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圆锥体斜缠机构的设计与研究

熊亮  
【摘要】: 玻璃钢(玻璃纤维增强塑料)复合材料是一种力学性能优异的新材料。它主要由玻璃纤维和环氧树脂结合而成。由于它具有比重小、刚性好和强度高等特点,所以广泛应用于军工、航空航天、汽车等其他领域。 斜缠就是针对重叠缠绕制品抗高速气流冲刷能力较差的缺点,提出的一种斜叠缠绕加工方式,即:纱带与芯模母线缠绕方向呈一定角度。采用这种缠绕方法生产的制品可以大大提高制品抗高速气流冲刷能力。 本文对斜缠的纤维缠绕机进行了设计与研究。它主要由斜缠小车、尾座顶尖、机头卡盘以及床身四个大部分组成。其中斜缠小车是整个设计中最重要的机构部分。它包括斜缠小车辊轮结构、纱带放带卷机构、纱带纠偏装置、缠绕小车旋转机构、缠绕小车纵向进给机构以及横向进给机构。每个运动组成部件都由相应的伺服电机驱动。 本文采用PRO/ENGINEER为平台,利用其强大的参数关联和尺寸驱动功能对整个斜缠设备建立了零件图、装配图、工程图的模板,保证整个设计过程设计参数的关联性以及在三者之间设计信息的传递。然后通过这些模板建立了三维模型、参数化标准件库以及对应缠绕机的工程图。由于PRO/ENGINEER中采用的是唯一数据库,所以设计数据的更改会变得很方便。 本文采用HyperMesh软件对重要的复杂零部件结构进行了有限元模型的网格划分,然后利用HyperMesh前处理与ANSYS通用后处理器联合使用的方式,将建立好的有限元模型运用到ANSYS后处理器中进行了求解计算。为了使传动轴受的扭矩在ANSYS中正确的等效施加,本文采取了节点耦合的方法。最后制作了机构的运动动画,使整个运动过程更能直观的显示。


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