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锂离子动力电池高速自动套管设备关键系统设计及运动学分析

锂离子动力电池高速自动套管设备关键系统设计及运动学分析

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作者：明心健华南理工大学

学位级别：硕士

锂离子电池以其高能量、体积小、质量轻、无二次污染、放电性能良好等优点,逐步取代镍镉、镍氢电池逐渐成为动力电池的首要选择。锂离子动力电池自动套管设备是在裸露的锂离子电池外壳表面紧紧地包裹一层特制的PVC或PET膜,并在电池正极... 详细信息

锂离子电池以其高能量、体积小、质量轻、无二次污染、放电性能良好等优点,逐步取代镍镉、镍氢电池逐渐成为动力电池的首要选择。锂离子动力电池自动套管设备是在裸露的锂离子电池外壳表面紧紧地包裹一层特制的PVC或PET膜,并在电池正极端部放入绝缘垫片的锂电设备。随着市场对锂电池需求的不断升级,生产企业对锂电池设备的要求会越来越高,锂电装备行业的发展必须适应锂电技术和锂电产业发展的变化趋势。为满足高速增长的锂离子动力电池市场对其生产设备高速生产的要求,本文以锂离子动力电池高速自动套管设备为研究对象,通过引入双工位并行工作原理,实现将两个电池同时进行上料、输送、套胶管等全自动连线生产。针对锂离子动力电池高速自动套管设备的设计要求,结合锂离子动力电池的自动套管工艺,拟定锂离子动力电池高速自动套管设备的总体设计方案,将设备设计为两个工作机构和五个子系统组成,根据工序先后顺序依次为自动上料系统、高速自动套胶管系统、自动上垫片系统、转位机构、校正机构、胶管热收缩系统和自动下料系统;根据锂离子动力电池高速自动套管设备的总体设计方案,对高速自动套管设备各子系统、机构的工作原理进行分析,并基于SolidWorks软件构建了锂离子动力电池高速自动套管设备的总体结构,重点对其中的自动上料系统、自动套胶管系统两关键结构进行了详细设计。基于SolidWorks软件绘制了自动上料系统三维模型,对其中的U形推块进行了参数化仿真,确定U形推块宽度的最优值为16mm;基于SolidWorks软件将自动上料系统与主转盘装配获得三维模型,并将其导入至ADAMS软件建立虚拟样机模型,进行运动学仿真分析,检验自动上料系统在工作过程中是否存在干涉现象,验证得自动上料系统各结构设计是合理的,获得电池轴线与电池座轴线的距离曲线,验证得上料是精确的;对自动套胶管系统进行了结构设计,并借助SolidWorks和ADAMS软件的交换接口,建立了高速自动套胶管系统与主转盘的虚拟样机模型,进行了运动学仿真分析,根据仿真动画验证得自动套胶管系统结构设计是合理的。基于上述研究内容,开发出了锂离子动力电池高速自动套管设备。通过在人机界面上设置相应的参数,进行了设备试运行及套管试验,对整机性能进行了评估,并对工作效率、套胶质量等进行了分析。试验结果表明,锂离子动力电池高速自动套管设备切胶套胶精度满足设计要求,生产效率能够达到每分钟120个,各结构之间运动不发生干涉,表明结构设计是合理的、仿真结果是有效的。

关键词：锂离子动力电池高速自动套管结构设计虚拟样机运动学分析

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