碳纤维立体织机多层经纱张力研究

摘要

如今碳纤维三维织物在飞行器制造、军工和航空航天领域拥有了不可取代的地位，碳纤维三维织物的制备技术已成为时代关注的热点，本文围绕碳纤维立体织机急需解决的张力波动及张力控制等关键技术问题开展研究工作。首先分析引起经纱张力波动的主要因素，其次建立送经装置与开口装置中经纱张力数学模型，对张力进行系统分析，最后提出了碳纤维立体织机经纱张力控制方法，实现经纱张力稳定。本文具体的研究内容概括如下:
　　1)分析引起经纱张力波动的因素，其中送经系统中纱线的运动和开口系统中纱线的突然提升被确定为织造过程中引起经纱张力波动的主要原因，张力波动因素的研究为后续的工作奠定了坚实的基础。
　　2)为了研究送装置构各个走纱环节对经纱张力的影响，建立了各工段经纱张力数学模型，利用MATLAB进行数据处理，获取不同参数下各个环节张力的变化曲线，独立的分析送经机构各个环节中经纱张力的变化情况。
　　3)为了研究开口装置对经纱张力的影响，对串联式气缸多臂开口机构进行了动力学特性分析，获取织机开口机构经纱张力数学模型，并将送经系统与开口机构一起考虑，得出了经纱张力变化曲线。
　　4)利用ADAMS建立虚拟样机，分析了综丝、提综臂、弹簧等构件的动力学特性对经纱张力的影响。
　　5)为了提高经纱张力的稳定性，对多经轴送经机构进行了研究，得出了送经系统传递函数，并利用MATLAB/Simulink搭建经纱张力控制模型，借助于模糊PID控制算法，实现经纱张力的稳定控制。
　　仿真结果表明，织造过程中经纱张力具有较大的起伏，开口时张力的最大值约为综平时的两倍，其主要原因在于碳纤维经纱弹性系数较小，刚性较强，张力呈现出一定的突变特性。整个过程碳纤维经纱虽然存在一定的张力波动，但张力波动值在允许范围内。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外发展现状

1．2．1 碳纤维立体织物国内外发展现状

1．2．2 碳纤维立体织机国内外发展现状

1．2．3 织机经纱张力控制国内外研究现状

1．3 研究的目的与意义

1．4 本课题研究内容

第二章 碳纤维立体织机经纱张力分析

2．1 织机性能指标

2．2 纱线张力的影响因素分析

2．2．1 送经装置对经纱张力的影响

2．2．2 开口机构对经纱张力的影响

2．3 本章小结

第三章 送经系统经纱张力分析

3．1 送经系统工段划分

3．2 退绕装置经纱张力仿真

3．2．2 退绕张力计算

3．3 分层装置经纱张力仿真

3．4 张力反馈装置经纱张力仿真

3．4．1 张力反馈装置结构分析

3．4．2 张力反馈装置经纱张力计算

3．5 拢纱装置经纱张力仿真

3．6 本章小结

第四章 开口机构经纱张力分析

4．1 开口机构结构分析

4．2 开口机构运动学分析

4．2．1 开口机构运动特性

4．2．2 活塞杆运动规律分析

4．3 开口机构动力学分析

4．3．1 开口机构动力学方程

4．3．2 基于ADAMS的动力学仿真分析

4．4 本章小结

第五章 碳纤维经纱张力控制

5．1 碳纤维立体织机张力控制系统

5．1．1 张力控制方法

5．1．2 控制系统结构

5．2 经纱张力模糊控制策略

5．2．1 标准PID控制方法

5．2．2 模糊PID控制方法

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本论文完成的主要工作

6．2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