扣式电池正极组装机毕设论文new

1、天津工业大学2014届本科生毕业设计天津工业大学毕业设计题目：CR1616锂锰扣式电池正极组装机结构设计姓 名 张 雷 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 指导教师 戚江波 职 称 讲 师 2014年 5 月28 日摘 要 随着扣式电池在各个行业产品中的广泛应用，与其相对应的电池生产设备的发展显得尤为重要。本课题是在扣式电池生产线中改良电池正极组装来提高其生产效率。通过对正极组装机的工艺、结构、控制三个方面进行优化、改进，详细讨论了高速组装的实现过程，确立了正极组装机的结构设计。然后进行CAD的三维虚拟造型，以确定机构的数据参数。 在扣式电池正极组装过程中，负极部件和正极壳由自动供

2、料机供给，同步带进行运输，气缸进行定位传送，真空吸盘对正极片和正极壳进行抓取组装，最后由同步带将组装的电池传送到下一个工作流程中。扣式电池正极组装机在以机械取代人力的前提下还可以提高电池的生产效率，具有更广阔的前景。关键词：扣式电池；正极组装机；自动化技术；虚拟仿真ABSTRACT Button batteries in various industries with products widely used, and their corresponding development of battery production equipment is very important.The su

3、bject in the button cell production line modifications anode assembly machine links to improve their production efficiency.Through the process of automatic anode assembly machine, structure, control of the three aspects of optimization and improvement are discussed in detail the realization of high-

4、speed automatic assemble process, established the structural design of anode assembly machine.Then three-dimensional virtual CAD modeling , and simulation to determine the agencys data parameters.The button type battery cathode assembly process, the negative components and the positive shell consist

5、s of automatic feeding machine supply, synchronousbelt transport, positioning transmission cylinder, vacuum suction to crawl theanode plate and cathode assembly, and finally by the synchronous belttransmission assembly of the battery to the next work.Button Cell anode assembly machine to machine to

6、replace the premise of human cells can increase production efficiency has broad prospects.Key words：Button battery;anode assembly machine ; automation technology; virtual simulation目 录第一章 绪论11.1锂锰扣式电池简介和产业发展概述 11.1.1锂锰扣式电池简介 11.1.2锂锰扣式电池制造产业现状 21.2本课题的研究目的和主要研究内容 31.2.1本课题的研究目的和意义 31.2.2本课题研究的主要内容 3

7、1.3本章小结 3第二章 CR1616锂锰扣式电池正极组装机的方案设计4 2.1 锂锰扣式电池正极组装机的设想来由42.1.1 扣式电池正极组装机的设计背景42.1.2 扣式电池的结构42.1.3 扣式电池正极组装机的设计要求4 2.2 锂锰扣式电池正极组装机的结构方案设计52.2.1 间歇式转盘工作台结构电池正极组装机52.2.2 平面式工作台结构电池正极组装机6 2.3 确定最终的设计方案8 2.4 本章小结8第三章 CR1616锂锰扣式电池正极组装机零部件设计9 3.1 抓取装置的选择93.1.1机械手的特点 9 3.1.2 真空吸盘的特点9 3.2 传送机构中的电机选取 11 3.3

8、同步带的设计与选取 133.3.1带轮的介绍 13 3.3.2 同步带的介绍 14 3.3.3 同步带、带轮的设计和计算14 3.4气动装置的设计与选取 163.4.1气动系统方案的确定 16 3.4.2 气动的原理 173.4.3 气压传动的优点和缺点 17 3.5 本章小结 18第四章 虚拟设计 19 4.1 建模技术的发展史 19 4.2 CAD在现代设计中的发展与应用 204.3本章小结 21第五章 结论22参考文献 23附录124 附录231 谢辞36前 言本课题是对CR1616锂锰扣式电池正极组装机的结构进行设计与研究。改善锂锰扣式电池正极组装机的工作效率，提高了扣式电池的生产率，

9、使锂锰扣式电池具有广阔的前景和良好的市场价值。 在对CR1616锂锰扣式电池正极组装机的设计中，我参考了机械设计手册、袖珍机械手册设计师手册、袖珍液压气动手册、电池杂志、光机电一体化设计使用手册、自动机械设计、机械创新设计等丛书，这使我我对扣式电池的生产过程以及其中电池正极组装机的工作原理有了清楚地认知，并且对扣式电池正极组装机的机械机构也有了基本了解，便于自己设计出符合实际生产对的自动化的扣式电池正极组装机。在本课题的设计中三维建模起到了很大的帮助，让我在三维空间中更好的设计了锂锰扣式电池正极组装机的空间结构，对扣式电池正极组装机的各个部件的选取，本课题中我是用了Solid Works软件辅

