纖維纏繞機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】【三維SolidWorks】

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Filament winding process is a under the condition of tension control and the predetermined linear, application special winding equipment continuous fiber or cloth impregnated resin glue continuous, uniform and regular winding in core mould or lining, then under certain temperature environment to be solidified, becoming a certain shape products, composite molding method. This paper first analyzes the development of the fiber winding machine at home and abroad, and then in the Solidworks platform, completed the hot roll structure and pressure system, tension system and the structure of the three parts of the system design. Finally, this paper based on the motion Solidworks plug-in, the common core module simulation system for research. Key words: Winding machine Tension Rectification Hot roll  摘要 復(fù)合材料具有高比強度、高比剛度、輕質(zhì)、放熱、吸波等特點，是航空航天、國防、石油化工、能源動力等領(lǐng)域重大裝備新材料和新結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，是實現(xiàn)其減重、增效和改善性能的關(guān)鍵。纖維纏繞工藝是在張力控制條件下和預(yù)定的線性、應(yīng)用專用纏繞設(shè)備連續(xù)纖維或布浸膠料連續(xù)、均勻、規(guī)則纏繞在芯?；蛞r線，然后在一定的溫度環(huán)境下固化，成為一種具有一定形狀的產(chǎn)品，復(fù)合成型方法。本課題先是分析了纖維纏繞機的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，然后在Solidworks平臺下，完成了熱壓輥結(jié)構(gòu)及壓力系統(tǒng)、張力系統(tǒng)及糾偏系統(tǒng)這三部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。最后應(yīng)用Solidworks motion對芯模纏繞進行仿真。 關(guān)鍵詞：纏繞機 張力 糾偏 熱壓輥  第1章 1.1引言 由復(fù)合材料科學(xué)STAU薛定諤在二十年代初提出的長鏈分子結(jié)構(gòu)，建立了大型的復(fù)合產(chǎn)業(yè)體系，復(fù)合材料從概念到大規(guī)模應(yīng)用，但短短幾十年的時間。在過去的幾十年中，復(fù)合材料的高強度，高模量，重量輕，隔熱，隔音等性能優(yōu)良，深受相關(guān)行業(yè)迅速認(rèn)可。目前，航空，建筑，汽車，電器，化學(xué)和材料的使用等行業(yè)，復(fù)合材料具有相當(dāng)大的比重。在此階段，不存在材料，無料比鋼，這是比復(fù)合材料更廣泛的應(yīng)用。在新的世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，研究在各個領(lǐng)域各個行業(yè)的不斷深入，這將不可避免地導(dǎo)致材料提出了更高的要求，這使得新世紀(jì)復(fù)合應(yīng)用將更加廣泛的性能?？茖W(xué)家預(yù)測，在百年新世紀(jì)的，該復(fù)合材料來代替鋼作為最廣泛使用的。 在用于復(fù)合材料，復(fù)合材料的市場需求的快速增加，復(fù)合成型已限制的瓶頸的開發(fā)和應(yīng)用。在復(fù)合成型過程中，卷繞過程是在最廣泛使用的技術(shù)之一的復(fù)合材料模制工藝。與其它成型工藝相比，使用長絲纏繞過程生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有光滑表面和高纖維取向均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，高強度和比強度的優(yōu)點。為了適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的復(fù)合材料，提高生產(chǎn)效率，纖維纏繞機應(yīng)運而生。 1.2纏繞機國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r與趨勢 1947年世界上第一個二自由度由凱洛格公司繞線機，率先推出了第一個大規(guī)模生產(chǎn)這種類型的復(fù)合材料產(chǎn)品的。隨著纖維產(chǎn)品的需求不斷增加，形狀纖維產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的兩自由度機械纏繞機已無法滿足市場需求。為了提高生產(chǎn)效率纖維產(chǎn)品來滿足的纖維產(chǎn)品的需求，以產(chǎn)生復(fù)雜的形狀，我們開發(fā)了一種更先進的纖維纏繞機。目前，國內(nèi)市場繞線機的主流機型，雖然仍有2自由度和三個自由度，但自上世紀(jì)80年代，隨著計算機技術(shù)，傳感技術(shù)，控制技術(shù)，纏繞機自動化技術(shù)的發(fā)展有了很大的提高。 1.2.1纖維纏繞機國外發(fā)展?fàn)顩r 外國絡(luò)筒機的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個過程：機械繞線機，數(shù)字程控繞線機，電腦控制繞線機。纖維纏繞技術(shù)起源于20世紀(jì)40年代，當(dāng)時在軍中的主體作用。在1945，美國使用光纖纏繞技術(shù)生產(chǎn)的第一玻璃纖維增強塑料杯，在著名的曼哈頓原子彈項目使用。1946年纖維纏繞技術(shù)已經(jīng)由凱洛格公司取得了美國專利，第一機械絡(luò)筒機1947年。自那時起，導(dǎo)致更繞線機的類型，如在60年代初，以創(chuàng)建entec400類型和mccelnaanderosnw-2型卷繞機。