纖維鋪絲機手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動分析及仿真.pdf

1、在航空航天、國防軍事以及各種民用領(lǐng)域,先進復(fù)合材料對比于傳統(tǒng)材料以其優(yōu)異的綜合性能正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
　　纖維鋪絲成型工藝是在纖維纏繞工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,鋪放頭代替了繞絲頭,它解決了纖維纏繞工藝不能凹曲面纏繞、局部增厚加筋和開窗口的問題,繼承了纖維纏繞和自動鋪帶的優(yōu)點,對待鋪放構(gòu)件的適應(yīng)性更強。纖維鋪絲機通過前期路徑規(guī)劃鋪放軌跡以實現(xiàn)構(gòu)件的鋪放成型。因其具有能夠?qū)?fù)合材料進行變角度鋪放、改變纖維絲束鋪放寬度和在凹面鋪放成

2、型等特點,它非常適用于對具有相對復(fù)雜形狀的非回轉(zhuǎn)體表面進行鋪放。
　　本課題研究的七自由度纖維鋪絲機由2個直線坐標、5個旋轉(zhuǎn)坐標以及鋪放頭組成。相對于實驗室原有的一臺實驗用鋪絲機,運用一個大角度俯仰坐標代替了 Y軸直線坐標,并且進行了手腕部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。手腕部件是纖維鋪絲機的重要組成部分,其兩端分別與纖維鋪絲機中的伸臂和鋪放頭相連接,在調(diào)整鋪放頭姿態(tài)方面起主要作用,它決定著鋪放頭的運動范圍。手腕部件結(jié)構(gòu)設(shè)計及其運動、力學性能是本論

3、文的主要研究對象。
　　運動學分析是后續(xù)靜力學分析、動力學分析、工作空間分析以及控制鋪放軌跡實現(xiàn)等的基礎(chǔ),是研究手腕部件甚至整個鋪絲機結(jié)構(gòu)運動、力學性能不可缺少的一個環(huán)節(jié)。纖維鋪放運動是鋪放頭壓輥接觸點運動和芯模主軸回轉(zhuǎn)運動的合成,因此把鋪絲機運動分解成機械手臂和芯模主軸兩部分單獨進行研究,避免了冗余機構(gòu)運動學問題。繼而運用D-H法對機械臂部分進行運動學分析,建立其運動學方程,推算出方程正逆解;再利用矢量積法直接構(gòu)建機械臂結(jié)構(gòu)的雅