1、 毕业设计说明书题目名称： 锂电池卷绕机卷绕机构 院系名称： 机 电 学 院 班 级： 机 自 071 班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2011 年 05 月摘要 锂电池卷绕机卷绕机构是锂电卷绕设备中的重要的组成部分，它对电池的质量和寿命有很大的影响，它的设计对电池的自动化会有很大的作用。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对轴和轴承的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是，要
2、运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证卷绕机构最终设计的经济性和可靠性。关键词：锂电池、卷绕机、经济性AbstractLithium battery winding machine winding winding device body is lithium important part of its quality and longevity of the battery has a great influence, and
3、 its automated design of the battery will have a significant role. The essence of its design, the completion of the overall design of the future, they refer to each of the major components of the design, installation, positioning and other issues, and checking the strength of individual components a
4、nd testing. And related topics in the life of the shaft and bearings to extend the more detailed analysis. In various parts of the design, to include material selection, determine the size, processing requirements, the structure of the meeting process, and with other parts of the matching requiremen
5、ts. Check the intensity is related to the use of formula for risk parts of the analysis, look-up table, mapping and computing. And the subsequent installation of the whole work process and work in all aspects of the inspection, taking into account the maintenance, insurance, equipment and other issu
6、es, the last of the two main working parts of the machining accuracy, Tolerance analysis in order to ensure the winding Final design of economic institutions and reliability.Keywords: lithium battery, winding machine, economy中原工学院毕业设计说明书III前言时间匆匆，四年一挥而过，毕业在即，需要自己完成最后一个任务：完成毕业设计，为自己能毕业画上一个圆满的句号。本来打算是
7、在学校里做毕业设计的，所以上学期的时候我选的是肖老师的课题，后来由于我找了份工作，这个公司和学校里有一个合作计划：也就是让学生去公司里做毕业设计。就在这学期刚开学的时候，我们几个人就风尘仆仆的坐火车到赢合科技有限公司去做毕业设计了，顺便去那边实习，刚到公司恰好赶上公司搬家，于是我们几个就像干苦力似地在那干了一个星期的体力活，厂搬完了之后，我们就开始在厂里干起了装配活，在装配的过程中，我们学到了很多东西，了解了车技的装配工艺和零件的加工工艺，在装配过程中也发现了很多的问题。我们发现车间里没有装配工艺图和相关的指导文件，我们的装配就是完全在师傅的指导下进行的。后来我们就在工程师的指导下选择了自己的
8、毕业设计课题，而我选的就是：单头全自动卷绕机构，我的任务就是合理的设计各零部件之间的形状配合尺寸，使结构更加的合理完善。中原工学院毕业设计说明书IV目录1 引言 .11.1 锂电池的概述 .11.2 锂电池卷绕设备的的概述 .11.3 锂电池卷绕设备的现状 .11.2.1 圆型锂电池半自动卷绕机 .11.2.2 圆柱锂离子电池全自动卷绕机 .21.4 毕业设计任务分析 .22 方案设计 .32.1 电机类型的设计 .32.2 轴间传动方案的设计 .72.2.1 同步带传动的优缺点 .72.2.2 轴承传动的优缺点 .72.2.3 链条传动的优缺点 .82.2.4 最终传动方案的选择 .82.3
9、 联轴器的选择 .82.4 轴的设计 .92.4.1 输入轴的设计 .92.5 轴承的选择 .10中原工学院毕业设计说明书V2.6 气缸的选择 .102.7 卷绕机构三维图 .113 设计计算 .123.1 电机的选择 .123.1.1 电机型号和结构形式的选择 .123.1.2 电机功率的选择 .123.1.3 电动机转速的选择 .143.1.4 确定电机的型号 .143.2 同步轮和同步带的选择 .153.2.1 步带和同步轮型号的选择 .153.2.2 步轮和同步带安装时需注意的事项 .153.3 轴强度的校核 .163.4 深沟球轴承的校核计算 .194 结论 .21参考文献 .25致