在此期間，卷繞機的發(fā)展是一個雙自由度繞線機，主軸轉(zhuǎn)速和車速比齒輪傳動比。由于齒輪的影響，不卷繞機卷繞機卷繞纖維的產(chǎn)品，但該產(chǎn)品的精度不高。 到了二十世紀(jì)中期，60年代中期，為了有一個更高性能的火箭發(fā)動機，火箭發(fā)動機，以滿足空間形態(tài)的特殊需求，開發(fā)了高精度數(shù)控繞線機。美國entee800麥克萊恩andersonw-18型和相對常規(guī)機械纏繞卷繞機采用液壓馬達提供電力的電車線和移動電位移控制脈沖信號應(yīng)用的主軸角位移。在繞組的精度，可以控制和繞組的產(chǎn)品的質(zhì)量，相比以前的卷繞機具有較大的升級。但由于這種繞線機需要在非線性繞組中使用，由于其限制的原因，繞組的機械不能滿足復(fù)雜形狀的產(chǎn)品要求。 自20世紀(jì)70年代末，隨著傳感技術(shù)，計算機控制技術(shù)，纖維纏繞機的快速發(fā)展也是一個很大的飛躍。 1973年，計算機控制卷繞機卷繞機，打標(biāo)到計算機控制的發(fā)展。為計算機控制的纏繞機的用戶，有良好的計算機程序，以預(yù)先計算的長絲纏繞軌道所示，計算機將根據(jù)該方案的要求，通過控制伺服馬達驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)卷繞過程。繞線機，電腦存儲空間，各種存儲纏繞方案，并通過現(xiàn)代通信手段可以在卷繞機功能監(jiān)控，遠程更新和纏繞工藝信息，極大的提高了復(fù)卷機的靈活性，以適應(yīng)和提高精度和效率的實現(xiàn)的繞組。 在最近幾年，隨著微電子技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，以滿足生產(chǎn)更復(fù)雜部件的需要，逐步開發(fā)出了更復(fù)雜的多自由度的繞線機，現(xiàn)在國際計算機具有最多11軸控制纖維纏繞機，異形組件（三通，彎頭）繞線機前出現(xiàn)的變化只能粘貼和半手糊手的情況，更好地滿足社會生產(chǎn)我們需要在促進社會發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。 1.2.2纖維纏繞機國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 與西方國家相比，中國的發(fā)展繞線機起步較晚，20世紀(jì)50年代20年來，1968年南京研究設(shè)計院研制成功的光纖，一種高強度纖維，在同一時期，中國第一臺機纖維纏繞機由北京開發(fā)玻璃纖維研究所。北京玻璃鋼研究已成功開發(fā)并纏繞機中國第一家數(shù)字化控制程序，它是在繞線機歷史上的一個重要步驟。 70年代末，第三代計算機控制纏繞機在全球的出現(xiàn)。在此期間，中國縮小與發(fā)達國家的技術(shù)差距，以滿足自己的經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)的需要，開發(fā)了一個計算機控制纖維纏繞機作為國家快速發(fā)展的國家重點工程得到了迅速 的發(fā)展。從1983年到1986年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)使用和維護參考脈沖產(chǎn)生的取軸的頻率控制的運動控制方式恒轉(zhuǎn)速，已成功試jkcr50 / 400K，jkcrl00 / 600B和jkcrl20 / 400K三套，微機控制纖維纏繞機。三臺計算機是根據(jù)核心模型的形狀和尺寸進行預(yù)先計算的，由地線理論預(yù)先計算出光纖的繞線路徑，并大大提高了產(chǎn)品的精度。 自那時以來，引進國外先進技術(shù)的提高和自身科研實力，纖維纏繞技術(shù)在中國的發(fā)展更為迅速。它已經(jīng)逐漸從一開始就在多層次，多學(xué)科，多元化的方向發(fā)展。在最近幾年，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，由中國近年來生產(chǎn)的關(guān)鍵因素絡(luò)筒機卷繞張力是在長絲纏繞張力，樹脂含量，過程等一系列長絲纏繞質(zhì)量也能準(zhǔn)確控制，六軸計算機控制繞線機已經(jīng)研制成功。理論建模，該理論提出了電網(wǎng)傷口，以促進纏繞一個新的高度的理論和技術(shù)。目前，復(fù)合材料成型生產(chǎn)，已基本形成了完整的產(chǎn)業(yè)體系，在一定程度上，要趕上世界先進水平，但從產(chǎn)品應(yīng)用的角度來看，目前我國大部分國家，生產(chǎn)的產(chǎn)品是旋轉(zhuǎn)體組件的管道、儲罐和火箭殼等特殊場合在復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和技術(shù)還不完善。 1.2.3纏繞機的主要結(jié)構(gòu)類型 纏繞機可以分成以下幾類： (1)臥式纏繞機，如圖1-1所示。在繞線機，鏈條用于驅(qū)動滑架往復(fù)運動的心軸芯模型驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)運動，通過調(diào)整車輛和卷繞筒管的旋轉(zhuǎn)速度的軸的移動速度進行調(diào)節(jié)。繞線機擁有細(xì)長部件的范圍很廣，集裝箱梁繞組。 圖1-1 臥式纏繞機 (2)繞臂立式纏繞機，如圖1-2所示，繞線機的特征是纏繞在臂圍繞芯的旋轉(zhuǎn)恒定速度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動臂的核心，驅(qū)動軸勻速旋轉(zhuǎn)的核心模型。纖維纏繞機產(chǎn)品線的統(tǒng)一。在干燥繞組的繞線機，以適應(yīng)傷口短容器。 圖1-2 繞臂式纏繞機 (3)軌道式纏繞機，如圖1-3所示，該卷繞機具有水平和卷繞機，它設(shè)有一個轎廂的軌跡是垂直或水平的圓形軌道的優(yōu)點。當(dāng)沿軌道車移動需要1周，心軸驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)，紗線寬度的旋轉(zhuǎn)。水平軸風(fēng)角度的大部分地區(qū)，繞線機生產(chǎn)。 圖1-3 軌道式纏繞機 (4)球形纏繞機，如圖1-4所示，該卷繞機具有四個自由度：繞線機電線端口旋轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)軸，使用第四軸線口進入運動實現(xiàn)紗線片被卷繞，以減少纖維細(xì)孔的積累，提高了產(chǎn)品的均勻性。通過轉(zhuǎn)動控制心軸和導(dǎo)線嘴，通過調(diào)節(jié)心軸的纖維均勻地圍繞心軸表面以調(diào)整偏轉(zhuǎn)線圈角。 圖1-4 球形芯模纏繞機 (5)行星式纏繞機，如圖1-5所示，絡(luò)筒機卷繞角軸線與水平面的夾角。