三维编织复合材料具有空间交织的整体结构,从而在根本上克服了传统层合复合材料易分层的缺点,在保留了传统复合材料轻质高强特点的基础上,还具有更高的能量吸收率和良好的抗冲击性。三维编织复合材料的发展离不开先进的编织设备,相比国外而言,我国三维编织设备自动化程度低、工艺方法单一、应用范围较窄。因此,开展对三维编织设备及其编织工艺的研究对提高编织预成型体的设计制造一体化水平具有重要意义。本文针对当前较为先进的旋转式三维编织机,从通用性和可扩展性的设计目标出发,按照模块化思想对其整体结构进行规划,并且对各模块进行详细分析与设计,完成了一种规模可扩展、携纱器轨迹变化能力强的旋转式三维编织机的设计。根据编织机底盘运动部件的排布,提出各运动部件的数学表示方法,进而建立表征携纱器轨迹的算法。通过分析拨盘对编织轨迹的影响规律,得到典型织物结构在该编织机上的实现方法。在获得携纱器轨迹与织物空间结构之间关系的基础上,通过二次B样条曲线对纱线空间特征点的拟合得到纱线的拟合曲线,建立了编织预成型体的可视化模型,并开发了一个能够生成任意工艺参数配置下织物结构的工艺仿真软件。为实现编织机的自动化控制与运行,根据旋转式三维编织机结构和工艺的要求,对其控制系统进行了设计。为方便实现控制轴数的增减,采用“PC+总线+单片机”的整体架构,完成了硬件设计和软件设计,搭建了旋转式三维编织机样机及其控制柜,并进行调试与编织实验,验证了结构方案的可行性,工艺方法和织物模型的正确性。