一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统

摘要

本发明涉及一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，先设定滑移系数，然后根据缠绕角与中心转角方程组，从迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角，并在迭代终止点处的缠绕角大于第一预设角度时，根据第一预设角度对筒身对应的滑移系数进行调整，将螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在前侧赤道处以第一预设角度开始进行环向缠绕，完成螺旋缠绕过渡段的规划，进而能够自动实现从螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率，并且使整个缠绕过程连续进行，有利于提高缠绕制品的整体力学性能。

权利要求

1.一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，其特征在于，所述过渡方法包括：设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；

根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；

判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；

当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。

2.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述缠绕角与中心转角方程组包括：其中，α为缠绕角；z为芯模的轴向坐标；λ为纤维与芯模之间的滑移系数；r为轴向坐标对应的芯模半径；r′为芯模半径对轴向坐标的一阶导；r″为芯模半径对轴向坐标的二阶导；

θ为中心转角。

3.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角具体包括：设定所述迭代起始点处的缠绕角和中心转角，以所述迭代起始点处的缠绕角和中心转角作为前次缠绕角和前次中心转角；

在每次迭代中，根据预设步长计算当前轴向坐标；

以所述当前轴向坐标、所述前次缠绕角和所述前次中心转角作为输入，根据缠绕角与中心转角方程组计算当前缠绕角和当前中心转角；

判断是否达到迭代终止条件；

若是，则结束迭代，得到迭代终止点处的缠绕角；

若否，则继续迭代，将所述当前缠绕角作为下一迭代中的前次缠绕角，将所述当前中心转角作为下一迭代中的前次中心转角，返回“在每次迭代中，根据预设步长计算当前轴向坐标”的步骤。

4.根据权利要求3所述的过渡方法，其特征在于，所述判断是否达到迭代终止条件；若是，则结束迭代，得到迭代终止点处的缠绕角；若否，则继续迭代具体包括：判断所述当前轴向坐标是否小于所述前侧赤道处的轴向坐标，得到第二判断结果；所述轴向坐标为以所述迭代起始点作为坐标原点，以前这一方向作为轴向正方向时所得到的坐标；

当所述第二判断结果为否时，则结束迭代，以前次迭代的轴向坐标所在位置作为所述迭代终止点，以前次迭代的缠绕角作为所述迭代终止点的缠绕角；

当所述第二判断结果为是时，则判断所述当前缠绕角是否达到第二预设角度，得到第三判断结果；

当所述第三判断结果为是时，则结束迭代，以所述当前轴向坐标所在位置作为所述迭代终止点，以所述当前缠绕角作为所述迭代终止点的缠绕角；

当所述第三判断结果为否时，则继续迭代。

5.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整具体包括：以迭代计算过程中后侧赤道处的缠绕角作为第一缠绕角，根据所述第一缠绕角和所述第一预设角度，利用滑移系数计算公式对所述筒身对应的滑移系数进行调整。

6.根据权利要求5所述的过渡方法，其特征在于，所述滑移系数计算公式包括：其中，L为筒身长度；R为筒身半径；λ1为筒身对应的滑移系数；α0为第一缠绕角；α1为第一预设角度。

7.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述寻找前侧封头上的返回点具体包括：以所述前侧赤道处作为起始点，根据所述缠绕角与中心转角方程组，从所述起始点处向前开始进行迭代计算，确定迭代计算的终止点；并以所述终止点作为前侧封头上的返回点。

8.根据权利要求7所述的过渡方法，其特征在于，所述根据所述缠绕角与中心转角方程组，从所述起始点处向前开始进行迭代计算，确定迭代计算的终止点具体包括：以所述起始点处的缠绕角和中心转角作为起始缠绕角和起始中心转角；

在每次迭代中，根据预设步长计算迭代后轴向坐标；

以所述迭代后轴向坐标、所述起始缠绕角和所述起始中心转角作为输入，根据所述缠绕角与中心转角方程组计算迭代后缠绕角和迭代后中心转角；

判断所述迭代后缠绕角是否达到第三预设角度；

若是，则结束迭代，以所述迭代后轴向坐标所在位置作为迭代计算的终止点；

若否，则继续迭代，将所述迭代后缠绕角作为下一迭代中的起始缠绕角，将所述迭代后中心转角作为下一迭代中的起始中心转角，返回“在每次迭代中，根据预设步长计算迭代后轴向坐标”的步骤。

