预制体缝合针稳定性分析及插刺机构改进设计

针对70 mm厚预制体正交叠层机织碳布缝合装置在缝合碳布过程中易出现超长缝合针压杆失稳问题,在对缝合针进行稳定性分析的基础上,设计了增大其失稳临界力的改进机构。该机构由抱针凸轮、抱针杆及抱针块等组成,设计的理论依据是通过抱针块增加缝合针中段约束点,减小缝合针悬臂长度,同时利用抱针凸轮控制抱针块在缝合针刺入叠层碳布后的位置,确保抱针块始终处于使缝合针失稳临界力最大时的位置。抱针凸轮轮廓曲线根据抱针块位置变化轨迹由MatLab生成并优化,抱针块相对于缝合针的位置变化轨迹依据欧拉公式确定。为验证改进后的单针插刺机构原理可行性,进行了正交叠层机织碳布插刺实验,结果表明其原理可行,工作可靠。     

纤维绕针弯曲阶段穿刺钢针针尖形态优化

针对整体穿刺过程中纤维绕针弯曲阶段,穿刺钢针在纱线张力作用下处于压缩与弯曲的组合变形、钢针针尖在该张力的作用下产生位移,该位移导致钢针针尖与穿刺模板孔壁接触致使针尖被下行的穿刺模板破坏甚至出现整体穿刺工作不能进行的问题,建立穿刺钢针在纤维的绕针弯曲阶段的力学模型,根据该模型建立钢针针尖曲线及穿刺钢针结构尺寸、材料弹性模量等参数的函数关系,利用Matlab对选定的穿刺系统穿刺钢针针尖曲线次数进行了算例计算。通过算例在给定的参数下求解出针尖曲线为二次最为合理,验证了理论的合理性和可行性,为穿刺钢针在满足强度要求且不与穿刺模板孔壁接触条件下针尖曲线的设计提供理论依据。