10、助了电池正极组装机的设计，使扣式电池正极组装机的整体结构能更好的表现出来。我设计的是平面式工作台扣式电池正极组装机，采用同步带的方式对工作台上的正极壳、正极片、负极壳部分进行循环传送，采用真空吸盘式机械手抓取、放置正极壳的上料下料等工作，采用气压传动装置对正极片、负极壳部分进行定位传动，最后采用气压传动将已组装的电池传送至连接下一工序的同步传送带上。这使得扣式电池正极组装变得更加简单和快捷。第一章 绪论1.1 锂锰扣式电池简介和产业发展概述1.1.1 锂锰扣式电池简介锌锰扣式电池在现代的生活中已经是不可缺少的一种生活用品，它常用于小型电子设备中，为我们的生活提供和很大便利。在上个世纪80年代，

11、锂锰电池首次问世，它用锂作为阳极，二氧化锰作为阴极，电解液使用高能电解质，为了获取较高的比能量；它可以实现微电流、小电流、甚至于大电流的放电功能；耐贮存性能很好，在被贮存两年后，其容量也只降低不到2%，贮存三年以上，其容量才会明显降低，但是仍可使用，即使在-20至+50的温度范围内也可正常工作。但是在极低的温度下，电池的利用率和各项指标也会有所改变。例如在-20的温度下，电池内的导电率会有所下降，正极的利用率也会随之降低，此时的电压为2.2 V上下。 锂锰电池的正常环境下的工作电压是3 V，电池内的容量最高可达到1200MAh。随着不同电子产品对锂锰电池的品种样式有不同的需求，所以锂锰电池也是

12、多种多样，一般可分为矩形电池、扣式电池盒圆柱形电池。由于工作环境的不同，电池形状不尽相同，有些可以设计成厚度小的形状，放电过程较为稳定，因此它经常被用在半导体的设备中做供电电池或者备用电池，如：照相机，电脑主板，电子表，收音机，以及我们常用的手机等等。锂锰电池也是目前市场上用量最大、价格便宜的电池，所以对锂电池的研究很有现实意义，前景十分可观，各种型号的锂锰扣式电池如下图1-1所示。图1-1 各种型号的锂锰扣式电池1.1.2 锂锰扣式电池制造产业现状目前在中国，虽然锂锰扣式电池电池的产量和市场需求量越来越大,所占的比重也越来越高，但是先进的自动化生产线却少之又少,而且 制造技术也相对落后。国内

13、的锂锰扣式电池生产方式，前几年主要以手工为主，每条手工线需要几十名生产人员，劳动力严重浪费并且效率低下，生产出的产品质量也参差不齐，因此电池的品质也是参差不齐。国内扣式电池生产线如下图1-2所示。图1-2扣式电池生产设备日本以索尼为代表的锂锰扣式电池生产线制造商，生产水平较高，质量好，效率高，自动化程度也高，从而节约了劳动力，提高了生产效率。但是每条生产线售价高十分昂贵，我们如果买入，成本太高，而且不同型号电池的生产线通用性较差。随着时代的进步，科技的发展，国内的电池生产商也加紧实现生产线的自动化，从而来降低成本，多年来，皇天不负有心人，以国内几家龙头企业为代表的生产商开发出了自己的全自动生产

14、线，达到了降低成本，提高劳动力水平的作用，全自动生产线的自主研发成功弥补了国内这一领域的空白，也是我们真正从科技上尝到甜头，知道了自主知识产权的重要性。1.2 本课题的研究目的和主要研究内容1.2.1 本课题的研究目的和意义锂锰扣式电池作为21世纪发展应有极为广泛的一种新时代的科技产品，它在我们的生活中，如在手表、MP3、MP4、电视遥控器等日常物品中随处可见。随着锂锰扣式电池普遍性与实用性，它在电池的市场中也占有这越来越大的份额。由此也决定了锂锰扣式电池的生产设备大力研究与开发，锂锰扣式电池正极组装机是电池生产设备的一个重要组成部分，它的研究与开发是提高锂锰扣式电池产量、包证性能，提高品质的

15、一个关键部分。在国内电池的生产过程中还多用人工进行手工操作，这不但影响电池的生产效率，还制约了电池统一品质的提高。在国外进口设备，投资经费高的情况下，为了减少产品成本的严重增加，提高生产的效率，因此设计需要一种扣式电池正极组装机。而本课题CR1616锂锰扣式电池正极组装机结构设计也是来自于此。1.2.2 本课题研究的主要内容为了满足现代化生活中对锂锰扣式电池的大量需求，提高电池的生产效率是一个必须解决的问题，同时为了满足人们在日常生活中对锂锰扣式电池的质量要求，需要研究与开发符合现代生产需求的、现代化与自动化的新型的电池生产生产设备，以此来提高所生产电池的品质与效率，这是必不可少的。在锂锰扣式

