三维机织物预制件是一种先进的复合材料预制件,其预制件在厚度方向上引入了增强纤维,克服了传统复合材料预制件的层间性能弱的缺点,有效地提高了预制件的整体力学性能,同时具有很好的整体性、仿形型和高吸能等特性。因此,广泛应用于航空航天、船舶制造、土木工程等领域。随着三维机织预制件的广泛应用,一些特殊预制件的应用除了要求专门的特点如高交织度和合适定向连续纱线之外,还要求复杂或非常规的外形。目前无法对预制件进行任何需要形状的裁剪来获得合适的织物块。这是因为现有的三维织物生产过程中所用到的机织、针织、编织和一些非织造方法生产的预制件,无法通过裁剪预制件来生产所要求的高交织度织物块。为了解决这个问题,本文设计的三维正交织机中的开口机构采用了双向开口机构。本文首先在机械系统动力学仿真软件ADAMS中建立了三维正交织机五大机构的参数化功能模型,通过对各机构的仿真分析,实现了各机构的最优设计。运用三维设计软件Pro/E,对三维正交织机整机及其各机构进行实体建模与装配。然后又在ADAMS软件中对三维正交织机虚拟样机进行仿真分析与研究,并在ANSYS Workbench中完成了相关零部件的有限元分析。这些软件之间可通过无缝接口进行数据转换,用它们可以进行协同设计﹑仿真分析﹑参数化改进﹑优化设计及运动控制等,通过这些设计环节可使织机达到织造的要求,并且其工作性达到优良。本课题以三维正交织机为研究对象,主要从以下几方面进行了深入研究:一.根据需要的织物结构,设计了其上机图。三维织机的开口机构采用了双向开口机构,并且综丝也经过了特别的设计,故传统织机上的上机图已不能在该三维正交织机上使用,本文设计了几种特殊织物结构的上机图。二.研究并设计出了双向开口机构,开口机构中两个方向各安装了8页综框进行独立控制的高速电子开口装置,并对其进行了运动学﹑动力学性能仿真分析;同时在ANSYS Workbench对综框进行了模态分析,为综框动态特性的改进提供了依据。三.根据这种特殊的三维正交织物,设计了一种平行打纬机构,这种打纬机构能将纬纱平行推向织口并且每根纱线上受到的打击力相同,针对两种不同的平行打纬机构进行了仿真分析,得到了一种最优的平行打纬机构。四.研究三维正交织机的参数化几何建模﹑数字化实体建模及其装配方法,同时在ADAMS对其进行运动学﹑动力学仿真分析,并对仿真结果进行分析。本课题利用虚拟样机技术完成了三维正交织机的设计,同时也探索了应用虚拟样机的协同仿真技术设计的一种新型机械设计的方法。利用这种具有特殊开口机构的三维正交织机织造得到的纺织复合材料,具有较好的机械性能,因此拓宽了纺织复合材料的应用范围,特别是应用于一些尖端的科学领域,为纺织复合材料的发展奠定了必要的基础。