圍繞心軸做自傳和旋轉(zhuǎn)噴嘴保持部件方面固定軸線進給運動的運動和旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運動，卷繞機廣泛用于生產(chǎn)。 圖1-5 行星式纏繞機 (6)電纜式纏繞機，如圖1-6所示，繞線機用于生產(chǎn)的圓筒形管和容器的產(chǎn)品，將其與紗線的球和旋轉(zhuǎn)同步旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸線的工作原理，可以來回移動沿著心軸，完整縱向放置過程的軸線方向：環(huán)是安裝在車體上的旋轉(zhuǎn)紗線球的兩側(cè)，心軸的旋轉(zhuǎn)，沿心軸的車沿軸向來回移動以完成箍纏繞過程。 1-縱向沙盤；2-轉(zhuǎn)環(huán)；3-芯模；4-小車；5-小車絲杠；6-小車導(dǎo)軌； 7-轉(zhuǎn)換傳動機構(gòu)；8-環(huán)向纏繞紗團 圖1-6 電纜式纏繞機 (7)多向纏繞機，如圖1-7所示，繞線機的工作原理，在卷繞過程中，芯可旋轉(zhuǎn)，可在軸向方向上往復(fù)運動，所述線路端口不變的位置，和管芯的結(jié)束和自傳軸向運動沿著蜿蜒。帶來了極大的方便的繞線機，電線管固定的優(yōu)點，為職工辦理斬首，花絲：多線可以實現(xiàn)大量的紗線卷繞，卷繞速度、紗線均勻分布，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。 1-浸膠導(dǎo)紗裝置；2-絲嘴；3-芯模；4-紗帶 圖1-7 多向式纏繞機 1.2.4纏繞機的發(fā)展趨勢 (1) 在張力控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新理論被纏繞在繞線機上，采用先進的傳感器控制技術(shù)，我們將有更先進的控制系統(tǒng)，高精密卷繞。在繞制過程中，在光纖中的張力是更合理，纖維的強度，剛度優(yōu)勢將得到充分發(fā)揮，制作將具有較高的強度和抗疲勞性。 (2) 絡(luò)筒機將復(fù)合材料的加工過程中，一機多采用方向的進一步發(fā)展。根據(jù)不同的機械結(jié)構(gòu)和不同纏繞工藝產(chǎn)品生產(chǎn)的具體情況，控制系統(tǒng)的左擴展空間控制程序的二次開發(fā)和改進。 (3) 卷繞過程是由機器人和繞線機的組合來實現(xiàn)的。由于機器人可以靈活移動，大的工作空間，自由和更好，并且可以根據(jù)機器人路徑將來所需產(chǎn)物，機器人的組合和卷繞機的形狀進行規(guī)劃，特別適用于包裝小復(fù)合組合物，非軸對稱部位或雙凹組分如繞組。 (4) 計算機輔助設(shè)計/ CAM的仿真技術(shù)。目前市場上流行的軟件由國外軟件為主，如cadfil，CADWIND，等等。在武漢大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的國產(chǎn)軟件模擬也有一定的貢獻。計算機輔助設(shè)計/凸輪和仿真技術(shù)在復(fù)卷機將是發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。 1.3纖維纏繞工藝概述 纖維纏繞是一種纖維的形成過程中的重要，它是纖維通過一定量的樹脂浸膠槽浸，按照糾纏線性規(guī)則均勻覆蓋的心軸和固化后，脫模的過程，最后形成具有特定形狀的玻璃纖維制品生產(chǎn)技術(shù)。繞線機、鋪設(shè)機等專用纖維成型設(shè)備的出現(xiàn)，提高了繞組產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，纖維纏繞原理，如圖1-8所示。 圖1-8 纖維纏繞原理圖 根據(jù)纖維束是否浸滲，纖維纏繞過程可分為濕、干、半干三種方法，如圖1-9所示。 (1)濕法纏繞 濕法纏繞工藝是將 纖維束浸在一定 量的樹脂膠中。濕的過程是曲折的，纖維的張力是難以控制的，該產(chǎn)品很容易通過外部溫度和濕度等條件固化，卷繞機需要增加輔助卷繞裝置等。 (2)干法纏繞 干法纏繞工藝是相 對于濕法 纏繞的過程，干燥過程是纖維纏 繞前的預(yù)浸膠的過程，然后將纖維 干燥。繞組將在干燥后的纖維纏繞到芯軸上，使芯模加熱固化膠在二次軟化并使纖維與纖維之間的層間相互粘合，并固化后，在生產(chǎn)中完成。干燥繞組的過程容易控制繞組的張力、卷繞速度等。但干燥繞組需配置預(yù)浸漬干燥設(shè)備，卷繞系統(tǒng)復(fù)雜，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高。 (3)半干法纏繞 半干制過程類似于干燥過程，而且纖維在預(yù)浸過程中先經(jīng)過浸漬處理，然后干燥，但干燥時間短于干燥過程。繞組 可以在室溫下進行，采用半 干法的方法進行纖維纏繞。半干法工藝具有干濕雙繞組的優(yōu)點，可以提高繞組的速度，減少繞組的設(shè)備，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 通過纏繞方法獲得的產(chǎn)品 有以下優(yōu)點： (1)可設(shè)計性強 我們可以以纖維纏繞各向異性的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，根據(jù)特定的產(chǎn)品的承載能力，設(shè)計不同的繞組線，提高了產(chǎn)品的抗張強度。 (2)生產(chǎn)率高 繞組設(shè)備全自動繞線，減少人工參與，卷繞速度，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品型號可大量生產(chǎn)后確定。 (3)可靠性高 卷繞機在張力控制系統(tǒng)中的作用，在一個可調(diào)范圍內(nèi)的纖維張力，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以充分發(fā)揮纖維的強度，該產(chǎn)品更均勻，穩(wěn)定。 (4) 完成巨型結(jié)構(gòu)的繞組 一些復(fù)合產(chǎn)品如石油、煉油、儲油罐等復(fù)合材料的成型生產(chǎn)是非常困難和曲折的技術(shù)可以很容易地完成，目前生產(chǎn)的大型結(jié)構(gòu)的繞組。 (5)強度較高 較小直徑的玻璃纖維，高強度，低損傷率。玻璃纖維是玻璃纖維和玻璃纖維，材料的強度之間的應(yīng)力載荷傳遞。 (6)纏繞材料廣泛 對于同樣的產(chǎn)品，你可以從多種材料可供選擇，而目前材料成本并不高。 1.4課題研究的目的和意義 在這一階段由于市場上繞線機一般都是一二度自由度或三度機械繞線機，生產(chǎn)和 產(chǎn)品質(zhì)量低下，無法適應(yīng) 市場需求。多度的繞線機可以很好地滿足繞組的需要，但成本高的繞線機，不適應(yīng)企業(yè)的實際發(fā)展。