16、电池的生产过程中改善与提高电池的正极组装机设备是其中重要部分。平面式工作台扣式电池正极组装机采用同步带的方式对工作台上的正极壳、正极片、负极壳部分进行循环传送，采用真空吸盘式机械手抓取、放置正极壳的上料下料等工作，采用气压传动装置对正极片、负极壳部分进行定位传动，最后采用气压传动将已组装的电池传送至连接下一工序的同步传送带上。1.3 本章小结本章中介绍了锂锰扣式电池的发展，了解了当今社会扣式电池的不可缺少的重要性，简单介绍了扣式电池生产线的基本情况，了解了扣式电池正极组装机在电池生产过程中的重要性。明确了本课题研究的目的和意义，对扣式电池正极组装机的机构的设计内容有了一定的见解。第二章 CR1

17、616锂锰扣式电池正极组装机机的方案设计2.1 锂锰扣式电池正极组装机机的设想来由2.1.1 扣式电池正极组装机的设计背景锂锰扣式电池是21世纪发展应有极为广泛的一种新时代的科技产品，它在我们的生活中，如在手表、MP3、MP4、电视遥控器等日常物品中随处可见。因此随着锂锰扣式电池普遍性与实用性，它在电池的市场中也占有这越来越大的份额。由此也决定了锂锰扣式电池的生产设备大力研究与开发，锂锰扣式电池正极组装机是电池生产设备的一个重要组成部分，它的研究与开发是提高锂锰扣式电池产量、包证性能，提高品质的一个关键部分。2.1.2 扣式电池结构 锂锰扣式电池是由正极壳、正极片、集流网、隔膜、负极片、负极盖

18、、密封圈、电解液组装而成。如图2-1所示。1 正极片 2 正极片 3 集流网 4 隔膜 5 负极片 6 负极盖 7 密封圈 8 电解液图2-1 锂锰扣式电池结构图2.1.3 扣式电池正极组装机的设计要求锂锰扣式电池一般由负极盖、负极片、电解液、隔膜、正极片、正极盖、密封圈组成，生产组装锂锰扣式电池时，首先负极盖放入指定位置，在负极盖中放入负极片，然后在负极片上放入隔膜，在隔膜上放入正极片，在正极片上加入指定的电解液，最后放上正极盖并且予以封口。这是锂锰扣式电池生产组装过程，如下图2-2所示。图2-2 扣式电池装配示意图（从上到下依次为正极壳、正极片、隔膜、负极片、负极壳）锂锰扣式电池正极组装机

19、的工作部分指的是电池负极壳、负极片、隔膜已组装完毕后，它们由自动工料机集中供给，经传送至扣式电池正极组装机工作的指定位置，正极片与正极壳同样同样采用自动供料机供给传送至电池正极组装机上，电池正极组装机上采用机器手、气压传动等机构依次在负极壳部分上放入正极、正极壳，最后将这已经组装后的电池传送到可以传送至下一道工序的传送带上，电池的密封加压在下一道工序完成。2.2 锂锰扣式电池正极组装机的结构方案设计2.2.1 间歇式转盘工作台结构电池正极组装机转盘式扣式电池正机组装机采用步进电机控制工作转盘的间歇转动，采用真空吸盘式机械手抓取、放置正极片、正极壳的上料下料等工作，采用气压传动装置对负极壳部分的

20、上料和扣式电池完成组装的下料工作，采用plc控制主转盘和副转盘的同步运动。如下图2-3所示。图2-3 间歇式转盘示意图如图所示中转盘1是工作主转盘，采用逆时针间歇转动，5是负极壳部分的自动供料装置，6是红外线计数检测装置，7是转盘上负极壳位置矫正装置，3是正极片供给转盘，4是正极壳自动供料装置，2是为下一道工序的过度转盘。锂锰扣式电池间歇式转盘正极组装机工作的原理与过程，将负极壳、负极片、隔膜等上一道工序已经组装完成的部分采用自动供料机供给主转盘，主转盘转动，红外线计数检测到负极壳已经供给完毕，主转盘再次转动到下一位置，矫正装置矫正负极壳部分在主转盘上的位置，为正极片正极壳的放置做准备，然后主

21、转盘再次转动到下一位置，存放正极片的副转盘同时转动，采用真空吸盘式的机械手装置吸取副转盘上的负极片并且放入主转盘上的负极壳部分内，然后主转盘再次转动到下一位置，存放正极壳的自动供料装置供给正极壳，同样采用真空吸盘将正极壳吸取放置在主转盘的负极壳部分上，这时正极组装也基本完成，主转盘再次转动到下一位置，由气压传动装置将已组装的电池传至副转盘，再由副转盘传至下一工序。采用转盘间歇式锂锰扣式电池正极组装机，虽便于观察电池组装的全过程，从而发现生产过程容易放生的实际问题，但主转盘与副转盘的同步转动不以控制，转盘工作的体积过大不易于整个电池生产过程的优化，再有副转盘的正极片一般是手工放置，但手工放正极片

