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（4）设计铺放设备各功能模块结构；

（5）设计运动控制和铺放控制系统，开发出人机交互的运动控制程序。

1.4本章小结

本章介绍了碳纤维螺旋桨铺放设备的研究背景，并分别从制造的柔性程度、加工自动化程度以及丝束铺放质量等方面阐述了目前国内外的对于碳纤维铺放技术及铺放设备的研究现状和已有技术成果的不足，在此基础上，本章对碳纤维铺放技术的发展方向提出了判断和想法，说明了研究复合材料铺放设备的必要性，并陈述了本论文的主要研究内容。

第二章 碳纤维螺旋桨铺放轨迹规划及整体方案设计

2.1碳纤维螺旋桨表面铺放层整体设计

区别于去除材料加工方法，碳纤维铺放加工前，必须根据加工件的表面特征，加工材料的性能参数，以及铺放要求进行铺放工艺的确定。铺放工艺主要为铺放层的设计以及铺放路径的分析选取及优化。同一表层的铺放路径构成了对应表层的材料叠加，若干铺放成熟的累加便构成了整个加工物件。因此，对于丝束铺放工艺，首先要确定的，就是桨叶表面铺放层的整体设计规划，以及铺放层的厚度与数量。

铺放层的设计通常遵从如下原则：

（1）有序铺放原则：有序铺放是指铺放层方向变化的有序性，其目的是为了桨叶表面具有加工成

品能具有均匀的厚度及力学性能。为了简化丝束路径的规划，通常将铺放层方向定为0°、±45°和90°四种，按照特定规律的若干层铺放层为一组，依次进行铺放。

（2）相对铺放原则：加热的丝束铺放完毕后将冷却固化，固化过程中会沿着其铺放方向产生一定

变形，为减少在某一方向上的变形耦合效应，铺放层的设计通常应当遵从相对铺放的原则，及相邻两铺放层的方向应以某一方向上的直线或平面为参照，对称铺放。

（3）力学优先原则：在丝束轴向方向有最佳的拉压性能，根据此特性有限根据桨叶的力学要求进

行铺放层方向的确定。例如，承受载荷主要为横向拉压时，应将铺放方向定为0°；承受载荷主要为纵向拉压时，应将铺放方向定位90°，若承受载荷主要来自于剪切力时，应将铺放方向定位±45°。

另外，考虑到材料泊松比，加工件在连接处不产生过大的变形应力，各角度层数不应小于10%。在冲击承载要求较高的地方，需以0°方向的铺放层为主，±45°层辅以叠加。