1 前言

      機械式控制鏈傳動纖維纏繞機的纏繞運動控制是通過機械傳動系統來實現，從而達到所要求的纏繞線型。纏繞方式是由導絲頭(也稱為絲嘴)和芯模的相對運動來實現的。纏繞工藝適用于碳纖維或玻璃纖維管道、容器、貯罐及火箭發動機殼體等制品。由于纏繞制品的類型不同、規格不同，這就需要設計出不同的纏繞機。當纏繞制品的某個參數發生改變時，相應地要改變纏繞機的設計，特別是其傳動系統部分的設計，而且計算較為煩瑣，手工計算十分不便。針對這種情況，筆者編寫了該軟件，以減輕工程設計人員的工作量。

      隨著計算機技術的迅速發展以及程序開發語言的不但推陳出新，可以選用不同的編程語言、編程方法和思路去實現。本文選用了Microsoft公司的Visua1C＋＋6.0作為程序開發語言，在 Windows平臺上實現了對纖維纏繞機線型及傳動系統的計算機輔助設計和計算。

2 程序編制的基本思路

       一個好的程序不僅能實現特定的功能，還要考慮維護上的方便，采用模塊化的編程方式可以輕松做到這一點。本程序正是采用程序功能的模塊化設計，程序編制方法如下：

2.1 程序的主控菜單功能模塊 

       包含程序的主要功能菜單，即纏繞類型以及傳動系統設計兩大主菜單。纏繞類型的下拉式主菜單中主要包括容器類螺旋纏繞、管道類螺旋纏繞、貯罐類螺旋纏繞以及環向纏繞四大功能干菜單。它主要應用于求解各類型制品的纏繞中心角、基本速比、微調速比、實際速比以及切點數；傳動系統設計主菜單主要包括芯模轉速的確定、傳動鏈長及排布方式、固定傳動比以及掛輪傳動比的確定四大功能子菜單。通過各功能于菜單能快速激活所需要的程序功能模塊，且操作簡單、方便。

2.2 螺旋以及環向纏繞線型參數和速比確定功能模塊

       在纖維纏繞時，紗帶按照特定的布線軌跡穩定而均勻地布滿芯模表面，這種布線規律稱為纏繞線型規律。纏繞線型設計主要是根據制品的結構設計和纏繞工藝要求來確定纏繞角、纏繞中心角、纏繞速比和切點數。由于纖維纏繞機主要應用于纏繞容器、管道、貯罐等制品，纏繞線型主要為螺旋纏繞及環向纏繞，因此筆者研究了螺旋纏繞以及環向纏繞線型規律的程序設計。其中包括容器、管道及貯罐的螺旋纏繞，管道、容器及貯罐筒身段的環向纏繞。這個功能模塊還包括四個子功能模塊，即容器類螺旋纏繞及線型設計功能模塊、管道類螺旋纏繞及線型設計功能模塊、貯罐類螺旋纏繞及線型設計功能模塊、環向纏繞及線型設計功能模塊。從面向對象的程序設計思想出發，這里基于每一個子功能模塊都定義了一個對話框類，依次為容器類、管道類、罐類以及環向纏繞類，即為CVesse1、CPipe、Cjar、CHuan。它們都是對話框類CDia1og的派生類。在四個對話框類中分別增加消息處理函數OnResnit()，接受由鍵盤、鼠標傳來的消息。只需要用鍵盤在對話框界面中輸入已知的制品幾何參數和工藝參數，計算機接收到所要求的參數后，運行相應的計算程序對輸入數據進行計算和處理，并將結果顯示在對話框中。如果輸入數據不符合設計要求，顯示屏將有消息及時告訴你，以便進行修改并重新計算。最終，OnResuIt()函數計算出各類制品以及各類型纏繞方式的纏繞角，基本速比、微調速比、實際纏繞速比、非線性段纏繞中心角，線性段纏繞中心角、封頭段纏繞中心角和切點數等。

