

4.2 系统关键部位的优化 30

4.3 本章小结 32

第5章 总结与展望 33

参考文献： 34

致谢 36

附录 37

绪论

研究意义

随着技术的进步、社会的发展，在生产中采取自动化生产线加工的方式也越来越普遍，旋转机构和顶升机构是这种方式中的重要部件。特别是在电子制造行业和汽车装配线及生产流水线中中，不论是汽车零件的安装还是在生产线中汽车的装配，都需要顶升机构和旋转机构的配合使用来方便工人的操作。汽车用蓄电池在产品打标的过程中，有些产品需要人工转换方向再来完成打标。这种打标方式由工人操作费力，效率特别低，而且容易出现安全隐患。

因此，为了提高此工序的效率，设计出一个角度可控的旋转机构和实现升降的顶升机构二合一的装置。适用于汽车用蓄电池的的顶升旋转后打码，在使用操作过程中，安全可靠，操作简单。

国内外研究现状

旋转机构是实现工件位置变化的重要机构，在电子、农业、食品等自动生产线上和机械加工行业应用的非常广泛。在机械加工中大部分用回转工作台即作为机床的功能部件来实现角度的变化。

在数控机床上的应用

随着计算机科学、数控技术、机械制造技术的不断发展，旋转机构在机床上的结构也变得多种多样。

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