摘 要

纤维缠绕技术在生产纤维复合材料产品的技术中，是最重要的生产技术之一，亦是最早开发且使用最广泛的加工技术。新的材料被越来越广泛地用在我们的日常生活中。目前，国内外的纤维缠绕技术的尖端发展方向在于更多的轴数、更优化的控制系统。

设计的内容主要是纤维缠绕机的三个部件，即：主轴部件（包括主轴传动减速箱体、尾座、主轴支架、伺服电机等）；小车部件（包括小车传动减速箱体、小车支架、小车运行导轨、传动齿条及消除传动间隙、减少摩擦装置及步进电机等）；伸臂部件。

本次设计的特点是在保证定位精确、机构轨迹行程精确、响应速度快和起动平稳的前提下尽量做到使机器的成本低廉，维护简单，操作方便，占用空间小，工作效率快。以达到降低这一类纤维增强材料的生产成本，增加其生产效率的目的。

关键词：缠绕机， 纤维， 机械设计， 齿轮

Abstract

Fiber winding technology in the production of fiber composite materials technology, is one of the most important production technology, is also the earliest development and use of the most extensive processing technology. A variety of new materials and successfully applied to people's daily production and life. Among them, the composite material with its excellent overall performance, widely used in many fields, especially in the field of space.

This design is mainly for the large number of existing processing size smaller, easy to shape the composite material on the market, the machine is characterized by accurate positioning, the track precise track, fast response and start under the premise of smooth So that the cost of the machine is low, easy maintenance, easy operation, take up a small space, efficient work. In order to achieve the purpose of reducing the production cost of this type of fiber reinforced material and increasing its production efficiency.

Key words：Winding Machine，Fiber，Mechanical Design，Gear

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题来源 1

1.2 纤维缠绕工艺简介 1

1.2.1 纤维缠绕成型工艺及其特点 1

1.2.2 纤维缠绕成型工艺的分类 1

1.2.3 纤维缠绕制品的应用 2

1.3 纤维缠绕工艺简介 3

1.3.1 机械式纤维缠绕机 3

1.3.2 数字控制纤维缠绕机 3

1.3.3 数字控制纤维缠绕机 3

1. 4纤维缠绕机的发展趋势 4

1. 5课题研究的目的与意义 4

1. 6主要研究内容 5

第2章 总体方案设计 6

2.1 概述 6

2.2 总体初始设计方案 6

2.2.1 设计要求 6

2.2.2 设计方案 6

2.3 总结 7

第3章 主轴部分设计 8

3.1 电机选择 8

3.2 主轴的减速装置 8

3.2.1 减速装置的选择 8

3.2.2 主轴的减速齿轮计算 8

3.3 总结 9

第4章 小车部分设计 10

4.1平行于主轴的小车传动设计 10

4.1.1 设计要求 11

4.1.2 小车平行于主轴的传动方式选择 11

4.1.3 小车齿轮设计 12

4.1.4 齿条的计算 14

4.1.5 小车与导轨的接触部位设计 15

4.2 伸臂的传动形式确定 16

总结 18

心得体会 19

参考文献 20

致谢 22

第1章 绪论

多样化和复合化的复合材料缠绕制品由于综合性能优异的特点,在军用、民用以及在航空航天业方面已变得不可或缺。在技术和经济效益上，因为具有连续一次成型、强度高等特点, 复合材料缠绕制品成型技术具有突出的优势。其中, 复合材料缠绕制品以其优异的综合性能,广泛应用于多个领域,尤其是航天领域。采用缠绕工艺获得的复合材料制品与其他成型法相比，具有准确率高、纤维排列整齐产品一次成型、产品强度高等优点，因此比强度和比刚度均较高，在经济效益和科技水平方面具有很大的优势。作为复合材料缠绕制品生产核心设备，纤维缠绕机的工作效率和产品精度随着复合材料缠绕制品应用范围的不断扩大,需较大提高。

此次缠绕机设计的目标是设计一种小型且结构简单的卧式缠绕机，适用于对缠绕直径和缠绕长度比较小的材料进行快速缠绕的场合。针对这种加工对象设计出的纤维缠绕机，可以具备成本低廉，维护简单，操作方便，占用空间小，工作效率较快的特点。这种缠绕机可以降低纤维增强材料的生产成本，增加生产效率，使缠绕成型制品可以更加广泛地应用到各个领域。

1.1课题来源

3轴φ200×300小型卧式缠绕机设计是由毕业设计老师根据自身的研究方向为学生选取的题目。

1.2纤维缠绕工艺简介

1.2.1纤维缠绕工艺及其特点

缠绕成型工艺是一种新型的生产工艺，指采用树脂对连续纤维浸胶带或采用预浸胶纤维带,按照特定的规律缠绕到芯模上,然后再使其固化,制成一定形状的制品。缠绕机器的主要设备是纤维缠绕机,除此之外还有张力装置、纱架装置、加热固化装置及浸胶装置等的设备进行协同工作。

各向异性是缠绕成型工艺制品的特性,其中较为明显的是强度的方向性,并且其美层间的剪切强度相对来说较低，因此制品的几何形状有较大局限性。根据这种特点,普遍来说仅适用于椭圆体、球体、锥体、圆柱体、一部分正曲率回转体制品，以及上述形体的部分条件组合的产品的制造,对于负曲率的回转体制品，以及绝大多数的非回转体制品来说，缠绕难以进行，而且辅助设备会比较多,投资会比较大。缠绕成型制得的玻璃钢制品与其它成型工艺相比,具有的优点是比强度高,甚至可以超过钛合金制品，质量高而稳定,比较容易实现机械化、自动化，生产成本相对较低,通常采用廉价的无捻纱作为原料,生产效率高

1.2.2纤维缠绕工艺的分类