22、的放料速度慢，效率低，而且正极片材料容易发生折断，导致废品率的升高。2.2.2 平面式工作台结构电池正极组装机平面式工作台扣式电池正极组装机采用同步带的方式对工作台上的正极壳、正极片、负极壳部分进行循环传送，采用真空吸盘式机械手抓取、放置正极壳的上料下料等工作，采用气压传动装置对正极片、负极壳部分进行定位传动，最后采用气压传动将已组装的电池传送至连接下一工序的同步传送带上。如下图2-4所示。图2-4 平面工作台示意图如图所示，1是电池正极组装完成后向下一工序的传送带，2是负极壳部分自动供料所用传送代，3是正极片传送的传送带，4是正极壳自动供料的传送通道，5是平面工作台的整体。锂锰扣式电池平面式

23、工作台结构正极组装机工作的原理与过程，将负极壳、负极片、隔膜等上一道工序已经组装完成的部分采用自动供料机供给到工作台上的同步传送带上，传送带运送负极壳部分到工作台的指定位置，采用气压传动装置（气缸带动在滑块上的一个推铲做循环往复运动）将负极壳传动至下一个指定位置；同时在工作台上的另一条传送带上传送着上一道工序得到的正极片，也采用气压传动装置将传送带上的正极片传动至刚才的负极壳部分上面，然后同样采用气压传动装置将这负极壳与正极片部分传动至下一个指定位置，同时正极壳采用自动供料装置集中供料，采用真空吸盘将正极壳吸取放置在刚才的负极壳部分上，这时正极组装也基本完成，最后再用气压传动装置将组装的电池传

24、动至向下一道工序运送的传送带上。采用锂锰扣式电池平面式工作台结构正极组装机，生产更加快捷，控制更加方便。气压传动使电池的定位更加准确，传动的速度更加高效；同步带传送使的电池的传送更加可控；平面式工作台的锂锰扣式电池正极组装机体积小便于整个生产设备的优化。2.3 确定最终的设计方案上述方案中CR1616锂锰扣式电池正极组装机选用平面工作台式的结构，此机构可以有效的减少在电池在正极组装过程中出现电池跳动、电池错位等扣式电池正极组装时经常出现的问题。上述机构的数据参数经过运算可以使电池准确的运到机构中所指定的各个位置，同时电池正极组装可以准确的定位，进行操作。所以上述机构为所选方案。2.4 本章小结

25、本章简要的叙述了CR1616锂锰扣式电池正极组装机的实际生产的重要性及设计背景，并且确定及设计了锂锰扣式电池正极组装机的结构。对它的运行原理和过程进行了简要的分析。通过分析锂锰扣式电池正极组装机的结构图，用以来确定锂锰扣式电池正极组装机的最终方案。对CR1616锂锰扣式电池正极组装机的运动过程进行详细的描述。第三章 CR1616锂锰扣式电池正极组装机零部件设计3.1 抓取装置的选择抓取装置是现代工业生产中不可缺少的重要环节，它可以减少不必要的人力劳动，提高生产效率，最常见的抓取装置有机械手和真空吸盘。3.1.1 机械手的特点机械手可以完成生产时的某些动作来替代工人、以便提高生产效率、降低用人成

26、本、提高产品一致性、安全性好、提升工厂形象。 多关节机械手的优点是:能够快速准确进行一些复杂的动作能够极好完成各种工作要求，由于模拟人的手臂，不仅通用性强、能抓取靠近机座的工件，而且能够准确绕过障碍物来工作，这在一些场合尤为重要。多关节手臂不局限于以前的设计准则，其关节数量多大三个甚至十几个或者跟多，它的外形不一定要根据人形来设计，在很多场合，单关节的远远不能达到多关节手臂的性能。机械手适用于中大型的换取物品上。3.1.2 真空吸盘的特点1、真空吸盘的工作原理 本课题要求的真空吸盘除了尺寸没有什么特殊要求所以选择平直型真空吸盘如下图3-1所示。真空吸盘先与所需要抓取的物体接触，然后通过空气导管