9.根据权利要求1所述的过渡方法，其特征在于，所述预设次数为3次。

10.一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡系统，其特征在于，所述过渡系统包括：设定模块，用于设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；

迭代计算模块，用于根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；

判断模块，用于判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；

规划模块，用于当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；

返回模块，用于当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。

说明书

一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及复合材料纤维缠绕技术领域，特别是涉及一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统。

背景技术

[0002] 随着控制技术的不断进步，缠绕机也由最初的机械控制缠绕机，到数字程序控制缠绕机，再到当前的微机控制缠绕机，缠绕工艺智能化、无人化势在必行。但是由于缠绕工艺的特殊性，目前还无法实现完全智能化，主要是因为通常一件缠绕制品的铺层形式是多样的，最基本的一定包括螺旋缠绕和环向缠绕。但是，由于螺旋缠绕结束时纱线停留在封头极孔处，而环向缠绕的起点在筒身赤道处，通常进行螺旋缠绕以后不能直接进行环向缠绕，为了避免缠绕机的运动使已缠绕纤维散乱，需要在螺旋缠绕结束后，将纤维剪断，然后再进行环向缠绕。这就极大的限制了缠绕过程的效率，也增加了人力成本。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，以自动实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0005] 一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，所述过渡方法包括：

[0006] 设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；

[0007] 根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；

[0008] 判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；

[0009] 当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；

[0010] 当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。

[0011] 一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡系统，所述过渡系统包括：

[0012] 设定模块，用于设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；

[0013] 迭代计算模块，用于根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；

[0014] 判断模块，用于判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；

[0015] 规划模块，用于当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；

[0016] 返回模块，用于当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。

[0017] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

[0018] 本发明所提供的一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，先设定滑移系数，然后根据缠绕角与中心转角方程组，从迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角，并在迭代终止点处的缠绕角大于第一预设角度时，根据第一预设角度对筒身对应的滑移系数进行调整，将螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在前侧赤道处以第一预设角度开始进行环向缠绕，完成螺旋缠绕过渡段的规划，进而能够自动实现从螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率，并且使整个缠绕过程连续进行，有利于提高缠绕制品的整体力学性能。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1为本发明实施例1所提供的芯模的结构示意图；

[0021] 图2为本发明实施例1所提供的过渡方法的方法流程图；

[0022] 图3为本发明实施例1所提供的规划好的螺旋缠绕过渡段的缠绕示意图；

[0023] 图4为本发明实施例2所提供的过渡系统的系统框图。

[0024] 符号说明：

[0025] 1‑左极孔；2‑左封头；3‑左赤道；4‑筒身；5‑右赤道；6‑右封头；7‑右极孔。

具体实施方式

[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 本发明的目的是提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法及系统，以自动实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率。

[0028] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0029] 实施例1：

[0030] 本实施例用于提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，在介绍该过渡方法之前，先对本实施例的应用场景进行介绍。复合材料纤维需要在图1所示的芯模上进行缠绕，芯模包括左极孔1、左封头2、左赤道3、筒身4、右赤道5、右封头6及右极孔7，其中，左极孔1位于左封头2上，左赤道3和右赤道5均位于筒身4上，右极孔7位于右封头6上。预先给出待缠绕的芯模的尺寸参数，如图1所示，尺寸参数包括左极孔直径a、左封头长度b、筒身直径c、筒身长度d、右封头长度e及右极孔直径f。由于螺旋缠绕结束时纱线停留在封头极孔处，可能是左极孔1也可能是右极孔7，而环向缠绕的起点在筒身赤道处，可能是左赤道3也可能是右赤道5，为了实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，现有的方法需要在螺旋缠绕结束后，将纤维剪断，然后再进行环向缠绕，这就极大的限制了缠绕过程的效率，也增加了人力成本。为了解决这一问题，本实施例用于提供一种过渡方法，来实现螺旋缠绕到环向缠绕的自动过渡，如图2所示，所述过渡方法包括：

[0031] S1：设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；

[0032] 若螺旋缠绕的终止点为左极孔1，则以左极孔1作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点，若螺旋缠绕的终止点为右极孔7，则以右极孔7作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点。由于环向缠绕的起始点位于筒身赤道处，故螺旋缠绕变环向缠绕是在筒身4上实现的，而封头的作用仅仅是用来进行角度变换和转向，故本实施例在预先给定芯模的尺寸参数时，若螺旋缠绕的终止点为左极孔1，则可以不给定右极孔7的直径，若螺旋缠绕的终止点为右极孔7，则可以不给定左极孔1的直径，因为另外一个封头并不需要均匀布满，也不需要切到极孔处，只是利用该封头改变纤维的缠绕方向。

