纤维铺放技术是一种新型的复合材料自动化制造技术,它是通过铺放头压辊传递一定的正压力将纤维铺设在旋转芯模表面上形成复合材料壳体结构。纤维铺放技术特别适合于复杂曲面复合材料零件的加工。复合材料制品具有高比强度、高比模量、耐疲劳、减振性好、工艺性好以及独特的材料可设计性等优点,采用复合材料结构可以减轻设备重量,提高工作性能。目前,纤维铺放技术在发达国家已广泛应用于航天航空领域,而国内对于该项技术的研究还处于起步阶段。纤维铺放机的各个运动轴都是在数控系统控制下协同运动的,这样数控系统可以控制铺放机的铺放头到达空间的任意位置进行铺放。本文以S形飞机进气管道为对象进行铺放设计研究。首先,建立纤维铺放机各运动轴的坐标系,确定各运动轴之间的姿态变换矩阵,对铺放机各运动部件进行运动学理论分析。得出了一套适用于本文所研究的铺放机结构的运动学逆解算法,利用此算法可以得到铺放机各运动轴的运动控制参数。其次,利用网格化原理对S形飞机进气道芯模进行网格化分析,同时进行铺放层及铺放线型设计,并研究了被铺放表面的法向量方向以及铺放表面的运动轨迹方向问题。在得到飞机进气管道的铺放路径的同时,对铺放线型进行了后置处理,得到铺放机运动轴的控制信息。最后,在考虑芯模主轴旋转的情况下,对本文研究铺放机系统进行仿真程序设计,并对各运动轴的运动进行了初步的优化设计。同时借助于Visual C++和OpenGL的仿真程序利用两条已设计好的铺放轨迹,来验证铺放机的运动学逆解运算公式的可行性和正确性。