27、抽出真空吸盘内的空气，使真空吸盘内的压强减小,这样大气压将所需抓取的物体定在吸盘上，即可开始对物体的运输搬运动作，当待物体到达指定位置时,启动真空设备将空气平稳输送到真空吸盘内,使真空吸盘内的压强回复与外界一样，这时物体会自动脱落下来，这样就完成了物体的搬运工作。图3-1 真空吸盘示意图2、真空吸盘特点 使用真空吸盘作为抓物物体，完成对物体进行搬运工作的装置，拥有使用安全、对环境无污染、便于操作、成本低廉等优点。真空吸盘工作时使用的工作介质是压缩空气，不会产生易燃易爆的事故的发生，是操作人员更加安全；同时，又因为空气是自然界的正常物质，所以对压缩空气排放，不会对环境有任何的破坏；真空吸盘吸取物

28、体时，只要物体表面可以被吸取密封，就可以被真空吸盘吸取搬运，所以操作简便；最后，真空吸盘的结构简单，制造容易，所以使用真空吸盘无论是以后的保养维修，还是起初的购买，都会降低成本的要求。 由于针对电池抓取的机械手结构比较复杂，而且从物料盘提取物料真空吸盘的速度明显。所以这里选择真空吸盘。 索要抓取电池型号为CR1616 其中电池的D=16mm B=16mm吸盘的型号如下图3-2所示。图3-2真空吸盘的数据型号电池的重量约为2g所以选择吸盘的型号为：直径10MM 吸盘面积0.765 40.0KPA 真空吸盘吸取能力计算 W=(P*A)/10W=3.04N 远远大于电池重量0.02N 故所选真空吸盘

29、符合要求，其详细结构如下图3-3所示。图3-3 真空吸盘结构图3.2 传送机构中的电机选取在这次课题设计中，电机用于带动同步带传送，要求电机体积小、承载能力较小，又由于工作环境灰尘较多，所以选择单相电子调速电动机，这类电机的结构是全封闭、可以有效的能防止灰尘、杂物侵等入电机机体内部；工作时消耗电能较少，效率较高，产生噪音低，对周边环境影响小；它的体积小和重量轻便于在整体结构中的安装与维修根据以上电动机选择规律，对带轮电机进行计算选择1转速的确定由于本课题设计要求生产率50个/分钟。（以下计算代入55个/分钟）所以带轮的速度至少为: 线速度V=551610-3=0.88m/min 角速度 nw=

30、1000v/d （3-1） =10000.88/100=2.8r/min 2电动机类型选择根据实际工作要求和工作条件，可选用YTC-15-4/70单相电子调速电动机。3电动机参数计算（1）输出功率Pw Pw=FV/1000 （3-2）=10110000.01KW （2）电动机输出功率Pd Pd =Pw/ （3-3）=0.01/0.97 =10.42 （3）根据查表可得电动机额定功率PedPed=15W。 （3-4）（4）电动机的转速 根据所选电动机其减速比为1:15，所以计算理论转速为nd=1560=900 r/min （3-5）根据查表得所选电动机额定转速nd nd =1250r/min （

31、3-6）（5）电动机的主要技术参数和外形安装尺寸YTC-15-4/70单相电子调速电动机技术参数如下表3-1所示，其安装尺寸和外形如下图3-4所示：表3-1YTC-15-4/70单相电子调速电动机主要技术参数图3-4YTC-15-4/70单相电子调速电动机安装尺寸及外形3.3. 同步带的设计与选取3.3.1 带轮介绍1带轮的材料带轮的材料根据其实际工作的情况不同而选取，常见材料一般为铸铁或钢，高速、小功率的工作环境时也可采用塑料和轻合金。在锂锰扣式电池正极组装机中要求满足功率低、转速低的工作要求，所以选用材料是轻合金。2齿形在带轮中，可与梯形齿同步带相匹配的带轮，它的齿形线有直线形和渐开线这两

32、种。渐开线齿形的带轮，它的齿槽形状随带轮齿数的变化而变化。在其齿数多时，它的齿廓近似于直线，有利于带齿的啮入。在齿数较少时，容易影响带齿之间的正常啮合。3齿数z在传动比一定时，带轮齿数越少，它的传动结构越紧凑，但是齿数过少，也会使工作时啮合的齿数减少，从而易发生带齿承载过大而被剪断。除此之外，带轮直径如果减小，与它啮合的带也会产生弯曲疲劳破坏。国家标准GB1136189规定的小带轮最少齿数如3-2表所示：表3-2 小带轮许用最少齿数小带轮转速/（r/min）带 型 号MXL(2.032)XXL(3.175)XL(5.080)L(9.525)H(12.700)XH(22.225)XXH(31.7

33、50)900以下900-12001200-18001800-36003600-480010121416181012141618101012121512121416181416182022222426302224263.3.2 同步带介绍1.同步带传动特点同步带传动的特点是包含链传动、齿轮传动和带传动等传动的特点。在带的工作表面有带齿，与它相应齿形的带轮与之相啮合，可以用来传递力和运动。它与一般带传动相比，同步带有如下特点：它的传动效率高，一般可以达到98%；传动准确，可以无滑动达到同步传动的目的；它工作时平稳，能吸收振动；其结构紧凑，可以适用于多轴传动；它不但速比范围大，允许线速度高；而且传递

