三维编织复合材料是一种新型的复合材料,这种复合材料具有重量轻、刚度好、耐腐蚀、抗高温等优点,使其受到航空航天、国防军工、汽车工业、船舶制造等众多领域的青睐和应用。用三维编织预制件作为复合材料的增强相时,可以使得该材料的层间剪切强度、抗冲击损伤、韧性等都达到较好的状态。但是变截面预制件的编织技术是目前三维编织技术中难以攻克的难题之一,这极大地限制了三维编织复合材料的推广与使用。现有的三维编织设备可以实现任意等截面预制件的编织,但在编织变截面预制件时,还没有较为成熟的编织工艺和编织设备能够实现,而且设备造价较高,较多的人员参与使得设备的效率大大降低。主动携纱器的使用不仅可以很好的解决等截面和变截面预制件的编织问题,而且可以降低人员参与、保证预制件成型质量、提高编织设备的自动化水平。本文尝试将传统的增减纱编织工艺和现有的增减纱技术手段相结合,设计出一种可以自动实现增减纱的主动携纱器,满足变截面预制件对于三维编织设备的工作要求。本文以三维编织增减纱技术的研究为基础,结合四步法三维编织工艺和二步法三维编织工艺的对比分析,论述了实现变截面预制件的编织方法。通过对比各类编织方法的优缺点,提出一种可以实现自动增减纱的主动携纱器的设计方案:一个携纱器携带多根纱线,而且配备步进电机,通过电机的控制改变参与编织纱线的根数,以此来实现预制件编织截面的改变。本文依靠三维设计软件CREO完成主动携纱器各个零部件的设计和装配工作,主动携纱器主要包括三个关键装置,其分别为储纱控纱装置、增纱减纱装置和驱动装置。运用ANSYS分析软件对主动携纱器中关键零部件进行力学性能分析,并且完成了优化设计,得到较好的零部件设计参数。为后续主动携纱器的设计研发奠定了良好的基础。针对主动携纱器驱动装置的工作要求,本文对该主动携纱器的控制系统进行了设计,主要包括硬件电路的设计、控制电路原理图的设计以及软件部分的设计。选用AC89C52单片机作为控制系统的控制中枢,利用驱动控制器来控制步进电机的运转,并对控制电路进行了仿真调试,最终达到了主动携纱器实现自动增减纱时对驱动装置控制系统的设计要求。