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1、毕业设计答辩,纤维缠绕机的机械结构设计 涂 豹 20100338指导教师：李 德 宝,纤维缠绕机的机械结构设计,第一部分：纤维缠绕机的机械结构设计的原理和目的第二部分：纤维缠绕机的机械结构设计的方案第三部分：纤维缠绕机的机械结构设计的计算第四部分：纤维缠绕机的机械结构设计的结论,第一部分：纤维缠绕机的机械结构设计的原理和目的,计算机控制纤维缠绕机的原理 计算机控制纤维缠绕机的控制功能是靠事先存放在存储器里的系统程序来完成的，改变系统程序就改变了控制逻辑。其特点是采用系统程序先计算出纤维的轨迹，然后求解出缠绕机各坐标轴的成型轨迹。由于采用计算机控制伺服电机的传动，因此缠绕精度大幅度提高。缠绕机是
2、一个多坐标，多系统的设备。它的基本运动包含：（1）芯模绕其主轴的匀速旋转运动；（2）小车沿着平行于芯模轴线的往复直线运动；（3）为了调整吐丝嘴到制品的表面距离，有伸臂的横向运动；（4）为了保证换向顺利，吐丝嘴绕一定轴线的角度摆动。,第一部分：纤维缠绕机的机械结构设计的原理和目的,纤维缠绕的基本原理,第一部分：纤维缠绕机的机械结构设计的原理和目的,缠绕制品工艺流程：本设计选择：沙团张力控制浸胶纵、环向缠绕固化脱模打磨喷漆成品,第一部分：纤维缠绕机的机械结构设计的原理和目的,纤维缠绕机的目的：生产加工范围：长度02500mm，直径50500mm的缠绕制品。因为工件长度和直径较大，故机床整体长度大于
3、3000mm，高800mm，总装配图无法表达清各重要部件的装配等关系，故参照机床画法，将用部装配图来表达。,第二部分：纤维缠绕机的机械结构设计的方案,主要纤维缠绕机的各系统和主要部件的选型 1、机架：支座式缠绕机又分为主要适用于大型缠绕机，由于芯模尺寸大，重量大。2、动力系统：系统采用交流伺服电机，可根据主轴参数为基准进行控制。可以实现各种方式缠绕。3、传动系统：（1）主轴系统大多采用齿轮传动，可以提供较大的驱动力。（2）缠绕小车 纵向运动：滚珠丝杠传动，传动精度高（滚动导轨运动速度较高）横向运动：滚珠丝杠传动，传动精度高（滑动导轨运动速度较低）,第二部分：纤维缠绕机的机械结构设计的方案,4、
4、芯模的夹持系统：卡盘-顶针式：定位、夹紧方便5、辅助系统：（1）纱架：纱架是储存纤维、安装后置张力器的支撑部件，重量相对较大。沙团较少，纱架直接按在小车上，这种方式张力波动小。（2）浸胶槽：6、张力控制系统：张力控制系统是保证纤维质量比较重要的一环。所以在缠绕过程中，一定要保证精确的张力控制，才能保证产品的质量，一般而言张力控制系统有机械式和电子式两种形式。均有张力传感器、张力控制器和张力测控系统组成。本设计为便于计算机控制，采用电子式。,纤维缠绕机的机械结构设计*小车难点解决方案,浸胶方案：,纤维缠绕机的机械结构设计*小车难点解决方案,张力控制机构原理 张力控制器中安装张力传感器，通过沙团的
5、伺服电机控制纤维的张力，由传感器实时监测张力，再通过伺服电机调节。由于纤维张力较小，故所需的伺服电机扭矩较小，但扭矩要能调节。,纤维缠绕机的机械结构设计*小车难点解决方案,张力检测方案示意图如图：,张力检测：差动变压器式位移传感器-通过计算张力,纤维缠绕机的机械结构设计*小车难点解决方案,吐丝嘴的设计：吐丝嘴的摆动设计：小功率电机 一对齿轮 吐丝嘴：电机固定在小车上；齿轮和吐丝嘴在轴两端悬空；轴采取角接触球轴承固定，轴承内圈由轴肩固定，轴承外圈由孔用挡圈固定。,小车整体结构示意图,横和纵向丝杠支承、轴承固定方式,双推简支（支承）轴承固定方式：选用轴承座,横和纵向导轨的选择,横向导轨：对于确定的
6、芯模，其小车到芯模轴线的距离是固定不变的。故对于芯模来说，横向运动只是在缠绕前调整小车到芯模轴线的距离。故运动速度不高，选用滑动导轨。纵向导轨：小车沿平行于芯模轴线进行往复运动，考虑到实际加工效率，纵向运动速度较高，而且小车与横向导轨作用力都在纵向导轨上和质量大，故选用滚动导轨。,第三部分：纤维缠绕机的机械结构设计的计算,4.1、主轴转速和小车行走速度的选择：在缠绕过程中，纱线速度过小，生产率低；而过大，浸湿缠绕时胶液易外溅，干湿缠绕时，欲浸胶纱线来不及加热，所以一般湿法缠绕时取。小车做往复直线运动，在行程终点需换向，这时加速度最大，惯性力引起的冲击最大，同样车速度过大，运行不稳，易产生颠簸振
7、颤而影响缠绕质量，所以主轴无级变速电机传动图,第三部分：纤维缠绕机的机械结构设计的计算,4.1、主轴转速和小车行走速度的选择 4.2、主轴无级变速电机传动的设计计算 4.2.1带传动的设计计算 4.2.2齿轮传动的设计计算4.3执行机构的设计计算 4.3.1小车的设计（1）吐丝嘴摆动计算（2）张力检测器的计算和步进电机的选择（3）浸胶方案的计算,第三部分：纤维缠绕机的机械结构设计的计算,4.3.2、横向进给运动的设计和计算 4.3.2.1、横向丝杠的设计计算 根据小车重量和丝杠的所受的载荷计算，选择丝杠。4.3.2.2、横向滑动导轨的设计计算 根据横向运动所受小车重量和小车横向运动速度，计算并
8、选择滑动导轨。,第三部分：纤维缠绕机的机械结构设计的计算,4.3.3纵向运动的设计和计算 4.3.2.1、横向丝杠的设计计算 根据纵向丝杠的所受的载荷计算，选择丝杠，并根据纵向运动速度选择丝杠导程。4.3.2.2、横向滑动导轨的设计计算 根据纵向运动速度、横向机构和小车重量计算选择滑动导轨。,纤维缠绕机的机械结构设计solidworks示意图,主轴箱,纤维缠绕机的机械结构设计solidworks示意图,CAD装配图*小车装配图,CAD装配图*横向运动装配图,CAD装配图*纵向运动装配图,CAD装配图*纵向运动装配图,CAD装配图*总装配图,第四部分：纤维缠绕机的机械结构设计的结论,在本设计中，我需要考虑主轴旋转、纵向运动、横向运动和吐丝嘴绕一定轴线的角度摆动四个运动，通过上网查阅资料，对其动力系统、传动系统、执行机构和连接方式等进行最优的选择。在后期的设计计算中提供了良好的方案和计算数据，为autoCAD画图提供了总体方案。本纤维缠绕机的机械结构设计是我国大学第一次在这方面进行设计，为以后其余人的设计提供方案思路。目前我国在纤维缠绕机张力检测没有专门的高速运动张力检测器，故本设计参考网上张力控制方案，进行设计计算。,亲爱的老师：谢谢！,