34、功率范围大，从几十瓦可以到几百千瓦；它的制造工艺比较复杂，成本较高；它的中心距有的严格要求，安装时要求有较高的安装精度；它维护保养比较方便。2.同步带结构和材料同步带一般是由氯丁橡胶组成的基体，为增加带齿的耐磨性还会在其面还会覆盖了一层尼龙布。同步齿形带是由带背、带齿、承载绳组成。带背一般采的材料有聚氨酯橡胶和氯丁橡胶。因为背带在运转过程中是要承受弯曲应力，所以需要有良好的韧性和耐弯曲疲劳的能力的材料。带齿一般会采用和背带相同材料，带齿工作时常用直接与钢制带轮啮合并传递扭矩，因而不仅要具有较高的强度和耐磨性，还应该具有较高的耐热性和耐油性。承载绳一般采用钢丝、纤维等材料。承载绳不仅传递动力，同

35、时还要保证带的节距不变。所以承载绳应该具有较高的强度和较小的伸长率。3.同步带的张紧为了保证传送带的正常工作，在传动带工作时应进行适当的张紧，使传送带具有一定的预紧力，以便有一定重量的电池在传动带上正常传送。而且在传动过程中，如果传送带松弛而又没有张紧，有时带的工作面会和工作台有很严重的摩擦，从而导致带急剧发热，以影响带的寿命。有时也会发生啮合不良的跳齿或是从带轮上脱落等现象。为了不导致传送带的传递载荷的能力和效率降低，带传动的张紧方法有调节轴间距和张紧轮两种。在设计中，为考虑到空间的限制和实际的工作情况，可以采用调节轴间距的方法来定期张紧。3.3.3 同步带、带轮的设计和计算为保证同步带不产

36、生疲劳损坏，并使其具有一定的使用寿命是同步带传动设计的主要依据。计算设计功率。=1.3 则 /kw=*P=1.30.55=0.715（kW） （3-7） 选取带型，根据、查表可知，选择L型带。表33 同步带型号型 号名 称节 距mminMXL(Minima Extra Light)XXL(Extra Extra Light)XL(Extra Light)L(Light)H(Heavy)XH(Extra Heavy)XXH(Double Extra Heavy)最轻型超轻型特轻型轻 型重 型特重型最重型2.0323.1755.0809.52512.70022.22531.7500.080.125

37、(1/8)0.200(1/4)0.375(3/8)0.5(1/2)0.875(7/8)1.25 确定小带轮的齿数，由确定，带速v和安装尺寸允许时，尽可能选取较大值，可取值为10。查表可知Pb=5.080。 计算小带轮节圆直径dp1/mm， dp1=z1*Pb=10*5.080/3.14=16.18 计算大带轮齿数z2， z2=i*z1=n1*z1n2=1*10=10 计算大带轮节圆直径dp2/mm ， dp2= z2* Pb=16.18图3-5 同步带示意图 确定带速 v/m/s， v=*dp1* n1/60*1000vmax （3-8） 通常L的 vmax =15 初定轴间距a0/mm，可以

38、根据公式 0.7(dp1+ dp2)a02(dp1+ dp2) 来确定 可以根据机械设计手册，选取带长及其齿数L0和z, 实际轴间距a/mm,最好采用轴间距可调整的结构,其调整范围可以根据机械设计手册选取,但是运转时应保证轴间距不变； 基本额定功率P0/kw, P0= (Ta-mv2)*v/1000 （3-9） Ta：是宽度为bs0的带上的许用工作拉力 m：是宽度为bs0的带的单位长度的质量 作用在轴上的力Fr/N，Fr=1000 Pd/v （3-10）可以根据表中推荐的最小基准直径，选取小带轮直径为=16.18mm，则可计算大带轮的直径为/mm=i*=1*16.18=16.18mm （3-1

39、1） 验算带的传动速度v=(60*1000)*=3.14*16.18*1200/(60*1000)=1.02(m/s)15m/s=m/s （3-12）可知计算符合要求。根据资料由表可得同步带和中心距。因此图中两带轮之间的中心距为a0=135mm,同事可得同步带的节线长计算如下：节线长=2*a0+*dd1=2*135+3.14*16.18=320.80mm （3-13）同步带齿数为：320.80/5.080=64经圆整选择型号为L，规格为L050的同步带，材质为橡胶。在安装时如果过松或过紧,为达到所需的张紧力，带轮的中心距可以做适当的调整。最后选用同步带轮，HTPA26S5M250-A-P，盖其