本論文根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，設(shè)計出一種價格相對較低，具有一定 通用性的絡(luò)筒機，可滿足普通 芯模如錐、壓力容器、卷筒纏繞、纖維張力的纏繞功能，更好的控制和生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。 1.5該課題的主要研究內(nèi)容 (1) 以普通旋轉(zhuǎn)體和非旋轉(zhuǎn)體為研究對象，分析了核心模型的繞線過程。在以往的機械式纏繞機的基礎(chǔ)上增加了鋪設(shè)伸縮機構(gòu)、張力控制機構(gòu)的頭，設(shè)計了纏繞機的一般模型，基于SolidWorks完成繞線機系統(tǒng)建設(shè)。 (2) 基于SolidWorks的 參數(shù)化纏繞運 動插件，模擬系統(tǒng) 的研究，以及人機交互界面的設(shè)計模擬卷繞系統(tǒng)的運動過程。  第2章 纖維纏繞機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 在市場上，對回轉(zhuǎn)體纖維產(chǎn)品的需求量不斷增加，對纖維纏繞機提出了更高的要求。為了滿足市場需求，降低光纖產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)約資源，許多研究人員一直在開發(fā)一種新的多軸繞線機。目前，雖然新的研究和多絲的自由發(fā)展繞線機可以快速且容易地纏結(jié)纖維產(chǎn)品的要求，但與卷繞器生產(chǎn)成本增加的自由度。因此，生產(chǎn)的一個便宜，可以滿足繞組的繞組需要，是每個人的共同愿望。 2.1纖維纏繞機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 在此期間，雖然纖維纏繞機已經(jīng)有了一些重大改進，出現(xiàn)了各種型號的繞線機，但其工作原理和繞線機結(jié)構(gòu)，基本沒有根本改變。卷繞機的主要工作原理是：通過卷繞機控制系統(tǒng)，控制卷繞機特定的機械結(jié)構(gòu)運動，浸漬樹脂膠纖維按一定規(guī)律均勻地布置在芯模表面，然后通過模壓和固化得到穩(wěn)定性能的產(chǎn)品。雖然某些特殊產(chǎn)品的形狀和性能要求，相應(yīng)的繞線機的結(jié)構(gòu)是不一樣的，繞線機和控制系統(tǒng)的外觀和控制策略也不同，但繞線機系統(tǒng)或類似。 繞線機具有以下優(yōu)點： (1) 繞組功能比較完善，繞組的機械通用性可以大大提高，不僅可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體組件的繞組，而且還完成了繞組的非旋轉(zhuǎn)部件，基本可以產(chǎn)生普通的纖芯產(chǎn)品。 (2) 提高張力檢測與控制系統(tǒng)，能較好地控制纖維張力的卷繞過程，使產(chǎn)品質(zhì)量更高，更能發(fā)揮材料本身特性的優(yōu)點。 (3) 自動化程度高，通過計算機控制各軸聯(lián)動，用戶只需輸入相關(guān)的參數(shù)，在電腦操作界面上，繞線機會自動跟隨繞組需要完成繞組。纏繞機的 總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。 圖2-1 纏繞機總體結(jié)構(gòu) 該纖維纏繞機主要由以下 部分組成：主軸箱、芯模主軸、主軸支架、繞線式行走小車、以及鋪設(shè)頭伸縮機構(gòu)、光纖張 力檢測與控制機構(gòu)、糾偏機構(gòu)。三軸聯(lián)動的纖維 纏繞機三度的自由度：芯軸旋轉(zhuǎn)、繞線行走小車沿軸向往復(fù)運動，在水平面上鋪設(shè) 頭臂伸縮運動。通過計算機控制纖維纏繞機這三個自由度的自由度來完成卷繞過程的核心模型。以下是本組織設(shè)計的一部分。 2.2纖維纏繞機主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 主軸箱是繞線機的主要部件之一，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用變頻電機、編碼器等元件，通過聯(lián)軸器與主軸組件主軸相連接。主軸箱主要 用于為主軸的旋轉(zhuǎn)提供動力，并可以通過變頻器調(diào)節(jié) 電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)主軸回 轉(zhuǎn)的控制。主軸箱采用5號鋼焊接的增長，寬度和高度分別為1500mm，1000mm，矩形框2200mm。由于主軸箱安裝電機等部件，所以，在主軸箱中要有相應(yīng)的安裝支撐。支持支持表是5號鋼的焊接，焊接厚度為10mm以上的板，并在上面打安裝定位螺栓連接孔來調(diào)整電機的位置。從而使主軸的核心模式旋轉(zhuǎn)使纖維纏繞。傳動帶用于主軸箱驅(qū)動的變頻電機和主軸。皮帶具有良好的彈性和彈性，傳動過程平穩(wěn)，可減少機械在工作過程中的振動和沖擊，可起到過載保護；帶傳動中心的距離可以更大，能適應(yīng)不同中心距離的要求。在卷繞機的卷繞過程中，通過控制系統(tǒng)、變頻器和編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的控制。編碼器安裝在主軸的軸端，主軸轉(zhuǎn)速的信息實時采集，信息反饋到控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過編碼器計算返回脈沖信號來確定主軸的轉(zhuǎn)速，并與設(shè)定轉(zhuǎn)速相比，從而對電機變頻器發(fā)出指令，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)速電機，從而滿足繞組的需要。主軸箱及其內(nèi)部元器件如圖2-2所示。 圖2-2 主軸箱 2.3纖維纏繞機行走小車設(shè)計 在卷繞過程中，小車的主要作用是在小車的運動中起到支撐作用。小車的支架長度為2.5 m。小車支架如圖2-3所示。 圖2-3 小車支架 繞線機是機械繞線的核心部分，紡紗機的繞線機、伸縮機構(gòu)、卷繞機的張力控制機構(gòu)是一個重要的組成部分，位于汽車上，如圖2-4所示。設(shè)計行走小車主要考慮以下幾方面的因素： (1) 為了滿足繞線角的要求，需要在工作過程中保持準(zhǔn)確、穩(wěn)定的平均傳動比要求，以滿足汽車的繞線要求。； (2) 旋轉(zhuǎn)頭伸縮和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，張力檢測控制機構(gòu)，膠水浸漬槽，膠水等具有一定的重量，所以汽車可以承受一定的負(fù)荷； (3) 該車的結(jié)構(gòu)合理，使紗線在各種機制中都能順利滑動，減少了不必要的摩擦，并對紗線的損傷機理產(chǎn)生了不必要的損害。 (4) 由于繞線管的特殊性質(zhì)，使其具有一定的距離，此外，汽車的長期工作環(huán)境也相對較差。 