【正文】 驗。還有機(jī)械手的主動臂、從動臂等的材料都需要選擇，然后使用三維軟件solidworks2010中的SimilationXpress進(jìn)行初步應(yīng)力分析和強(qiáng)度校核。不過這個應(yīng)力分析功能并不全面，只是作為初步的模擬分析。通過分析來改變機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和材料，以此來改善機(jī)械手的機(jī)械性能。第三章 三維打印機(jī)其他部分的設(shè)計之前已經(jīng)設(shè)計好機(jī)械手的結(jié)構(gòu)了，但是對于三維打印機(jī)來說，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。既然要打印，必須要有打印平臺、外殼（支撐架）、送料等機(jī)構(gòu)。接下來就介紹三維打印機(jī)的整體設(shè)計。 支架的設(shè)計支架主要由底座、型材、固定平臺組成（如下圖）。 圖31 支架設(shè)計 圖32 帶有螺紋孔的型材底座和固定平臺靠兩端帶有螺紋孔的型材和內(nèi)六角螺絲連接。這種方法比較簡便可靠，而且成本不高。然后在底座下面加上橡膠腳墊，起到防滑作用。圖33 底座加入腳墊圖34 送料機(jī)構(gòu)的組成圖35 送料機(jī)構(gòu)（滾絲機(jī)構(gòu)）的組成為什么要設(shè)計滾絲機(jī)構(gòu)？因為如今三維打印機(jī)已經(jīng)慢慢地進(jìn)入一些企業(yè)甚至家庭中了。因此，市場中已經(jīng)存在許多三維打印機(jī)的成型材料，比如ABS絲、PLA絲等。圖36 。所以要換直徑大點的ABS絲的話，就得把軸承和送絲頭的距離改大。ABS絲靠軸承和送絲頭壓緊，然后步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動就帶動ABS絲沿著架設(shè)好的軟塑料管進(jìn)入熱熔噴頭，變成熔融狀態(tài)。選用的步進(jìn)電機(jī)參數(shù)如下：表31 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)電機(jī)型號步距角（176。）機(jī)身長（mm）相電壓（V）相電流（A）相電感（mH）靜力矩（Nm）定位力矩（Ncm）轉(zhuǎn)動慣量（gcm2）引線數(shù)42BYGH3404341237344加熱平臺作用是防止打印料在噴出時遇到比自己溫度低很多的物體時突然冷卻，從而使收縮率變大、成型的尺寸變小。不過要安裝加熱平臺，和加熱平臺接觸的塑料件需要耐高溫，所以加熱平臺固定座選擇PPS材料。圖37 加熱平臺固定加熱平臺和固定座用套有PEEK管的螺絲螺母進(jìn)行連接。PEEk耐高溫，有一定的隔熱效果。因為固定座采用PPS耐高溫材料，所以打印機(jī)的底座可以用尼龍材料等。料架裝置在打印機(jī)上面可以減少占地面積，從而使結(jié)構(gòu)緊湊。具體結(jié)構(gòu)如下：圖38 料架圖39 料架組成其中套筒是塑料件，裝在ABS打印絲的料盤中心，使其能套入轉(zhuǎn)盤固定軸，起到定心的作用。目的是為了減小轉(zhuǎn)盤固定軸的外徑，從而減少整體的重量。軸承固定框、轉(zhuǎn)盤固定軸、轉(zhuǎn)盤都是鋁合金，料架底座是鈑金件，也就是冷軋類型不銹鋼，此處料架的設(shè)計原則是減小對料架底的壓力。圖310 噴頭清理設(shè)計每次打印后，噴嘴可能會有殘留的打印料。在下次打印時會影響成型的精度或者堵塞噴頭，還有就是想要換其他種打印料。所以應(yīng)該設(shè)置一個清理噴頭的地方。清理的方法是：首先加熱噴頭，達(dá)到材料熔點后，將噴嘴移動到清理噴頭的地方與鐵刷頭接觸，將噴頭處的打印料刷下。因為熱熔噴頭有可能被加熱到200℃以上，所以具有一定的危險性。而且機(jī)械手在打印過程中可能會碰到其他物體或者是可能會有外來干擾導(dǎo)致打印中的模型移位，所以需要添加防護(hù)措施。我們可以加些透明的塑料擋板，這樣就起到防護(hù)的作用，而且又能看到打印的過程。經(jīng)過相關(guān)資料查詢，可采用PC工程塑料。PC工程塑料是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料。PC可用作門窗玻璃，PC層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場所的防護(hù)窗，用于飛機(jī)艙罩，照明設(shè)備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃等。在這里只對防護(hù)板進(jìn)行一個簡單的設(shè)計。這里設(shè)計的防護(hù)板有簡單的門轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，如圖：圖311 防護(hù)板設(shè)計圖312 防護(hù)板開關(guān)門示意本章主要論述了并聯(lián)機(jī)械手式三維打印機(jī)的整體的設(shè)計。其中插入了零件或著裝配體的示意圖等來說明某個部分的設(shè)計內(nèi)容。從打印機(jī)的支架設(shè)計到防護(hù)板（外殼）的設(shè)計，都是基于使用三維軟件solidworks繪制出來的零件來說明的。設(shè)計說明不是很具體，其中有些螺絲、螺母的固定連接沒有具體的說明，有些設(shè)計有可能考慮的不是很全面，只是做了個大概的設(shè)計，某些細(xì)節(jié)部分沒有予以講解。 整臺打印機(jī)的基本結(jié)構(gòu)在本章中已經(jīng)設(shè)計完成，可不可行還需要進(jìn)一步的分析論證。結(jié) 論本文章數(shù)不多，但是包含了整個并聯(lián)機(jī)械手式三維打印機(jī)的設(shè)計。