全自动电池卷绕机卷绕头的研究与设计

摘要

本课题针对国内外锂电行业形势和发展的弊端及需求，开发适合我国国情的锂离子电池全自动卷绕机的核心机构。该机无论在生产规模上，生产率，还是在卷出的产品质量上都会达到国内先进水平。将在未来的3~5年内占据中国电池卷绕设备市场的主导。
　　机构具有三工位，两个卷绕头的特殊结构。卷绕工位完成电芯的基本卷绕成型；收尾工位负责将切断后的隔膜贴胶带后，剩余的部分卷进电芯；抽针卸料工位是通过两个气缸驱动机构抽针，利用气爪将卷绕成型的电芯取下，放到传送带上。后卷绕头采用行星带轮传动，以实现卷针轴高速运转，保证运动的可靠性，降低机器噪音。每换位一次，便生产出一个电芯，生产效率可以达到2~3s/p，这在国产设备中是处于领先水平。三根空心轴套合，节省了空间，减少了质量。采用错位抽针,避免了抽针时隔膜带出的情况，使产品的一致性得到保证。
　　设计机构构型并在SOLIDWORKS中建立整机的3D模型，观察各部分协调运动的情况，是否有干涉现象。将模型导入ADAMS中仿真，简化模型，添加约束和力，测量分析仿真得到的参数数据。对齿轮传动进行多目标模糊可靠性优化，将由齿轮齿面间的摩擦考虑到齿面接触强度和齿根弯曲强度计算中，作为优化的约束条件。利用ANSYS有限元分析软件建立支座和卷针的有限元模型，并且根据实际的工作情况，分析他们的强度和刚度。

目录

全自动电池卷绕机卷绕头的研究与设计

RESEARCH AND DESIGN OF THEWINDING HEAD OF AUTOMATIVEBATTERY WINDING MACHINE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外锂电池自动卷绕设备的研究现状

1.2.1 国内外卷绕机的研究概况

1.2.2 半自动卷绕机和全自动卷绕机的对比

1.3 本课题研究内容

第2章 全自动卷绕机卷绕头结构设计

2.1 技术要求和设备工艺

2.2 卷绕头结构设计

2.2.1 后卷绕头单工位传动原理

2.2.2 后卷绕头结构设计

2.2.3 前卷绕头结构设计

2.3 机构整体3D 视图

2.4 本章小结

第3章 卷绕头运动学与仿真分析

3.1 卷绕总圈数的分析

3.2 卷绕速度与极片补偿的分析

3.2.1 恒线速卷绕工况分析

3.2.2 恒转速卷绕工况分析

3.2.3 极片补偿分析

3.3 ADAMS 仿真分析

3.3.1 虚拟样机模型的建立

3.3.2 机构仿真模型图

3.4 参数测量结果分析

3.5 本章小结

第4章 空心轴和齿轮的优化设计

4.1 空心轴的优化

4.2 普通直齿圆柱齿轮传动最优化设计

4.2.1 模糊优化数学模型的建立

4.2.2 变位系数的优化选择

4.3 本章小结

第5章 基于ANSYS 的支座和卷针强度分析

5.1 支座强度分析

5.1.1 网格划分

5.1.2 载荷与约束的添加

5.1.3 计算结果分析

5.2 卷针强度分析

5.2.1 划分网格及载荷约束的添加

5.2.2 计算结果分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