[0033] S2：根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；

[0034] 需要说明的是，结合图1，当迭代起始点位于左封头2上时，则面向图1时，右侧即为前；当迭代起始点位于右封头6上时，则面向图1时，左侧即为前。

[0035] 本实施例所用的缠绕角与中心转角方程组如下：

[0036]

[0037] 式1中，α为缠绕角；z为芯模的轴向坐标，图1所示的横向即为轴向；λ为纤维与芯模之间的滑移系数；r为轴向坐标对应的径向方向上的芯模半径，也可称为轴向坐标对应的平行圆半径，图1所示的竖向即为径向；r′为芯模半径对轴向坐标的一阶导；r″为芯模半径对轴向坐标的二阶导；θ为中心转角。

[0038] 具体的，S2可以包括：

[0039] 1)设定迭代起始点处的缠绕角和中心转角，以迭代起始点处的缠绕角和中心转角作为前次缠绕角和前次中心转角；具体可设定迭代起始点处的缠绕角为89.9度，迭代起始点处的中心转角为0度。

[0040] 2)在每次迭代中，根据预设步长计算当前轴向坐标；

[0041] 3)以当前轴向坐标、前次缠绕角和前次中心转角作为输入，根据缠绕角与中心转角方程组计算当前缠绕角和当前中心转角；

[0042] 4)判断是否达到迭代终止条件；若是，则结束迭代，得到迭代终止点处的缠绕角；若否，则继续迭代，将当前缠绕角作为下一迭代中的前次缠绕角，将当前中心转角作为下一迭代中的前次中心转角，返回“在每次迭代中，根据预设步长计算当前轴向坐标”的步骤。

[0043] 更进一步的，本实施例具体选择迭代终止点处于筒身4上以及缠绕角不能超过89.9度为约束条件，则4)可以包括：

[0044] 判断当前轴向坐标是否小于前侧赤道处的轴向坐标，前侧赤道指以纤维缠绕方向作为前所对应的赤道，得到第二判断结果；所述轴向坐标为以迭代起始点作为坐标原点，以前这一方向作为轴向正方向时所得到的坐标；

[0045] 当第二判断结果为否时，则结束迭代，以前次迭代的轴向坐标所在位置作为迭代终止点，以前次迭代的缠绕角作为迭代终止点的缠绕角；

[0046] 当第二判断结果为是时，则判断当前缠绕角是否达到第二预设角度，得到第三判断结果；第二预设角度可为89.9度；

[0047] 当第三判断结果为是时，则结束迭代，以当前轴向坐标所在位置作为迭代终止点，以当前缠绕角作为迭代终止点的缠绕角；

[0048] 当第三结果为否时，则继续迭代。

[0049] S3：判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；

[0050] 第一预设角度为大于或等于85度，小于或等于89.9度的一个角度值，以能够开始进行环向缠绕。

[0051] S4：当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；

[0052] 其中，根据第一预设角度对筒身4对应的滑移系数进行调整可以包括：以迭代计算过程中后侧赤道处的缠绕角作为第一缠绕角，根据第一缠绕角和第一预设角度，利用滑移系数计算公式对筒身4对应的滑移系数进行调整。

[0053] 进一步的，所述滑移系数计算公式如下：

[0054]

[0055] 式2中，L为筒身长度；R为筒身半径；λ1为筒身对应的滑移系数；α0为第一缠绕角；α1为第一预设角度。

[0056] 当第一判断结果为是时，则此次循环便能够在筒身4上开始进行环向缠绕，但是由于按照预设好的滑移系数进行滑移时，前侧赤道处的缠绕角不一定为第一预设角度，故利用式2对筒身上的滑移系数进行调整，使得能够将丝嘴从螺旋缠绕终止点过渡运动到环向缠绕起始点，且纤维的缠绕角经过过渡变换后能够在环向缠绕起始点处达到第一预设角度，可以开始进行环向缠绕，从而实现螺旋缠绕到环向缠绕的自动过渡。

