橡胶膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件,相比较于目前国内使用的金属膨胀节具有良好的耐腐蚀性能、较高的冲击强度和优异的减振降噪特性等优点,主要应用于大型管道输送。传统的橡胶膨胀节采用橡胶帘子布手动或半自动缠绕/铺放成型,效率低且在受压时无法优化纤维方向,无法起到很好的承压作用。本文研究的干纤维增强橡胶膨胀节缠绕工艺可充分发挥纤维作用,为实现自动化缠绕成型,提高效率、质量、产品一致性,建立等张力模型并进行缠绕线型设计及轨迹研究及优化。本文首先根据网格理论和薄膜理论分析干纤维缠绕成型工艺的原理,并在此基础上推导出了橡胶膨胀节等张力模型的控制方程,确定影响子午线形状的三个主要参数,并使用Matlab软件仿真出三维模型,通过分析各参数变化对模型性能的影响,提出在合理的参数范围内选择子午线形状。然后在前面基本原理分析和模型建立的基础上,分析在受到同等拉力的基础上,采用测地线缠绕的膨胀节比采用螺旋缠绕在用纱量和滑移程度上的优点。针对橡胶膨胀节等张力模型进行线型设计。采用数值模拟技术分别对膨胀节等张力模型表面的波纹段和圆柱段的测地线缠绕规律进行了计算,并对法兰部分缠绕线型进行了分析,并对纤维缠绕覆盖率进行了分析。最后对出纱点轨迹规划及仿真结果分析。根据等张力模型控制方程建立含法兰在内的单波纹橡胶膨胀节模型并用已计算的测地线缠绕算法对进行线型仿真并得到落纱点坐标。应用Matlab软件根据出纱点运动形状对出纱点各个方向进行了运动轨迹仿真和分析。仿真验证了本研究工艺可实现橡胶膨胀节的自动化缠绕成型,提高了效率、质量、产品的一致性,达到纤维优化方向的目的。从仿真结果来看,自由纤维长度的出纱点运动形式比较适合膨胀节的缠绕,且在丝嘴与芯模不发生碰撞和摩擦的情况下,较小的?值缠绕过程更稳定,产品质量会更优。