汽車采用的是驅(qū)動螺桿傳動，相比于螺桿傳動和齒輪傳動，使得安裝精度不太嚴(yán)格要求和螺桿驅(qū)動可以在較低成本下實現(xiàn)長距離傳動：并與變速器和螺桿傳動相比，由伺服電機與減速器相連，將繞線行走小車的功率和減速器連接在一起，將其與絲杠連接，以使其在行走小車上有一個傳遞扭矩的能力。繞線由計算機控制的步進電機伺服電機的速度，汽車本身攜帶編碼器可以汽車運動速度和其他信息。通過計算機和控制汽車的伺服電機和主軸伺服電機的旋轉(zhuǎn)，以保證繞線過程中的模芯和一個鋪頭速度比，從而保證繞組的角度。 圖2-4 纏繞行走小車 2.4吐絲頭伸縮機構(gòu) 為了使旋轉(zhuǎn)頭的軌跡，曲線對應(yīng)的設(shè)置，繞線機增加了旋轉(zhuǎn)頭的伸縮機構(gòu)，以滿足復(fù)雜的彎曲表面頭部傷口，在平面垂直于主軸的要求的位移。在該系統(tǒng)中，選擇了滾珠絲杠的線性模塊，在長時間的摩擦下保持較高的精度，能承受較大的切向載荷，易于裝配，具有良好的兼容性。線性模塊的鋪設(shè)頭伸縮機構(gòu)更靈活。將鋪設(shè)伸縮機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)組合在一起，可以有效地節(jié)省空間，如圖2-5減少其他機構(gòu)的支持，減輕汽車重量，提高精密卷繞。為了保證紡絲頭的運動精度，選擇HIWIN直線導(dǎo)軌機構(gòu)和模型選擇kk86導(dǎo)軌和導(dǎo)距離10mm。線性模塊導(dǎo)軌的選擇原則如下： 1)線性導(dǎo)軌額定壽命長度計算公式： L=ftfw?CPn3×50km (2-1) 式中：L-額定 壽命長度(km)；C-額定 動載荷(N)；Pn-導(dǎo)軌 工作載荷(N)；ft-接觸 系數(shù)，一般取1.0；fw-負(fù)載系數(shù)，取1.0～1.5。 2)線性導(dǎo)軌額定壽命旋轉(zhuǎn)數(shù)計算公式： L=1fw?CaPa,n3×106rev （2-2） 式中：L-額定壽命 (旋轉(zhuǎn)圈數(shù))；C-額定動 載荷(N)；Pa,n-軸向工作 載荷(N)；fw-負(fù)載系數(shù)，取1.0～1.5。 2.5張力檢測控制機構(gòu) 2.5.1測力機構(gòu) 在卷繞過程中，纖維的張力是指從卷到卷繞的纖維的張力，由卷繞的芯模的整個形成過程。張力對卷繞過程中紗線的量有很大的影響，產(chǎn)品外觀的光潔度，產(chǎn)品的連續(xù)性，穩(wěn)定性和機械性能的影響。在卷繞機中間，將張力傳感器的紗線張力檢測元件安裝在導(dǎo)絲引導(dǎo)機構(gòu)的中間，靠近核心模式的位置，可實時檢測紗線張力，并將信息反饋給控制系統(tǒng)。紗線張力控制機構(gòu)主要采用磁粉制動器，在紗線進入紗導(dǎo)紗機構(gòu)中，在擠壓機構(gòu)上安裝，既能實現(xiàn)張力的控制，又能控制紗線中的膠量。 本文采用雙紗導(dǎo)輥和一個測量輥組成的三角形壓縮力測量裝置，將光纖的張力傳遞給測量輥上的壓力，然后用壓力傳感器來檢測壓力。 導(dǎo)紗和測卷機之間的安裝角度為0度，即光纖與平行軸的傳感器，橫向力不，壓力傳感器可以敏感的檢測的張力增加，所以壓力傳感器的壓力傳感器和實際張力相等，從而避免角度計算造成的計算誤差，減少的計算和計算時間量，提高實時控制并降低該裝置的制造成本。使用輥和軸承座之間的線性負(fù)載，以減少所造成的不平衡力的負(fù)荷在輥和摩擦測量力偏轉(zhuǎn)的兩端，從而降低了測量誤差，提高測量精度。 2.5.2傳感器 使用bhr-23式負(fù)荷 傳感器華東電子儀器廠在這個項目。傳感器的類型是通過施加一組激勵電壓，改變的重量或力的變化的輸出電壓成正比的轉(zhuǎn)換器。型bhr-23式負(fù)荷 傳感器具有以下特點： 1）該裝置采用密封和填充氮氣的結(jié)構(gòu)，使傳感器和彈性體部分和應(yīng)變片和穩(wěn)定的大氣中的部分內(nèi)補償元件。 2）bhr-23型傳感器具有雙層膜結(jié)構(gòu)，提高了傳感器的負(fù)載電阻的性能，并具有較高的精度。 3）該傳感器采用高性能應(yīng)變儀和補償膜，具有良好的穩(wěn)定性。 4）在電路中采用了多種補償措施，使電路的性能得以維持在很寬的溫度范圍內(nèi)。 2.5.3磁粉制動器 磁制動器是電磁制動器，它是通過在轉(zhuǎn)子和通過在磁場的嵌套循環(huán)的電激勵所述定子線圈，兩個旋轉(zhuǎn)體之間通過的磁力的組合和磁性粒子的運動部件的摩擦扭矩傳遞連接在一起。 磁粉制動器具有以下特點： 1）勵磁 電流傳遞/制動 力矩具有良好的線性關(guān)系，并且可以很好的轉(zhuǎn)矩控制。 2）由勵磁電流控制、速度、相對速度等因素限制，并與其它因素?zé)o關(guān)，轉(zhuǎn)矩控制的準(zhǔn)確性。 3）散熱結(jié)構(gòu)合理，散熱量大，散熱結(jié)構(gòu)允許在連續(xù)滑動狀態(tài)下運行。 4）時間短，轉(zhuǎn)矩時間常數(shù)小，響應(yīng)速度快，組合和分離穩(wěn)定，無沖擊，無振動，無噪音。 5）空載切換力矩小，性能好，操作方便，準(zhǔn)確可靠。 圖2-6 磁粉 制動器原理圖 2.6主軸與糾偏機構(gòu) 主軸具有支撐和驅(qū)動的功能，主軸與主軸箱通過萬向聯(lián)軸器連接，主軸的旋轉(zhuǎn)速度通過控制主軸箱中的電機轉(zhuǎn)速來控制。因為管道產(chǎn)品具有很長的特性，所以要求主軸具有一定的長度。為了保證卷繞過程中玻璃纖維制品的卷繞精度，減小主軸自重的影響，在保證主軸剛度的前提下，將主軸加工成一個空心軸。主軸的定位主要取決于軸的位置和支撐。主軸支承在繞線機工作過程中，以支持主軸和主軸的作用為核心，以便使主軸模型更好的工作。主軸及主軸支架分別如圖2-7所示。 2.6.1纖維帶跑偏的原因 纖維和行走的導(dǎo)輥，纖維帶和在一定范圍內(nèi)的輥面接觸和摩擦，然后在纖維上的點，并且在垂直于輥子的中心線，皮帶張力均勻分布的纖維，如圖2-8（a）所示。當(dāng)光纖帶背襯輥，垂直于與滾筒的中心軸線的纖維運行。 當(dāng)在導(dǎo)輥行走的時候，內(nèi)邊界摩擦如果彼此平行，所述光纖帶和導(dǎo)輥軸之間的輥接觸，以及纖維橫截面直，厚度均勻，在纖維上的應(yīng)變分布均勻，從而使纖維步行上會有一個輥，它可保持在操作，而輥子的中心的橫向位移“偏差”。但在實際生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)各種外界干擾的在纖維上的正常行走，從而使偏差纖維帶。當(dāng)在圖2-8（b）所示所示的偏差纖維帶的拉伸應(yīng)力的分布。 圖2-8 纖維帶上的張力分布 圖中顯示，當(dāng)英利光纖帶的偏差分布不均勻時，一個大、一個小。而光纖帶將偏移到一個側(cè)面的張力，造成偏差。沿導(dǎo)輥寬度方向由皮帶張力引起的力的影響。在相同的摩擦條件下，纖維的張力小，壓力小，摩擦小，拉力大，壓力大，摩擦力大。因此在相同的力下，與纖維是由摩擦小的側(cè)邊運動的摩擦，是由張力側(cè)的張力側(cè)的運動，導(dǎo)致偏差。