40、；同步带，HTBOS5M250-553，盖其。3.4 气动装置的设计与选取3.4.1 气动系统方案的确定 在本课题设计的机械结构中是否适用气动系统是根据锂锰扣式电池的实际生产情况而决定的。气动传动同其他几种传动形式相比较其优缺点如下表3-3所示。表3-3几种传动控制方式性能比较表由上表可知：本课题适合选用气动传动装置。3.4.2 气动的原理气动传动主要是由四个部分：一是气压发生装置，指它的是将机械能转变为气体的压力能力的装置，一般它的主要部分是空气压缩机。二是气压控制元件，它指的是能控制压缩空气的装置，一般包括控制压缩空气压力的压力控制阀,控制压缩空气流量的流量控制阀,控制压缩空气流动方向的方

41、向控制阀等。三是气动执行元件，它也是一种能量转换装置，与气压发生装置相反，它是将气体的压力能转换成机械能，一般包括可以做直线运动的各类气缸等。四是气动辅助组件，它指的是可以净化压缩空气、连接和润滑组件或是可以消声的装置，一般指的是滤器、油雾器、管接头及消声器等。3.4.3 气压传动的优点和缺点1、 气压传动的优点因为气压传动的工作介质是空气，而空气又随处可见的，所以采用气压传动成本比较低廉；由于空气的可压缩性，所以气压传动的能量便于贮存；因为空气是我们生活环境中的，它的压缩与排放对环境没有污染，所以使用气压传动不用设置废气的回收装置；再有因为空气的流动性好，流动时压力的损失较小。气压传动装置在

42、工作时对外在环境的适应性好，可以在一些特定环境下工作；气压传动装置由压缩空气提供动力，在工作是比较安全；气动元件的结构简单，便于制造与维修。2、 气压传动的优点 气压传动装置在工作时会产生较大的噪音，所以需要在排气时增加消音装置，以便减小噪音；气动系统的动作稳定性会由于工作载荷的变大而导致变差；因为气压传动装置的结构尺寸一般较小，且在工作时压力较低，一般为0.4MPa到0.8MPa之间，所以它的输出功率较小；最后是气动信号的传递速度较慢，且在信号的传递距离也有一定的限制，远远低于电子信号的传递速度与距离，所以不适合用在高传递速度的复杂回路中。3、气缸的结构普通气缸的结构组成见图3-6。主要由前

43、盖、后盖9、活塞6、活塞杆4、缸筒5其它一些零件组成。 气缸的种类很多。一般按压缩空气作用在活塞面上的方向、结构特征和安装方式来分类。在设计中我们采用的是双作用的气缸。双作用的气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件、和紧固件等零件组成，这种双作用气缸被活塞分成两个腔室：有杆腔和无杆腔。当从无杆腔端的气口输入压缩空气时，若气压作用在活塞右端面上的力克服了运动摩擦力、负载等各种反作用力，推动活塞前进，有杆腔内的空气经该端气口排入大气，使气缸杆伸出，同样，当有杆腔端气口输入压缩空气，活塞杆退回初始位置。通过无杆腔和有杆腔的交替进气和排气，活塞杆伸出和退回，气缸实现往复直线运动。气缸盖上未设置

44、缓冲装置的气缸为无缓冲气缸，气缸盖上设置缓冲装置的气缸为缓冲气缸。缓冲气缸当气缸行程接近终端时，由于缓冲装置的作用，防止了因活塞高速运动而撞击缸盖的现象发生。1组合防尘圈；2前端盖；3轴用YX密封圈；4活塞杆；5缸筒；6活塞；7孔用YX密封圈；8缓冲调节阀；9后端盖图3-6 普通型单活塞杆双作用气缸 最后选用气缸为，气缸1，CXSJM6-70-M9N，MC；气缸2，CXSJM6-120-M9N，MC3.5 本章小结本章介绍了CR1616锂锰扣式电池正极组装机主要部件的设计，确定了电机的选取；对抓取装置的优缺点进行分析以选取最适用的真空吸盘；对同步带和带轮的选取进行了计算与分析，确定了同比带和带

45、轮的型号与大小；最后分析了气压传动装置的在实际应用中的优劣，确定了由气缸为主的气动设计部分。第四章 虚拟设计4.1 建模技术的发展史三维建模是在计算机上处理和存储所要设计研究实物的空间数据的技术。它的的实际运用工具，我们称之为三维建模工具。而今天我们讲的这个课程就是学会利用计算机系统描述物体形状的技术，但是怎样利用简简单单的数据来表示所需的形态？又怎样来处理和控制这些数据，是整个建模技术的关键，这就要求我们应该学会运用Solid Works、Pro或 等可以表示和设计空间形体的能力的软件。1、三维建模技术的研究和发展CAD技术发展的开始，只是以计算机辅助绘图，简单的二维平面绘画技术。CAD技术

