碳纤维自动铺丝机的设计与研究

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1、学校：10255学号：2150631碳纤维自动铺丝机的设计与研究DESIGNANDRESEARCHOFCARBONFIBERAUTOMATICWIRELAYINGMACHINE专业名称:机械工程作者姓名:骈健指导老师:戴惠良答辩时间:2018年5月30日东华大学硕士学位论文东华大学硕士学位论文东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注徐江教授答辩委员会主席同济大学彭倚天教授答辩委员会委员东华大学陈入领副教授答辩委员会委员东华大学邹鲲副研究员答辩委员会委员东华大学丁彩红副教授答辩委员会委员东华大学邓吉楠讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文东华大

2、学硕士学位论文东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学硕士学位论文东华大学硕士学位论文东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东

3、华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在___年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月东华大学硕士学位论文东华大学硕士学位论文摘要碳纤维自动铺丝机的设计与研究摘要随着航空航天等领域的飞速发展，传统材料在综合性能上越发表现出其不足之处，在满足强度、刚度、韧性等综合条件的前提下，制件重量成为制约其发展的一个重要因素。而现代科技的发展，对材料提出了越来越高的要求，尤其是在航空航天等高尖端领域，亟需开发出新型材料制件，既能满足机械性能

4、要求，又能最大程度减轻自身重量。在此背景下，复合材料以其特有的优势应运而生。目前，对于轮廓复杂的大型构件难以制造和成本居高不下是阻碍复合材料大量应用的两个难题，同时国民经济快速发展和综合国力的增强使得对高性能复合材料构件需求日益增加。二十世纪中期出现的纤维缠绕机和自动铺带机对复材制品的推广使用起到了促进作用，然而对于制造出形状结构复杂的大型复合材料构件的两大难题，还未能完全解决。而在这两者基础上发展而来的自动铺丝机则较好地解决了这个问题。目前，自动铺丝机的关键技术主要掌握在欧美国家手中，我国对这方面的研究起步较晚，目前正大力追赶中。所以本课题从铺丝头的机构以及铺丝机整体结

5、构入手，设计了一台碳纤维自动铺丝机的原理样机，其结构和功能基本满足铺丝机要求。本文主要研究内容如下：1.铺丝头的结构设计：（1）引线重送机构：采用双辊轮的方式，I东华大学硕士学位论文摘要通过辊轮的挤压以及摩擦力，牵引纤维束在铺丝头内部运动。（2）剪切夹紧机构：气缸带动切刀在滑槽内滑动，在切断纤维束的同时，切刀尾部滑块还能将其夹紧在切刀垫块上。（3）施压机构:双气缸连接导向件，推动压紧轮在芯模表面进行铺放。（4）其它辅助机构例如导向槽等的设计。（5）铺丝头内部整体结构设计：合理安排各个机构的布局，将多束纤维分成上下两路，分别对其进行控制，达到铺丝头的功能要求。2.运动执行机

6、构的设计：主要是龙门结构的设计以及导轨、丝杠等的选型计算。3.铺丝机关键零部件的有限元分析：利用ANSYS对关键零部件进行有限元分析，查看其变形和应力分布状态，并据此对其结构提出改进意见。4.自动铺丝机的运动仿真：利用Solidworks对整个自动铺丝机的运动进行仿真，了解铺丝机的运动过程。5.自动铺丝机铺层设计理论：首先将复材构件分为单层、层合板和制品结构三个结构层次；然后从材料力学的角度对层合板的力学性能进行分析；最后提出了常用铺层设计方法和原则，为后续铺层设计研究奠定了基础。关键词：自动铺丝机，铺丝头，运动仿真，有限元分析，铺层设计II东华大学硕士学位论文ABSTR

7、ACTDESIGNANDRESEARCHOFCARBONFIBERAUTOMATICWIRELAYINGMACHINEABSTRACTWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,people'sdemandformaterialsisgettinghigherandhigher.Thetraditionalmetalmaterialsbegintoshowtheirshortcomingsincomprehensiveperformance.Therapiddevelopment