(1)目的及意义

纤维缠绕技术是指通过丝嘴与模具间的相对运动将束纱按照一定的规律缠绕到模具上并制造出复合材料构件的缠绕成型技术。之后再通过加热、冷却等加工工艺对所缠绕的模具制品进行固化，然后再脱模，便形成了一个满足功能要求的缠绕制品。纤维缠绕技术广泛应用于工业器材、管道贮藏和建筑等重要领域。由其制成的罐形容器是一种用途十分广泛的产品，用纤维复合材料对容器表面进行加固，均匀平衡其所受的等效应力，使其受压均匀平衡。由于其具有非常优秀的工业性能,因此被广泛地应用于化工、能源、冶金、航天等重要领域,在国民经济中起着至关重要的作用。对于单一的大批量罐形容器的生产,结构简单、传动可靠、维修方便、成本低廉的机械式缠绕机则具有较大的优势。因此很有必要对其生产一种专门的纤维缠绕机，使容器壁强度更高，各个方向所受压力平衡均匀，确保物料存储和运输的安全。本文就是在现有的机械式缠绕机的基础上,结合罐形容器的结构特点,设计一台适用于缠绕罐形容器三轴φ1600×4000容器缠绕机。

（2）国内外研究现状

我国纤维缠绕技术从20世纪60年代初开始起步，到现在的成熟发展及广泛应用，大致经历了以下几个阶段：①60年代初至60年代末的起步阶段②70 年代初至80年代末的发展阶段③80年代末至90年代末的技术完善阶段及21世纪初至今的成熟发展阶段。随着微型计算机和自动化技术的发展，国内大部分纤维缠绕设备实现了微机控制。目前国内广泛使用的主要是四轴以下的纤维缠绕机，用于管道和压力容器等轴对称回转体的纤维缠绕。中低档的两轴、三轴微机控制式纤维缠绕机制造技术和缠绕工艺已经基本成熟。在缠绕理论方面，网格结构纤维缠绕计算原理的提出使我国纤维缠绕技术进入了一个新的发展阶段；利用非测地线算法设计的某些制品与现代工艺方法结合也可获得了更优良的工业性能。我国纤维缠绕技术的研究和应用已初具规模，某些方面已接近或达到世界先进水平，但在以下几个方面仍存在不足：①在自主研发方面，我国与发达工业国家仍有一定差距②在缠绕技术核心方面，我国在高新产品和工艺技术上仍然存在一些空白③我国拥有自主版权的CAD/CAM软件很少或是技术水平不高。

国外纤维缠绕技术的研究相对国内较早一段时间，现在纤维缠绕技术发展已经比较成熟。高性能、大型的缠绕机已用于航空航天等重要领域。为提高生产效率，设计开发了多转轴缠绕机，研制出了计算机控制的六轴联动纤维缠绕机。目前国际上已经研发出七轴甚至多达十一轴的计算机控制式纤维缠绕机。现代缠绕设备也可用数字信号进行控制，可在较高的自由度下精确地铺放增强纤维，缠绕设备的成本也比较低廉。利用计算机辅助设计缠绕的模式，将有限元设计分析技术与纤维轨迹计算技术相结合，可简化缠绕模式的设计，缩短产品的开发和工艺设计的周期。新的加工生产概念和计算机程序控制式纤维缠绕机的应用，使得纤维缠绕制品的生产率正在逐步提高。目前，国外的纤维缠绕CAD/CAM软件已经发展到很高的水平。CAD/CAM软件不仅具有完善的回转体纤维缠绕轨迹设计功能，还具有异型件纤维缠绕轨迹设计功能。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容

纤维缠绕复合材料制品具有性能优良、结构稳定、比强度高等优点，纤维缠绕成型工艺在国防和民用复合材料制品的生产中得到广泛应用，需求强劲。纤维缠绕机就是运用数控技术，控制芯模的回转运动和纤维出丝嘴在芯模表面的往复运动，将浸有树脂的纤维丝按缠绕规律缠绕在芯模表面上的装备。

本设计基于缠绕技术为控制核心，采用机械设计方法设计三轴φ1600×4000容器缠绕机。以下为研究（设计）的基本内容：

（1）容器缠绕机的结构设计

（2）容器缠绕机的传动设计