10、谢 .27附录 .28中原工学院毕业设计说明书11 引言1.1 锂电池的概述我国锂离子电池的生产尚处于起步时期，目前还没有一家企业进入规模化生产阶段。但是，由于国家鼓励发展锂离子电池的生产，我国不少电池厂以及一些有实力的企业集团均看到了中国锂离子电池的潜在市场，正准备或已不惜投巨资生产理离子电池，这些作法无疑会促进民族锂离子电池工业的发展。1.2 锂电池卷绕设备的的概述（1）按自动化程度可分为：半自动锂电池卷绕机和全自动锂电池卷绕机；（2）按卷绕工位可分为：单头锂电池卷绕机、双头锂电池卷绕机和三头锂电池卷绕机；（3）按电池形状可以分为：圆形锂电池卷绕机和方形锂电池卷绕机。1.3 锂电池卷绕设备
11、的现状1.2.1 圆型锂电池半自动卷绕机用于锂离子电池电芯半自动卷绕；适合于油性极片、水性极片及各种隔膜；设备的 8 大特点：（1）人工上极片、自动卷绕、自动换针、自动贴终止胶带及自动下料； （2）极片、隔膜张力方便调节； （3）极片、隔膜张力恒定，电芯一致性好，同时设有真空吸尘装置 （4）设备操作简单，工人培训时间短； （5）设备调试时间短，用料节省，换型调整方便； （6）设备故障率低、维护容易； （7）质量性能价格比高，是适合中国国情的高品质电芯生产模式；是锂离子电芯制造企业提高产品质量的理想设备；具体时间节拍与工人操作熟练程度及极片质量有关控制中原工学院毕业设计说明书2方式：触摸屏操作界
12、面，工作参数可自由设定；生产模式选择极片进入方式选择：先入正极后入负极；先入负极后入正极；正负极同时入；外包结尾方式：可选择（正或负）极片外包和隔膜外包；卷绕模式：恒角速度式或恒线速度模式；特点：运行稳定、调试方便、操作简单。1.2.2 圆柱锂离子电池全自动卷绕机圆形动力锂电池全自动卷绕机的特点可总结为：（1）将焊有极耳的正、负极片、隔膜料卷安装在固定装置上，自动放卷、自动纠偏、自动卷绕、自动输出电芯之功能，操作保养方便。 （2）适用于圆形动力锂电池电芯的全自动卷绕。 （3）采用交流伺服电机驱动、张力控制放卷，张力可调。 （4）放卷和卷绕均有纠偏装置。（5）对极片有磁性清理装置，除静电装置、刷
13、尘、吸尘装置并回收。 （6）极片送入夹头前自动纠偏、直线导向、定位，保证卷绕质量。 （7）先入正极或负极均可调。（8）具备隔膜外包和极片外包两种方式。 （9）检测装置监控工作运行状况，如有中原工学院毕业设计说明书3异常自动报警、停机。 （10）PLC 控制系统，触摸屏显示，设置、操作方便。 （11）成品自动输送，结构合理。1.4 毕业设计任务分析卷绕部分在生产中对电池的质量产生着决定性的影响。卷绕部分的工作原理为：伺服驱动电机通过联轴器带动输入轴转动，输入轴带动两个同步轮转动，同步轮通过传送带将动力传递给另一组同步轮，同时带动针套转动，针套通过与键的组合带动针柄转动，针柄带动卷针转动，实现两卷
14、针的同步；抽针的动作由气缸来完成，气缸通过在其行程内的来回移动实现卷针的抽出和送入。2 方案设计2.1 电机类型的设计首先介绍一下交流伺服电机与普通电机区别：1、根据电机的不同应用领域，电机的种类很多，交流伺服电机属于控制类电机。伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。伺服电机的构造与普通电机是有区别的，带编码器反馈闭环控制，能满足快速响应和准确定位。现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几 Kw 以上的同步伺服电机价格很贵，在这样的现场应用，多采用交流异步伺服电机，往往采用变频器驱动。2、电机的材料、结构和加工工艺，交流伺服电机要远远高于变
15、频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机） 。就是说当伺服驱动器中原工学院毕业设计说明书4输出电流、电压、频率变化很快时，伺服电机能产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机。当然不是说变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频器的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。3、交流电机一般分为同步和异步电机：（1）交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步” 。（2）交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后
16、，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随 定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。（3）对应交流同步和异步电机，变频器就有相应的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服。当然变频器里交流异步变频常见，伺服则交流同步伺服常见。（4）交流伺服电机与普通电机还有很多区别，可以参考一下电机学方面的书籍；普通电机通常功率很大，尤其是启动电流很大，伺服驱动器的电流容量不能满足要求。可从电机的尺寸就知道原因了。关于伺服的应用。有很多方面，连一个小小的电磁调压阀，也可以算上一个伺服系统。其他伺服应用如火炮或雷达，用作随动，要求实时性好，动态响应快，超调小，精度在其次。如果是机床，则经常用作恒速，位置高精度，实时性要求不高。
