氢能是一种零碳能源,其燃烧值高,燃烧产物仅为水和热量,因此被视为最具潜力的清洁能源。随着氢能源技术日渐成熟,车载氢气瓶的应用场景也在逐步扩大。目前市场上的氢气瓶主要是由金属内衬与外层复合材料缠绕层组成的III型氢气瓶,为了实现轻量化、高储氢密度的目标,国内外已有大量学者对IV型塑料内衬氢气瓶做出了研究。目前,美国与部分欧洲国家已有成功研制工作压力为70MPa的IV型氢气瓶的案例,但是由于此类气瓶结构工艺复杂,且存在一定的技术封锁,国内的研究仍与这些国家存在差距。本文针对70Mpa IV型氢气瓶,做了缠绕工艺以及缠绕机构方面的研究:（1）氢气瓶由塑料内衬与复合材料缠绕层组成,由于气瓶的内衬决定了缠绕的线型,缠绕过程中容易出现因为缠绕张力导致内衬失稳的现象,所以本文首先对氢气瓶进行内衬设计及稳定性分析。通过对比不同形式封头的优缺点,选择椭圆封头;根据载荷要求,对封头接嘴的机构进行设计;为了满足稳定缠绕的工艺要求,采用切点法对气瓶的线型进行设计,结合气瓶的芯模转角公式与容积公式,推导出气瓶的筒体直径与芯模转角的关系函数,选择合适的缠绕线型,由此得到气瓶的尺寸;利用Abaqus软件对内衬进行特征值屈曲分析及后屈曲分析,得到内衬的屈曲载荷,与缠绕纤维对内衬的压应力做对比,判断是否需要往内衬中充入一定压力的氢气,防止内衬屈曲变形。（2）设计氢气瓶的缠绕层并针对设计要求做出改进。首先使用网格理论,对气瓶的螺旋缠绕层与环向缠绕层的厚度进行计算,得到初步缠绕层方案;使用三次样条曲线预测封头处的厚度,为气瓶的精准建模提供数据;最后通过Abaqus对氢气瓶进行有限元分析,得到气瓶的应力应变值与爆破压力;由于网格理论只是一种初步设计理论,本文通过参考其他学者针对气瓶缠绕层的改进理论,对缠绕层做出改进,通过有限元分析确定较好的缠绕方案,使得气瓶达到设计的压力要求。（3）设计一种龙门式氢气瓶缠绕机。通过对缠绕机的原理进行研究,设计了缠绕机的尾座、横梁、主轴箱、小车等机构。设计底座与横梁时利用有限元分析软件对设计方案进行分析,结果表明横梁上方增加加强筋可以有效提高横梁的抗弯强度,底座采用内部焊接支撑板的方案可以增加底座的刚度,提高缠绕机的稳定性;依据多工位缠绕机的运动要求,主轴箱与尾座都采用一主动轴带动两个从动轴的传动系统。为了缠绕不同尺寸的气瓶,尾座设计为可以相对底座移动的结构;小车的横向运动采用齿轮齿条传动,纵向运动采用丝杠机构进行传动,翻转机构为一个电机通过带传动同时带动三个绕丝嘴旋转的传动方式;纱架与小车间设置有张力控制机构,采用磁粉离合器施加摩擦力,通过两个固定辊与一个连接平行梁称重传感器的压力辊实时检测缠绕纤维的张力;使用solidworks对缠绕机进行了三维建模。本文对70Mpa IV型氢气瓶的缠绕工艺做出了理论分析,并对氢气瓶缠绕机的机构进行了设计。旨在为实验与生产过程提供参考,为氢气瓶的发展打下理论基础。