[0057] S5：当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。

[0058] 当第一判断结果为否时，则此次循环无法在筒身4上开始进行环向缠绕，需要经前侧封头进行换向后，重新确定迭代起始点，再次进行循环。考虑到规划效率，不能多次进行换向，故本实施例设定预设次数，当第一判断结果为否的判断次数达到预设次数后，即需要换向的次数达到预设次数后，则认为设定的滑移系数不合适，在这一滑移系数下无法在筒身4上开始进行环向缠绕，需要对滑移系数进行调整，滑移系数小于最大静摩擦系数。

[0059] 其中，寻找前侧封头上的返回点可以包括：以前侧赤道处作为起始点，根据缠绕角与中心转角方程组，从起始点处向前开始进行迭代计算，确定迭代计算的终止点，并以终止点作为前侧封头上的返回点。

[0060] 进一步的，以起始点处的缠绕角和中心转角作为起始缠绕角和起始中心转角；

[0061] 在每次迭代中，根据预设步长计算迭代后轴向坐标；

[0062] 以迭代后轴向坐标、起始缠绕角和起始中心转角作为输入，根据缠绕角与中心转角方程组(即式1)计算迭代后缠绕角和迭代后中心转角；

[0063] 判断迭代后缠绕角是否达到第三预设角度；第三预设角度可为89.9度。

[0064] 若是，则结束迭代，以迭代后轴向坐标所在位置作为迭代计算的终止点；

[0065] 若否，则继续迭代，将迭代后缠绕角作为下一迭代中的起始缠绕角，将迭代后中心转角作为下一迭代中的起始中心转角，返回“在每次迭代中，根据预设步长计算迭代后轴向坐标”的步骤。

[0066] 具体的，预设次数可为3次。为了进一步说明本实施例的过渡方法，在此以预设次数为3次，螺旋缠绕的终止点为左极孔1，第一预设角度为85度，第二预设角度和第三预设角度均为89.9度为例，对过渡方法进行进一步的说明：

[0067] 整个过渡方法的螺旋缠绕过渡段的规划求解过程共有四种情况：

[0068] 情况一：从左封头2开始，经左封头2和筒身4即可实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡；

[0069] 情况二：从左封头2开始，经左封头2和筒身4没能实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，然后继续求解，经右封头6转向折返回到筒身4，此时在筒身4处实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡；

[0070] 情况三：从左封头2开始，经左封头2和筒身4没能实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，又经过右封头6折返筒身4，且在筒身4处仍未实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡。然后继续求解，经左封头2再次折返到筒身4，此时在筒身4处实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡；

[0071] 情况四：若上述三种情况均未成立，即在给定的滑移系数下不能实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，需要改变滑移系数，重新进行规划计算。

[0072] 1)情况一

[0073] 求解过程从左封头2的左极孔1开始，初始条件给定滑移系数λ，缠绕角初始值为α＝89.9°(90°正切值无法计算)，中心转角初始值为θ＝0°，将初始条件代入式1，即可求得缠绕角在左封头2处随轴向坐标的变化值。为了保证整个计算的完整过渡，取左封头2的最后一点作为筒身4的第一点，该筒身4的第一点也即左赤道3处，因而将左赤道3对应的α、θ代入式1继续求解，得到迭代终止点处的筒身段缠绕角。对筒身段缠绕角进行第一次判断：若筒身段缠绕角大于85°，则认为在第一次到达筒身4时就可以实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡。但由于此时螺旋缠绕变环向缠绕的终点不一定恰好位于右赤道5处，为了使螺旋缠绕变环向缠绕的终点位于右赤道5处(由于环向缠绕的起始点位于赤道处)，则需要调整滑移系数λ的值，以延长过渡段长度至右赤道5处。因而根据式2，代入左赤道3的初始缠绕角α0、右赤道5的缠绕角α1＝85°、筒身长度L以及筒身半径R，重新计算筒身段实际滑移系数，然后再将求出的筒身段实际滑移系数代入到式1的缠绕角求解公式，对筒身4上的缠绕角重新求解，这样就能使纤维在右赤道5处的缠绕角刚好达到85°，即螺旋缠绕变环向缠绕的终点正好在右赤道5处，并在右赤道5处以85度开始进行环向缠绕。即能够将螺旋缠绕终止点过渡到环向缠绕起始点，且在环向缠绕起始点处，纤维的缠绕角为85度，实现螺旋缠绕到环向缠绕的自动过渡。

