回轉體纏繞線型設計及軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、因為纖維纏繞復合材料的比強度和比剛度均高、可靠性好、密度小、抗腐蝕，在燃料貯箱、導彈運載筒、天然氣瓶、管道、建筑等方面取得了廣泛的應用，纖維纏繞復合材料制品的纏繞軌跡可設計性強，且纖維的排布狀態(tài)決定制品的機械性能，因此對纖維纏繞帶橢圓封頭的組合回轉體的線型的研究具有很重要的理論指導意義和工程實用價值。本文將研究適用于四自由度纏繞機的測地線纏繞線型和運動軸的運動軌跡。
　　本文首先分析了纖維纏繞技術所必須滿足的纏繞定理，纖維纏繞的線

2、型規(guī)律，以及影響纖維纏繞制品機械性能的纏繞參數(shù)。然后建立了帶有橢圓型封頭的組合回轉體的數(shù)學模型，并根據(jù)纖維纏繞定理對帶有橢圓型封頭的組合回轉體模型進行單纏繞周期線型設計，用相當圓的方法計算出橢圓型封頭表面的測地線，根據(jù)微分幾何的相關知識求解出圓柱體段表面的的測地線，根據(jù)芯軸上當前落紗點轉動的位置關系求解出落紗點坐標和芯軸轉角之間的關系式。然后對組合回轉體的完整纏繞進行了設計，主要包括纏繞每層的切點數(shù)、兩相鄰切點之間的紗線擬合數(shù)和完成整個

3、制品的纏繞所需的纏繞層數(shù)。再根據(jù)絲嘴坐標與落紗點之間的幾何關系，計算出橫向伸臂運動和小車的縱向往返運動與芯軸旋轉運動之間的關系。之后根據(jù)在整個纏繞過程中纖維紗寬保持恒定的條件，計算出絲嘴的翻轉角與芯軸轉角之間的關系式。
　　本文中應用 MATLAB仿真軟件對文中規(guī)劃的各個運動軸的運動軌跡進行了驗證仿真。本文分別從“自由纖維為定長”和“絲嘴在預設的軌跡上運動”兩個方面對纏繞過程中的各個軸的運動軌跡做了仿真驗證分析，對不同切點數(shù)及相同