設(shè)計的目的是為了能將并聯(lián)機(jī)械手和三維打印機(jī)結(jié)合在一起，將打印速度和精度提高，然后搬到桌面上，實現(xiàn)“神奇”的打印，讓普通家庭也能自己搞發(fā)明創(chuàng)作，實現(xiàn)全民制造。 在第二章中主要介紹了Delta并聯(lián)機(jī)械手的概念和運動方程建模過程，參考前人的研究成果來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運動分析。其中包括動平臺的位置正解、位置反解、工作空間等。大部分公式都來源于其他文獻(xiàn)，具體合不合理還需要深入的驗算。理論部分計算完成后，就進(jìn)行機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計。機(jī)械手的設(shè)計包括驅(qū)動的選型、機(jī)械手的零件結(jié)構(gòu)、材料的選擇，還使用三維軟件solidworks的應(yīng)力分析工具來分析應(yīng)力，然后進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過分析，機(jī)械手部分多數(shù)采用工程塑料，比如PA、PPS等。 最后對整個三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。通過繪制出來的三維零件圖來介紹各個部分的設(shè)計。大部分的細(xì)節(jié)都已經(jīng)考慮進(jìn)去了，比如一些螺紋連接類型都有設(shè)計出來，或許有些地方不合理，有可能加工方面有些困難，比如靜平臺（塑料件）、料架（鈑金件）等。有些設(shè)計還是比較簡陋，沒有考慮到人機(jī)工程方面。還有部分的尺寸參數(shù)沒有確定出來，這些還需要深入研究才能得到。本人在這里只是進(jìn)行一個結(jié)構(gòu)的設(shè)計，大部分也結(jié)合了實際的加工條件來設(shè)計相關(guān)的零件，比如為些零件添加一些加強(qiáng)筋、一些支撐固定等。 本文不對系統(tǒng)控制方面予以設(shè)計，這些控制系統(tǒng)、電路接口還待設(shè)計。不過如今開源打印機(jī)的控制已經(jīng)比較成熟了，要實現(xiàn)對并聯(lián)式機(jī)械手式三維打印機(jī)的控制也不是很困難了。 如今三維打印機(jī)已經(jīng)漸漸地進(jìn)入普通家庭中，當(dāng)然多數(shù)是開源打印機(jī)級別的。本文設(shè)計理念也是要把三維打印機(jī)從工業(yè)中搬到普通家庭的桌面。但是本文的設(shè)計不是很全面，想要應(yīng)用到實際中還需要一些改進(jìn)和創(chuàng)新。像Reprap一樣，它最初的設(shè)計理念是能實現(xiàn)自我復(fù)制的功能。以后的三維打印機(jī)可以朝著這個方向發(fā)展，每臺打印機(jī)都能打印出另部三維打印機(jī)，這樣它的成本就會降低，它也就會越普及。參考文獻(xiàn)[1]韓霞，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，.[2][J].中國科技信息，2005，(22).[3]華為實. 基于DELTA機(jī)構(gòu)的堆垛機(jī)器人[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，1999，(3).[4]梁香寧. DELTA機(jī)器人運動學(xué)建模及仿真[D].太原：太原理工大學(xué)，.[5]董海薇，[J].自動化博覽，2005，(4).[6]梁香寧,牛志剛. 三自由度Delta并聯(lián)機(jī)器人運動學(xué)分析及工作空間求解[J]. 太原理工大學(xué)學(xué)報,2008,:9396.[7] 高秀蘭,魯開講,王娟平. Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間解析及尺度綜合[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2008,05:146149+145.[8]黃真，孔令富，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，.[9]翟封祥，[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，.[10]濮良貴，（第八版）[M].北京:高等教育出版社，.[11]周建興，豈興明，矯津毅，[M].北京:人民郵電出版社，.[12]Clavel R. DELTA , A fast robot with parallel geometry. Proc. Int . Symposium on Industrial Robots,1988 :91～100.[13]Sternheim F. Computation of the direct and inverse geometric models of the DELTA4 parallel robot .Robotersysteme , 1987,3 :199203.[14]Pierrot F , Fournier A , Dauchez P. Towards a fully2parallel 6 DOF robot for high2speed . 1991 IEEE Int . Conf . on Robotics and Automation , 1991 :12881293[15]Stewart D. A platform with six degrees of f reedom. proc. Instn. Mech. Engineers , 1965,180 (15) :371378[16]Viera Poppeov225。, