纖維鋪絲機(jī)手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析及仿真.pdf

1、在航空航天、國(guó)防軍事以及各種民用領(lǐng)域,先進(jìn)復(fù)合材料對(duì)比于傳統(tǒng)材料以其優(yōu)異的綜合性能正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
　　纖維鋪絲成型工藝是在纖維纏繞工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,鋪放頭代替了繞絲頭,它解決了纖維纏繞工藝不能凹曲面纏繞、局部增厚加筋和開窗口的問題,繼承了纖維纏繞和自動(dòng)鋪帶的優(yōu)點(diǎn),對(duì)待鋪放構(gòu)件的適應(yīng)性更強(qiáng)。纖維鋪絲機(jī)通過前期路徑規(guī)劃鋪放軌跡以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的鋪放成型。因其具有能夠?qū)?fù)合材料進(jìn)行變角度鋪放、改變纖維絲束鋪放寬度和在凹面鋪放成

2、型等特點(diǎn),它非常適用于對(duì)具有相對(duì)復(fù)雜形狀的非回轉(zhuǎn)體表面進(jìn)行鋪放。
　　本課題研究的七自由度纖維鋪絲機(jī)由2個(gè)直線坐標(biāo)、5個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)以及鋪放頭組成。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室原有的一臺(tái)實(shí)驗(yàn)用鋪絲機(jī),運(yùn)用一個(gè)大角度俯仰坐標(biāo)代替了 Y軸直線坐標(biāo),并且進(jìn)行了手腕部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。手腕部件是纖維鋪絲機(jī)的重要組成部分,其兩端分別與纖維鋪絲機(jī)中的伸臂和鋪放頭相連接,在調(diào)整鋪放頭姿態(tài)方面起主要作用,它決定著鋪放頭的運(yùn)動(dòng)范圍。手腕部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)、力學(xué)性能是本論

3、文的主要研究對(duì)象。
　　運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是后續(xù)靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、工作空間分析以及控制鋪放軌跡實(shí)現(xiàn)等的基礎(chǔ),是研究手腕部件甚至整個(gè)鋪絲機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、力學(xué)性能不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。纖維鋪放運(yùn)動(dòng)是鋪放頭壓輥接觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和芯模主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的合成,因此把鋪絲機(jī)運(yùn)動(dòng)分解成機(jī)械手臂和芯模主軸兩部分單獨(dú)進(jìn)行研究,避免了冗余機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。繼而運(yùn)用D-H法對(duì)機(jī)械臂部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,推算出方程正逆解;再利用矢量積法直接構(gòu)建機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的雅