[0074] 2)情况二

[0075] 求解过程从左封头2的左极孔1开始，初始条件给定滑移系数λ，缠绕角初始值为α＝89.9°(90°正切值无法计算)，中心转角初始值为θ＝0°，将初始条件代入式1，即可求得缠绕角在左封头2处随轴向坐标的变化值。为了保证整个计算的完整过渡，取左封头2的最后一点作为筒身4的第一点，该筒身4的第一点也即左赤道3处，因而将左赤道3对应的α、θ代入式1继续求解，得到迭代终止点处的筒身段缠绕角。对筒身段缠绕角进行第一次判断：若筒身段缠绕角小于85°，则认为在第一次到达筒身4时无法实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡。此时再接着计算右封头缠绕角，取筒身4的最后一点作为右封头6的第一点，该筒身4的最后一点也即右赤道5处，因而将右赤道5对应的α、θ代入式1继续求解右封头段缠绕角，直至右封头段缠绕角达到89.9度时，以此时的位置作为返回点，并以返回点作为迭代起始点，将上述设定的初始条件重新代入式1进行求解，计算从右封头6返回来的迭代终止点处的筒身段缠绕角。这时对筒身段缠绕角进行第二次判断，若筒身段缠绕角大于85°，则其在第二次到达筒身4时就可以实现螺旋缠绕变环向缠绕。但由于此时螺旋缠绕变环向缠绕的终点不一定恰好位于左赤道3处，为了使螺旋缠绕变环向缠绕的终点位于左赤道3处(环向缠绕的起始点位于赤道处)，则需要调整滑移系数λ的值，以延长过渡段长度至左赤道3处。因而根据式2，代入右赤道5处的初始缠绕角α0、左赤道3处的缠绕角α1＝85°、筒身长度L以及筒身半径R，重新计算筒身段实际滑移系数。然后再将求出的筒身段实际滑移系数代入到式1的缠绕角求解公式，对筒身4上的缠绕角重新求解，这样就能使纤维在左赤道3处的缠绕角刚好达到85°，即螺旋缠绕变环向缠绕的终点正好在左赤道3处，并在左赤道3处以85度开始进行环向缠绕。即能够将螺旋缠绕终止点过渡到环向缠绕起始点，且在环向缠绕起始点处，纤维的缠绕角为85度，实现螺旋缠绕到环向缠绕的自动过渡。

[0076] 3)情况三

[0077] 求解过程从左封头2的左极孔1开始，初始条件给定滑移系数λ，缠绕角初始值为α＝89.9°(90°正切值无法计算)，中心转角初始值为θ＝0°，将初始条件代入式1，即可求得缠绕角在左封头2处随轴向坐标的变化值。为了保证整个计算的完整过渡，取左封头2的最后一点作为筒身4的第一点，该筒身4的第一点也即左赤道3处，因而将左赤道3对应的α、θ代入式1继续求解，得到迭代终止点处的筒身段缠绕角。对筒身段缠绕角进行第一次判断：若筒身段缠绕角小于85°，则认为在第一次到达筒身4时无法实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡。此时再接着计算右封头缠绕角，取筒身4的最后一点作为右封头6的第一点，该筒身4的最后一点也即右赤道5处，因而将右赤道5对应的α、θ代入式1继续求解右封头段缠绕角，直至右封头段缠绕角达到89.9度时，以此时的位置作为返回点，并以返回点作为迭代起始点，将上述设定的初始条件重新代入式1进行求解，计算从右封头6返回来的迭代终止点处的筒身段缠绕角。这时对筒身段缠绕角进行第二次判断，若筒身段缠绕角小于85°，则代表其在第二次到达筒身4时无法实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡。这时再计算左封头缠绕角，取筒身4的最后一点作为左封头2的第一点，该筒身4的最后一点也即左赤道3处，因而将左赤道3对应的α、θ代入式1继续求解左封头段缠绕角，直至左封头段缠绕角达到89.9度时，以此时的位置作为返回点，并以返回点作为迭代起始点，将上述设定的初始条件重新代入式1进行求解，计算从左封头2返回来的迭代终止点处的筒身段缠绕角。这时对筒身段缠绕角进行第三次判断，若筒身段缠绕角大于85°，则其在第三次到达筒身4时就可以实现螺旋缠绕变环向缠绕。但由于此时螺旋缠绕变环向缠绕的终点不一定恰好位于右赤道5处，为了使螺旋缠绕变环向缠绕的终点位于右赤道5处(环向缠绕的起始点位于赤道处)，则需要调整滑移系数λ的值，以延长过渡段长度至右赤道5处。则根据式2重新计算出筒身段实际滑移系数，然后将筒身段实际滑移系数代入式1的缠绕角求解公式，对筒身4上的缠绕角重新求解，从而确保在右赤道5处刚好实现螺旋缠绕到环向缠绕的转变。