由偏差的纖維帶張力分布，方向和在不平衡張力的影響是繞點逆時針旋轉(zhuǎn)的趨勢，由于方向和固定在支架上，使纖維與轉(zhuǎn)向正確的方式獲得的瞬態(tài)平衡偏差。 2.6.2纖維帶糾偏的可行性 纖維帶跑偏后的受力狀態(tài)和運動狀態(tài)如圖2-9所示 （a）從力學(xué)角度分析 （b）從運動學(xué)角度分析 圖2-9 纖維帶糾偏的可行性 圖2-9（a）是從力學(xué)的角度 分析可糾偏性的。當(dāng)纖維向右轉(zhuǎn)偏差時，糾偏輥向右轉(zhuǎn)，纖維帶由輸送方 向和相反的摩擦F。沿水平方向 與輥中心線垂直方向的分解，并得到的力為Fx、Ft，在何處為導(dǎo)向的 修正和旋轉(zhuǎn)的切向分量，使纖維向左移動部件，即為校正力。他們的大小為： Ft=FsecαFx=Ftanα (2-1) 圖2-9（b）是從運動學(xué)的角度加以分析的。纖維帶的 跑偏，滾筒轉(zhuǎn)動摩擦力矩在FtR，切向 速度Vt。Vt可以分解為V和Vx沿垂直方 向和水平方向，其中V是光纖帶的速度，和Vx是運動纖維的 正常位置的速度。它們的大小為： V=VtcosαVx=Vtsinα (2-2) 所以無論從 力學(xué)角度還是從運動學(xué)角度出發(fā)，對光纖的 帶偏差進行校正，即對側(cè)傾角的偏差進行校正。 2.6.3糾偏控制系統(tǒng)原理 通過上面的分析，我們知道，偏差的原因是不統(tǒng)一由于引起纖維帶的緊張情緒，這股力量是根本原因偏差造成的。目前，為了解決在生產(chǎn)方法中使用的偏差，因為它是不能很 好地與纖維張力保持平衡，所以整流 的實際效果并不十分理想。在這篇文章中，我們使用邊緣控制技術(shù)更先進的位置，纖維膠帶偏差數(shù)據(jù)調(diào)制型光電傳感器采用MCS-51單片機控制系統(tǒng)的分析和比較數(shù)據(jù)驅(qū)動步進電機，通過調(diào)整位置校正收集手段，調(diào)節(jié)皮帶的張力，實現(xiàn)了正確的光纖自我 - 平衡法。 單片機控制系統(tǒng)主要是模糊 控制和程序模塊和輸入輸出接口電路控制;驅(qū)動模塊包括一個脈沖發(fā)生器，脈沖分配器和功率放大器，脈沖發(fā)生步驟和方向和速度由軟件實現(xiàn)時，大大提高了控制系統(tǒng)的靈活性;傳輸 主驅(qū)動電機和螺栓連接不只是推出并通過計算機系統(tǒng)的分析采樣數(shù)據(jù)糾正，命令步進電機驅(qū)動輥轉(zhuǎn)動整頓一定角度，纖維張力分布平衡區(qū)，從而達到校正檢測的目的傳感器；采用紅外光電傳感器gd-8a調(diào)制，降低干燥系統(tǒng)干擾的外部來源。 2.6.4糾偏控制系統(tǒng)模型 通過上述 分析，對智能控制系統(tǒng)的工 作原理進行了分析，糾偏控制 系統(tǒng)的功能方框圖如圖2-10所示。 圖2-10 糾偏系統(tǒng)的控制方框圖 圖2-10 糾偏原理 通過分析，我們知道只要輥矯偏 側(cè)傾角可以正確地對光纖 的偏差進行校正。由圖2-10可知，當(dāng)糾偏輥 前傾一角度α?xí)r，總摩擦力F所產(chǎn)生 的糾偏力為Fx=Ftanα，在α角度 較小的情況下有Fx≈F?α，而纖維帶橫 向位移量隨著糾偏力Fx作用時間而增加，即?x=0tF?αdt，它被認(rèn)為是在本質(zhì)上的偏差校正輥是一個不可分割的一部分。步進電機和傳 動系統(tǒng)，我們近似的 慣性環(huán)節(jié)。由此我們可以得到糾偏 系統(tǒng)的功能方框圖如圖2-11所示。 圖2-11 糾偏控制 系統(tǒng)功能方框圖 由中間電路向步進 電機驅(qū)動電源控制信號的脈 沖數(shù)字信號，所以該系統(tǒng)應(yīng)被視為一個非 線性系統(tǒng)。三位繼電器與死區(qū)的 描述功能可以用控制理論來描述： NX=4MπX1??2X?1NX =?πX4M11??X2 總的傳遞函數(shù)為： Gs=G1G2H1=K1K2T1sT2s+1 即：Gjω=K1K2T1jωT2jω+1 式中：k1——傳感器的放大倍數(shù)； k2——電機、放大器及 絲杠總的放大倍數(shù)； ?——死區(qū)寬度； T1、T2——時間常數(shù)。 求出本系統(tǒng)的 有關(guān)參數(shù)代入上式，并作出 ?1NX和 Gjω曲線，不管 T1、k1、k2以及 ?等于多少，Gjω 穿過負(fù)實軸的點落 在?π?/2的右側(cè)，兩者不能相交，因而不會出現(xiàn)極限環(huán)。這時 ?1NX位于 Gjω 的左側(cè)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。在實際操作中，纖維或小的偏差理論。因為關(guān)系是基于一個90度的纖維帶和輥，而事實上，該光纖帶輥曲線是大于90。因為兩個非平行于滾筒不均勻纖維磁帶張力，拉伸應(yīng)力變大的一面，而在拉應(yīng)力的另一側(cè)變化不大與光纖的中心線是彎曲的，因此，在實際量之間的偏差減小，所以一般的類型也乘以一個校正因子的是。 2.6.5步進電機的選型 步進電機 控制是工業(yè)控制 和儀器儀表的主要內(nèi)容之一。在這個系統(tǒng)中，該角度可以通過螺釘被轉(zhuǎn)換成線性位移。由于步進電機元素顯著的特點是能夠快速啟動，精度高。在非重載，電機速度和停止位置僅取決于頻率和脈沖信號的數(shù)目，而不管負(fù)載的變化，即馬達和一個脈沖信號，電動機是一步一步的角度。這樣的線性關(guān)系的存在，和步進馬達僅周期性誤差和累積誤差。它可以很容易地控制在速度，位置等的領(lǐng)域中的步進電機的控制。根據(jù)電機的結(jié)構(gòu)可以分為三大類： （1）可變磁阻式（VR型）：基于轉(zhuǎn)子的軟鐵的加工成齒，當(dāng)有沒有激勵電壓對定子線圈，保持 轉(zhuǎn)矩為零，所以轉(zhuǎn)子 慣性小，響應(yīng) 速度快，但允許 負(fù)載慣性小，步進角 通常為15度。 （2）永久磁鐵式（PM型）：轉(zhuǎn)子由永磁體組成，軸向磁化方向為軸向磁化，無勵磁轉(zhuǎn)矩控制。根據(jù)轉(zhuǎn)子材料，步進角度是45度，90度和7.5度，11.25度，15度，18度，等。 （3）混合式 （HB型）：轉(zhuǎn)子由軸向 磁化的磁鐵，使復(fù)極形 狀極，和可變磁阻步進電機、永磁式步進電 機的優(yōu)點，精度高，扭矩大，步進角。目前，在市場上使用的步進電機的工業(yè)是最常見的混合模式。 步進馬達可以被分為兩種類型的反應(yīng)性和電感性的。反應(yīng)步進電機結(jié)構(gòu)簡單，與反應(yīng)式步進電機用永久磁鐵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的常規(guī)步進電動機感應(yīng)相比，工作點，以提供一個軟磁性材料，而定子勵磁只是提供磁場的變化而無需提供能量，使電機具有高效率、小電流、低熱量。