46、的飞速发展也促进了三维建模技术发展与普及，三维建模技术可以解决许多平面绘图所不能表达的设计思路，在今天，三维建模技术中参数化、变量化设计思路，也代表了CAD现在的发展水平。2、三维建模技术的发展史 在上个世纪60年代末线框模型（Wire Frame Model)出现在三维建模中，它可以表现出物体的全部顶点和边，更全面的表显出物体的实际数据。这种用线框和多边形构造三维实体，称之为线框模型。就像上封宝剑一样，他也是有利有弊的。首先是他的优点：1因为物体三维数据的支持，保持了正确的投影关系，也就方便了生产工程图的制作。2既节约资源，构造简单，又很方便学习，把在二维系统中做不到的，都能完成。当然他也是

47、有缺点的：1由于所要建模的物体图形在软件中他的所有点与线都会显示出来，这会导致我们对物体真实形态的理解出现偏差，如对物体的真实感的出现不同解释；2在建模中对物体曲线的表达有一定的困难，如不能很好的表示出球体。3、本课题中的三维建模在本课题的设计中三维建模起到了很大的帮助，让我在三维空间中更好的设计了锂锰扣式电池正极组装机的空间结构，对扣式电池正极组装机的各个部件的选取，有了更加直观的了解，更加合理的设计出扣式电池正极组装的实际生产情况。本课题中我是用了Solid Works软件辅助了电池正极组装机的设计，使扣式电池正极组装机的整体结构能更好的表现出来，如下图4-1所示。图4-1 扣式电池正极组

48、装机示意图4.2 CAD在现代设计中的发展与应用在20世纪80年初期，那时的CAD技术只有少数大型企业在使用，由于CAD的在当时价格比较昂贵，因此许多小型企业仍在使用原始的设计绘图工具，这严重影响了CAD技术在当时的普及。而且在当时，虽然线性模型和曲面模型能表现出物体的形态，但是他很难计算出模型的质量、质心和惯性矩等属性。这样的现状注定了CAD在当时没有广阔的市场。经过对CAD技术的不断研究与探索，世界上第一个实体造型技术的大型CAD/CAE软件I-DEAS，在1979年由DRC公司首先发布了。因为它可以准确的表达出模型的各项属性，所以被称为第二次技术革命实体造型系统。随着计算机技术飞速发展，

49、这为CAD技术的发展提供了良好的基础，使CAD技术的应用成本也大幅度降低，许多中小型企业也为此用上了CAD技术。在1988年，参数技术公司研发了以三维实体造型依据Pro/Engineer软件，随三维技术的应用，参数化设计成为CAD技术在实际应用中的内容，随着参数化造型技术的发展与应用，也带来了CAD技术发展史上第三次技术革命。一定要求全尺寸约束吗？在现在这个高科技发展的时代，人们不经发出了这样提问。因为参数化技术要求全尺寸约束，这样以尺寸改变来驱动形状改变的方式，也就干扰和制约者设计者创造力和无限想象力的发挥。随着人们对CAD技术的在实际工作中的应用与发展，一种以超变量化几何为先进的变量化技术

50、的全新软件I-DEAS Msater Series问世，这带来了CAD发展史上第四次技术革命。在现代社会中，CAD技术已经普及到各个行业与领域中了，它已成为我们生活、工作不可缺少的一项技术。4.3 本章小结本章通过对虚拟技术概述，了解三维建模优缺点，并且可以灵活的应用操作。由于CR1616锂锰扣式电池正极组装机的机构设计图是CAD制图，了解AutoCAD在现代设计中的发展与应用，学会其二维及三维制图的画法。本机构由三维CAD装配图进行设计与仿真，使其更加明了的表达锂锰扣式电池工作过程。第五章 结论本文对CR1616锂锰扣式电池正极组装机的结构进行设计与研究。改善锂锰扣式电池正极组装机的工作效率

51、，提高了扣式电池的生产率，它具有广阔的前景和良好的市场价值。本课题CR1616锂锰扣式电池正极组装机的结构进行设计中，本着机械化、自动化的生产理念，在机构的中采用了气动传动系统，使得该机械整体占用空间小，质量轻，便于安装与维修；采用了真空吸盘为抓取装置，是的该机械的成本降低，结构简单，便于操作。总之，该CR1616扣式电池正极组装机是由机械电子、自动控制、气动传动技术于一体的现代化设备。为现代化的扣式电池生产做出了贡献。参考文献1 刘继生，中国电池一l:业发展之战略思考，电池工业，2000，10(5): 227 一23 2 张茂清，扣式锂锰电池自动组装机的设计，电池机械，1993,103 林树忠，孙立新，孙会来，齐向阳，戚江波，刘海华，一种扣式电池自动生产线， 天津佳盟知识产权代理有