[0078] 4)情况四

[0079] 若上述三种情况均不成立，则代表在给定的初始条件下无法完成螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，此时程序终止，默认无法实现螺旋缠绕到环向缠绕的变换，需要改变初始条件即改变初始设定的滑移系数λ，然后代入上述三种情况重新计算。

[0080] 上述实例中先给定初始纤维与芯模间的滑移系数，求解左封头和筒身缠绕角。判断筒身缠绕角是否超过85°，若超过85°，则依据式2求出滑移系数，使右赤道处纤维缠绕角刚好达到85°，从而实现螺旋缠绕到环向缠绕的线型过渡。若筒身缠绕角未达到85°，则继续计算右封头缠绕角和从右封头返程到达筒身的筒身缠绕角。判断筒身缠绕角是否超过85°，若超过85°，则依据式2求出滑移系数，使左赤道处纤维缠绕角刚好达到85°，从而实现螺旋缠绕到环向缠绕的线型过渡。若筒身缠绕角未达到85°，则继续计算左封头缠绕角和筒身缠绕角。判断筒身缠绕角是否超过85°，若超过85°，则依据式2求出滑移系数，使右赤道处纤维缠绕角刚好达到85°，从而实现螺旋缠绕到环向缠绕的线型过渡。若筒身处缠绕角未达到85°，则计算停止，默认该滑移系数下无法实现该芯模的过渡缠绕，需要增大初始滑移系数。
最终得到的螺旋缠绕过渡段如图3所示。进而本实施例在不超过最大静摩擦系数的前提下，调整纤维和芯模之间的滑移系数，使得在纱嘴到达赤道处时，纤维的缠绕角正好达到85°。

[0081] 本实施例属于复合材料纤维缠绕技术领域，公开了一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡方法，能自动实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡。该方法大致思想是将丝嘴从螺旋缠绕终止点运动到环向缠绕起始点，与此同时，纤维缠绕角经过变换在环向缠绕起始点处达到85°。本实施例实现的过渡缠绕，能够避免传统缠绕工艺中的多次剪纱，减少人工参与度，提升缠绕效率，也有利于缠绕工艺半自动化向全自动化的转变。

[0082] 实施例2：

[0083] 本实施例用于提供一种复合材料纤维螺旋缠绕到环向缠绕的过渡系统，如图4所示，所述过渡系统包括：

[0084] 设定模块M1，用于设定滑移系数，以螺旋缠绕的终止点作为螺旋缠绕过渡段的迭代起始点；

[0085] 迭代计算模块M2，用于根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算，得到迭代终止点处的缠绕角；定义从所述迭代起始点到筒身的方向为前；

[0086] 判断模块M3，用于判断所述迭代终止点处的缠绕角是否大于第一预设角度，得到第一判断结果；

[0087] 规划模块M4，用于当所述第一判断结果为是时，则根据所述第一预设角度对所述筒身对应的滑移系数进行调整，将所述螺旋缠绕过渡段的长度延伸至前侧赤道处，在所述前侧赤道处以所述第一预设角度开始进行环向缠绕，完成所述螺旋缠绕过渡段的规划；

[0088] 返回模块M5，用于当所述第一判断结果为否时，则判断所述第一判断结果为否的判断次数是否达到预设次数；若是，则将所述判断次数置为0，返回“设定滑移系数”的步骤；若否，则寻找前侧封头上的返回点，并以所述返回点作为所述迭代起始点，返回“根据缠绕角与中心转角方程组，从所述迭代起始点处向前开始进行迭代计算”的步骤。

[0089] 本实施例旨在克服现有技术中的不足，通过程序命令直接让缠绕机实现过渡，避免机器停止和人力参与，极大提升了缠绕效率。与现有技术相比，本实施例能直接实现螺旋缠绕到环向缠绕的过渡，减少人力投入，提升缠绕效率，并且使整个缠绕过程连续进行，有利于提高缠绕制品的整体力学性能。

[0090] 本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0091] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。