由于永磁體的存在，電機具有很強的反電動勢，其自身的阻尼效應(yīng)比較好，所以在運行過程中，低噪聲、低頻振動是相對穩(wěn)定的。感應(yīng)步 進電機可分為兩相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。電機的外徑）可分為42BYG（BYG歸納成機器代碼），57byg，86byg，110byg，像70byg，90byg，130byg等國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 本控制系統(tǒng) 使用反應(yīng)式三相 45BF003 型步進電機，步距角為 1.5°/3°，所需外部電壓為 60V，電流2A，保持轉(zhuǎn)矩0.196Kg·cm，它的外形尺寸如圖2-12所示。 圖2-12 步進電機的外形尺寸 2.7熱壓輥結(jié)構(gòu)及壓力系統(tǒng)設(shè)計 卷繞壓力應(yīng)用方式采用壓輥和芯模對輥，并將氣缸用壓輥施加到卷繞纖維帶上。 2.7.1壓力系統(tǒng)設(shè)計 壓力施加機構(gòu)，采用氣動、液壓、電氣和機械等多種方式，其中液壓伺服、氣壓伺服壓力最常用的方式，在不同應(yīng)用中伺服壓力的優(yōu)缺點。 氣動執(zhí)行器輸出力的機制有一個適度，遠程控制和信號傳輸具有施工方便、維護簡單、泄漏，這些缺點可以用于控制閥門的開度打開或其他形式來增加系統(tǒng)的阻尼比。同時，隨著氣體壓力的增加，即高壓氣體、氣動功率的環(huán)路補償方法的改進。而其泄漏不會影響環(huán)境，不會造成繞組的產(chǎn)品報廢（氣源必須采用除油和天然氣）的優(yōu)點，繞組設(shè)備尤為重要。 表2-1 氣動技術(shù)與其他控制技術(shù)的性能比較 對比性能 執(zhí)行元件的輸出力 動作快慢 負(fù)載變化的影響 工作環(huán)境條件 無級調(diào)速 遠距離控制能力 信號傳遞 外泄漏影響 構(gòu)造 工作壽命 維護 價格 氣動 中等 較快 大 適應(yīng)性強、可用于易燃、易爆、多塵、潮濕、沖擊的惡劣環(huán)境 較好 中距離 較易 不污染環(huán)境 簡單 長 簡單 低廉 液壓 最大 較慢 小 不怕震 良好 短距離 較難 污染環(huán)境、易燃 復(fù)雜 一般 復(fù)雜 較貴 電控 電器 中等 快 幾乎沒有 要求高 良好 遠距離 最容易 漏電影響安全 最復(fù)雜 短 最復(fù)雜 最貴 電子 最小 最快 沒有 要求最高 良好 遠距離 最容易 漏電影響安全 最復(fù)雜 短 最復(fù)雜 最貴 機械 較大 一般 沒有 一般 困難 短距離 最難 —— 一般 一般 簡單 一般 表2-1的性能的各種控制方法的比較，用繞線機的氣動伺服控制系統(tǒng)作為項目纏繞壓力控制系統(tǒng)的特殊特性的實際工作相結(jié)合。 2.7.2加熱裝置 該加熱裝置是將預(yù)浸膠帶的功能在模具的前端，以快速加熱至熔融狀態(tài)，以保證模具的周圍的致密配合，否則將分離層分離，不能形成一個整體。加熱裝置是最難設(shè)計和移動短時間加熱熔化狀態(tài)時繞組的預(yù)浸纖維蛋白凝膠易傷。然而，加熱溫度不能太高，以防止熔融樹脂纖維與燒焦的。 由于繞組 的空間很小，難度越來 越大的機構(gòu)，所以施加的壓 力的使用，在其內(nèi)部的電線安裝，電熱絲發(fā) 熱采用壓輥表熱，外界的壓力和表面溫度，使在壓力和預(yù)浸帶熔軟接頭（圖2-13）。該集成穩(wěn)壓器塊設(shè)備是用來控制加熱和調(diào)整到最佳繞組溫度（室溫至120度）。 圖2-13 熱壓輥結(jié)構(gòu)示意圖 2.7.3溫度傳感器 溫度傳感器是一種用于測量溫度變化的物理參數(shù)（如幾何尺寸、壓力、電阻、熱電勢、輻射強度等）的裝置。常用的溫度檢測元件如表2-2。 表2-2 常用的溫度測量元件 種類 原理 特點 適用范圍 熱電阻 物質(zhì)的電阻隨環(huán)境溫度變化而變化 精度高 熱電偶 利用熱電效應(yīng) 結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬，不需測量電路，但穩(wěn)定性差 中高溫區(qū) 熱敏電阻 半導(dǎo)體材料電阻率隨溫度變化而變化 靈敏度高、響應(yīng)速度快，分辨率高，形小體輕，但互換性差，測量范圍小 遠距離測量 輻射式高溫計 將輻射能轉(zhuǎn)換成電信號 測溫上限高，響應(yīng)迅速，但精度低 腐蝕性高純物體及運動物體 因為在纖維纏繞設(shè)備的加熱預(yù)浸料沒有經(jīng)過酚醛樹脂纖維加熱熔融狀態(tài)，在纏繞過程中纖維一直處于運動狀態(tài)。因此，我們需要溫度傳感器具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧能力強，同時，它應(yīng)該具有測量范圍寬，精度高，線性度和良好的特點。 電阻溫度傳感器的主要優(yōu)點是： （1）測量精度高，對溫度不敏感。； （2）具有較大的測量范圍，靈敏度高； （3）線性度好，易于自動測量。 為了滿足上述要求，制造純金屬材料往往采用電阻，特別是鉑、銅、鎳等，其中鉑的主要優(yōu)點 是物理和化學(xué)性質(zhì)非常 穩(wěn)定，耐氧化 能力強，在較寬 的溫度范圍內(nèi)可 以保持上述性能，在一定溫度范圍內(nèi)具有良好的線性度。因此，本課題將使用指數(shù)為PT100鉑電阻作為溫度傳感器的系統(tǒng)，同時根據(jù)0 ~ 120℃測量繞組溫度范圍的要求。  第3章 纏繞系統(tǒng)仿真 3.1計算機仿真概述 數(shù)字仿真起源于二十世紀(jì)80年代初，計算機仿真技術(shù)的過程中發(fā)生了顯著變化，通過連續(xù)的系統(tǒng)研究對象逐漸轉(zhuǎn)向離散系統(tǒng)，并注意建立系統(tǒng) 模型和仿真結(jié)果分析 計算機仿真結(jié)果更接近真實世界。機械設(shè)計，采用計算機仿真技術(shù)，完成三維建模系統(tǒng)，裝配和整個機械系統(tǒng)仿真。通過該系統(tǒng)的三維模型的圖像，我們可以清楚地看到，整個系統(tǒng)滿足預(yù)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，是否有問題的運動部件之間??的干擾，提出改進措施。計算機仿真技術(shù)對于提高機械設(shè)計效率，設(shè)備的研發(fā)速度的成套是非常重要的。 基于SolidWorks，紙完成整個系統(tǒng)的設(shè)計和繞線絡(luò)筒機部件?；赟olidWorks參數(shù)上鏈機芯，系統(tǒng)。通過模擬繞組的運動，繞組可以在由力，加速度，速度，位移和卷繞軌道的各種自由度來計算。這些參數(shù)可以是可視呈現(xiàn)的圖形或動畫的形式。與這些參數(shù)的動畫圖像和可視圖像，就可以在一個紡絲頭，小車，主軸運動分析，這可能在的判定的問題和包裝線的過程中出現(xiàn)的，以滿足產(chǎn)品的要求判斷可能的問題。