復(fù)合材料壓力容器是一種可靠性要求極高的內(nèi)部承壓產(chǎn)品,為使容器壁面均勻承壓,可以采用纖維復(fù)合材料纏繞方法對其表面進行加固,該方法也廣泛應(yīng)用于航天、能源、化工、冶金等高承壓、有高可靠性要求的領(lǐng)域。復(fù)合材料壓力容器的纖維纏繞,由纖維纏繞機來完成。纖維纏繞機工作中,纖維纏繞的線型、纏繞精度及纏繞張力的控制等直接影響著壓力容器承壓后的力學(xué)性能,因此纏繞機的工作性能直接決定著纖維纏繞復(fù)合材料壓力容器的承壓能力及可靠性。國內(nèi)的數(shù)控纖維纏繞機由于受到控制技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)能力的制約,該類設(shè)備的技術(shù)水平僅局限在四軸聯(lián)動范圍,且自動化程度低,制品適應(yīng)性及柔性差,無法保證高性能及復(fù)雜結(jié)構(gòu)纖維纏繞復(fù)合材料制品的質(zhì)量。目前國內(nèi)使用的高精度數(shù)控纏繞機（三軸聯(lián)動以上）,主要依靠購置國外設(shè)備。而大型纖維纏繞設(shè)備,尤其是五軸聯(lián)動以上的設(shè)備,美國及歐盟等對我國有嚴格的出口限制。針對以上問題,論文以基于六自由度機器人平臺的復(fù)合材料壓力容器纖維纏繞機為研究對象,以除主軸旋轉(zhuǎn)外,纖維纏繞過程全部由機器人完成且纏繞制品的形狀不拘泥固定的模式,纏繞穩(wěn)定性好、精度高、效率高、成本低為研究目標,主要進行了以下內(nèi)容的研究:第一、完成了基于六... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的目的及意義
    1.2 纖維纏繞機及工藝的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.3 本課題研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 機器人平臺復(fù)合材料壓力容器纖維纏繞機結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 纏繞機結(jié)構(gòu)設(shè)計要求
    2.2 纏繞機結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.1 纏繞機主體支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.2 卡盤夾緊裝置
        2.2.3 纏繞機主軸設(shè)計
        2.2.4 伺服聯(lián)軸器的選擇
        2.2.5 交流伺服電機的選型
    2.3 機器人平臺復(fù)合材料壓力容器纖維纏繞設(shè)備
    2.4 本章小結(jié)
第三章 機器人平臺復(fù)合材料壓力容器纏繞線型設(shè)計及軌跡規(guī)劃
    3.1 纖維纏繞基本線型
        3.1.1 環(huán)向纏繞
        3.1.2 螺旋纏繞
        3.1.3 縱向纏繞
    3.2 纖維纏繞的基本原理
    3.3 復(fù)合材料壓力容器纖維纏繞線型設(shè)計
        3.3.1 復(fù)合材料壓力容器筒身測地線纏繞算法
        3.3.2 橢球面測地線算法
        3.3.3 壓力容器封頭的芯模轉(zhuǎn)角與落紗點軌跡的關(guān)系
        3.3.4 芯模相對絲嘴的坐標
        3.3.5 纏繞機旋轉(zhuǎn)角度分析
        3.3.6 機器人纏繞工藝流程分析
    3.4 機器人平臺纏繞運動軌跡規(guī)劃
        3.4.1 機器人D-H參數(shù)化建模
        3.4.2 恒定自由纖維長度的機器人平臺纏繞運動軌跡
    3.5 本章小結(jié)
第三章 機器人平臺復(fù)合材料壓力容器纏繞線型設(shè)計及軌跡規(guī)劃
    4.1 基于ADAMS的多體系統(tǒng)動力學(xué)方程及求解
        4.1.1 笛卡爾廣義坐標系
        4.1.2 ADAMS多剛體系統(tǒng)動力學(xué)方程
        4.1.3 動力學(xué)方程的求解
    4.2 機器人平臺纏繞設(shè)備動力學(xué)計算模型
    4.3 機器人平臺纏繞設(shè)備動力學(xué)計算結(jié)果及分析
        4.3.1 機器人平臺動力學(xué)計算結(jié)果及分析
        4.3.2 纏繞機動力學(xué)計算結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 機器人平臺復(fù)合材料壓力容器纖維纏繞設(shè)備有限元分析
    5.1 瞬態(tài)動力學(xué)有限元方程及求解
    5.2 機器人平臺纖維纏繞設(shè)備構(gòu)件的瞬態(tài)動力學(xué)有限元計算模型
        5.2.1 材料屬性及邊界條件
        5.2.2 有限元計算模型
    5.3 機器人平臺纖維纏繞設(shè)備構(gòu)件的有限元計算結(jié)果
        5.3.1 機器人平臺組成構(gòu)件的有限元計算結(jié)果及分析
        5.3.2 纏繞機主體支撐構(gòu)件的有限元計算結(jié)果及分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間主要成果
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]有限元分析在車載纏繞式復(fù)合材料CNG氣瓶中的應(yīng)用[J]. 管亞軍,周運武,楊斌,常國富.  化學(xué)工程與裝備. 2018(02)
[2]海洋平臺起重機臂架在波浪載荷作用下的瞬態(tài)動力學(xué)分析[J]. 何遠評,李清,林彬,萬淑敏,李廣有.  機械設(shè)計. 2018(01)
[3]聯(lián)合顯式動力學(xué)與瞬態(tài)動力學(xué)對掘進機回轉(zhuǎn)臺的受力分析[J]. 劉德,李春英.  煤炭技術(shù). 2018(01)
[4]大型碳纖維纏繞機關(guān)鍵技術(shù)的研究[J]. 裘升東.  機械設(shè)計與研究. 2017(06)
[5]基于ANSYS Workbench的高速軸瞬態(tài)動力學(xué)分析[J]. 王鵬,張柱銀,夏建生,許寧.  鹽城工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(03)
[6]基于機器人的復(fù)合材料纏繞策略優(yōu)化[J]. 許家忠,楊海,高良超,于立英,王燕.  復(fù)合材料學(xué)報. 2016(06)
[7]纖維纏繞復(fù)合材料彎管的線型研究[J]. 李彥虎,祖磊,高峰,張桂明.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2015(10)
[8]中國復(fù)合材料自動鋪放技術(shù)研究進展[J]. 文立偉,肖軍,王顯峰,齊俊偉,王躍全,李勇,還大軍.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2015(05)
[9]伺服電機的選型原則與計算[J]. 肖瀟,楊金堂,全芳成,李京,田曉波,汪譜發(fā).  機床與液壓. 2014(22)
[10]基于熱芯纏繞工藝的纏繞張力研究[J]. 許家忠,劉丹,喬明,苗雅楠.  纖維復(fù)合材料. 2012(03)

碩士論文
[1]回轉(zhuǎn)體纏繞線型設(shè)計及軌跡規(guī)劃研究[D]. 楊紅紅.哈爾濱理工大學(xué) 2015
[2]基于NUM1020數(shù)控系統(tǒng)的纏繞機控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 周銘一.哈爾濱理工大學(xué) 2015



本文編號：2979375