2.3 傳動系統設計功能模塊

2.3.1 芯模轉速確定功能模塊

       兩軸運動的纏繞過程，無論是螺旋纏繞還是環向纏繞，一般都是芯模軸作旋轉運動而導絲頭(或小車)沿芯模軸向作往復直線運動，纏繞紗帶通過導絲頭的引導接線型排布規律以一定的纏繞角纏繞到芯模表面上。這樣，芯模轉速與紗帶速度、小車速度及纏繞角有關。其中，纏繞角由纏繞制品的形狀以及線型設計來確定。

       從工藝的角度講，紗帶速度不宜過大。否則，容易造成膠液外濺，一般V紗不超過1.0m／s，但過小又將降低生產率。小車速度也有一定的限制，速度過大使小車往返運動產生振動，從而影響排線精度，一般V車不得超過0.8m／s。當V紗和V車都處于最大極限速度時，可得到對應的纏繞角ao。當由線型設計所得到的制品線性段纏繞角ac＞a。時，芯模的最大轉速n芯max必須以v紗max來限定。當ac＜a。時，芯模的最小轉速n芯max必須以v車max來確定。這些都是程序設計過程中所必須考慮的條件和限制。在程序設計中，將芯模轉速的計算程序定義為一個基于對話框類CDia1og的派生類CRotateSPeed。對話框界面中輸入工藝要求所規定的紗帶和小車的最大極限速度，通過螺旋及環向纏繞線型參數和速比確定功能模塊中所確定的纏繞制品的直徑以及纏繞角，由CRotatesped類中的消息處理函數OnResu1t()就能快速地求解出芯模的轉速。

2.3.2 鏈長及環鏈排布方式確定功能模塊 

       對機械式控制纏繞機，當制品幾何尺寸和線型參數發生改變時，環鏈長度及鏈輪的布局方案必須隨之改變，并要重新設計和更換。通過運行此功能模塊，可迅速得到環鏈長度、環鏈節數、鏈輪節圓直徑以及鏈輪的排布方式。

       首先定義一個對話框類CChain和消息處理函數OnResuIt()。在其對話框界面中輸入絲嘴距纏繞制品表面的距離、環鏈的節距，在一組單選按鈕中選定纏繞制品的類型及纏繞方式，并通過由螺旋及環向纏繞線型參數和速比確定功能模塊中傳遞過來的纏繞角、纏繞中心角、纏繞速比以及纏繞制品的直徑，由OnResuIt()函數即可計算出環鏈長度、環鏈節數、鏈輪節圓直徑以及鏈輪的排布方式。

2.3.3 固定傳動比確定功能模塊

       為了確定傳動系統的具體方案，須首先確定傳動系統中固定輪系部分的傳動比，稱為固定速比，包括螺旋纏繞方式的固定傳動比i螺固和環向纏繞方式的固定傳動比i環固。這里首先定義一個對話框類CFixrate和消息處理函數OnResuit() 。在對話框界面中輸入纏繞制品的最大、最小長度，最大、最小直徑，最大、最小纏繞角以及鏈節距，在一組纏繞方式的單選按鈕中選定螺旋纏繞或環向纏繞方式，即可由對話框類CFixrate的消息處理函數OnResuIt()求解出i螺固或i環固。

2.3.4 掛輪傳動比確定功能模塊

       對于每一種類型和同類型的各種規格尺寸的制品，通過螺旋及環向纏繞線型參數和速比確定功能模塊中所確定的各類型制品和纏繞方式的實際速比，鏈輪及排布方式確定功能模塊中所確定的鏈節數以及鏈輪直徑，固定傳動比確定功能模塊中所確定的固定傳動比，即可由所創建的對話框類CChangerate中的消息處理函數OnResu1t()函數求出不同類型、不同規格制品掛輪的傳動比。

3 結束語

       本文通過機械式控制兩軸纖維纏繞機線型及傳動系統的計算機輔助設計，編制出相應的軟件。它能夠較好地解決由于改變制品的規格及纏繞方式所致的纏繞線型及傳動系統部分須做相應整調帶來的不便。實驗表明，纖維纏繞線型及傳動系統計算機輔助設計軟件能夠大大縮短纖維纏繞機的設計時間，增加效率，提高設計精度，使纏繞機的設計更加合理化、科學化。(end)