因此，有可能實現(xiàn)的問題，繞線機，該原型可預(yù)先獲得卷繞機之前可以找到，并且可以使該實驗以確定卷繞參數(shù)的產(chǎn)品的生產(chǎn)，最小產(chǎn)品前的質(zhì)量。目的提高時間繞線機和行參數(shù)。 3.2纏繞系統(tǒng)模型的構(gòu)建 使用SOLIDWORK繞組仿真建模系統(tǒng)，可以直接調(diào)用solidworksmotion插件來模擬曲折的過程系統(tǒng)。然而，由于在創(chuàng)建整個仿真系統(tǒng)的繞組的數(shù)量過多，則一部分，該部分是太復(fù)雜了，對于直接模擬整個繞組系統(tǒng)。目前，電腦無法完成整個系統(tǒng)的纏繞工藝模擬。因此，為了更好地利用在計算機模擬過程資源來完成，需要減少部件的數(shù)量和系統(tǒng)的部件的數(shù)量，為簡化模擬系統(tǒng)繞組之間。簡化的模擬系統(tǒng)模擬過程不影響繞組，實現(xiàn)了簡化的模擬系統(tǒng)和完整的系統(tǒng)是完全一樣的。從而簡化了模擬系統(tǒng)纏繞，以保持整個系統(tǒng)的主要機構(gòu)：支持主軸，芯模主軸，手推車，手推車架，鋪設(shè)頭縮回機構(gòu)。纏繞工藝設(shè)備主要依賴于支持與這些組織合作。卷繞系統(tǒng)簡化現(xiàn)有的機構(gòu)不僅可以模擬纏繞工藝，并能節(jié)省計算的電腦。 經(jīng)過簡化的系統(tǒng)的建設(shè)，新的系統(tǒng)將被保存，為未來的繞組仿真系統(tǒng)的核心模型準(zhǔn)備。 經(jīng)過多次循環(huán)后的繞組卷繞系統(tǒng)將模擬過程結(jié)束，但由于曲折的過程，計算和計算機數(shù)據(jù)龐大，需要記住每一時刻各運動副零部件的速度，位置和其他相關(guān)信息，從而模擬時間計算機存儲的數(shù)據(jù)量越多，占用的計算機內(nèi)存可能最終導(dǎo)致SolidWorks的出現(xiàn)自動關(guān)閉內(nèi)存已用完。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，提出了模擬的線性設(shè)置一定的圓，要求，以滿足視圖線和鋪設(shè)頭速度的關(guān)鍵點，也可以充分利用計算機內(nèi)存資源來完成繞組過程模擬。 在繞組端部的過程中，繞組的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定等，很容易引起線的現(xiàn)象，因此在繞組過程中不能發(fā)生轉(zhuǎn)速抖動現(xiàn)象。在頭部的 位移和速度運動 曲線的頭部傷口的過程中如圖 3-1(a)、圖 3-1(b)所示。 圖3-1 吐絲頭伸出臂位移與速度曲線 從圖中可以看出，在繞線過程中，運動穩(wěn)定性的鋪設(shè)頭，無速度突變情況。將頭伸縮運動時，繞組頭需要一個自由度，旋轉(zhuǎn)頭繞組速度穩(wěn)定，減少紗線的實際卷繞過程，紗線的斷裂情況對卷繞過程有重要意義 提供良好的基礎(chǔ)。 速度是鋪設(shè)在頭部傷口的頭的過程在圖3-2中曲線所示，紡絲速度汽車速度和鋪放頭臂的運動速度運動的合成速度圖可以看到從線，落紗點移動速度一直處于穩(wěn)定的突變，可以更好地完成繞組的過程。 圖3-2 吐絲頭速度隨時間變化曲線  總結(jié) 本文的主要任務(wù)是針對目前繞線機的多功能性的現(xiàn)狀，一般都沒有很強的基礎(chǔ)上，根據(jù)前兩個自由度機械繞線機設(shè)計一個成本相對較低的模型，用三度自由度的纖維纏繞機。該繞線機可實現(xiàn)錐、壓力容器、管道等一些常見的鐵芯繞組，具有較廣泛的通用性和開發(fā)的卷繞機，可大幅降低生產(chǎn)纖維制品的成本，對推動卷繞機的開發(fā)具有一定的作用。本文的主要工作為： (1) 通過了解相關(guān)文獻，了解纖維纏繞機的歷史，主要繞線機的類型和發(fā)展，未來趨勢和繞線機等方面的當(dāng)前狀態(tài)。 (2) 本文介紹了總體設(shè)計方案和三軸聯(lián)動纖維纏繞機的主要部件的設(shè)計理念，引入了繞線機，智能校正系統(tǒng)和熱壓的操作模式的張力控制系統(tǒng)。 (3) 基于SolidWorks的運動參數(shù)插上仿真系統(tǒng)絡(luò)筒機，構(gòu)建交互式界面，完成卷繞過程模擬分析，通過分析發(fā)現(xiàn)不足，提高了繞線機的設(shè)計和工藝參數(shù)可以提供幫助。  致謝 在這個畢業(yè)設(shè)計的時間我最想感謝我的導(dǎo)師XXX。在設(shè)計過程中也遇到了很多不明白的問題，教師XXX利用個人休息的時間幫我來分析這個問題，并提出了許多寶貴建議，為我的畢業(yè)設(shè)計的順利完成奠定了良好的基礎(chǔ)。在實習(xí)期間，XXX親自率領(lǐng)一個星期的實習(xí)大大拓寬了我們的視野，也讓我們有我們的設(shè)計理解設(shè)計感覺。接近尾聲時，XXX老師仔細(xì)閱讀我們的設(shè)計，很多地方提出有見地的修改意見，并在最初的設(shè)計糾正錯誤，給了我們很大的幫助。 最后感謝母校的大力培養(yǎng)。  參考文獻： [1]劉道春．復(fù)合材料在高新技術(shù)中的地位與發(fā)展趨勢[J]．化學(xué)工業(yè)，2012，30(9)：33．37． [2]宋力聽．航天材料發(fā)展趨勢分析，中國空間科學(xué)學(xué)會第七次學(xué)術(shù)年會[C]．大連：2009． [3]瑛琪，蓋登宇，宋以國，等．纖維纏繞技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．材料導(dǎo)報，201 1，25(3)：110-1 13． [4]蘇峰，于柏峰，賀晶等．纖維纏繞設(shè)備的創(chuàng)新和發(fā)展[J]．纖維復(fù)合材料，2008(1)：49-5 1． [5]許家忠．內(nèi)固化高壓玻璃鋼管制造工藝及技術(shù)研究[D]．哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2007． [6]申濤．組合回轉(zhuǎn)體纏繞運動控制程序開發(fā)[D]．哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2007． [7]陳靜．纖維纏繞機計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)[D]．天津：天津工業(yè)大學(xué)，2005． [8]徐家忠，喬明，尤波．纖維纏繞復(fù)合材料成型原理及工藝[M]．北京：科學(xué)出版 社，2013． [9]宋廣吉．?dāng)?shù)控滾轉(zhuǎn)式纖維纏繞機的優(yōu)化設(shè)計與仿真軟件的開發(fā)[D]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009． 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