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随着纤维缠绕制品在航空、航天等高科技领域及民用工业的使用越来越广泛,无形中对纤维缠绕装备的效率和自动化提出了挑战。目前国外有些国家对缠绕机的研发和制造已相当成熟,其自动化和集成化程度很高,但由于涉及航空、航天行业一直对我国实行技术壁垒,对于缠绕机的研发制造需要在领域中慢慢的探索、创新、进步。 为了让缠绕机自动化程度更高、效率更高,本课题针对自动挂纱装置进行研究。首先是对行业设备及其他有相似性的行业的设备进行了解,通过对比总结得出初步方案,评价分析选定方案;设计自动挂纱装置的结构和系统,并进行仿真;最后对关键零部件进行有限元分析。本文主要工作如下: 1)通过对本行业关于自动挂线(挂纱)的实现方式深入了解,同时对包装、电子、纺织等其他行业类似的工艺过程进行了解,进行归纳总结。总结出不同形式三种类型:主轴同步型、小车同步型、独立型。针对现有缠绕设备进行方案的设计,以不同类型的挂纱方式设计出三种不同的方案。以设计伊始提出的设计纲要作为评价纲领,主要为经济性、技术难度、空间场地占用大小、可靠性等四大指标,分别进行评估,最终选出最优方案。 2)在对纤维缠绕机结构有深入了解的基础上,对优选的自动挂纱方案进行设计建模,同时配合自动挂纱装置对纤维缠绕机进行改进。此次设计建模利用solidworks做为计算机辅助设计软件。通过solidworks的对质量、惯量等参数的测量分析功能,通过计算选定相应的确定标准件。 为原有控制系统的不作大改动,本文采用独立式控制方式。通过运用运动控制器的基本知识,针对本课题的需要选择合理的控制器,进行程序的编写。 3)采用solidworks中的运动仿真模块motion来实现对挂纱过程的仿真。通过Motion的仿真的各类结果可对原有设计中的不足之处进行改进。同时可以让他人更直观的了解产品,让设计阶段无需制造样机就可以很直观,易于理解。 4)使用ANSYS软件对自动挂纱装置中的重要零件—主轴进行了有限元分析,确定自动挂纱装置的可靠性。 本文设计的自动挂纱装置具有结构简单,固化成本低,稳定性好、占空间小等优点。为产品缠绕的效率和自动化程度的提高有一定的作用,相信在未来的缠绕装备中会广泛的采用。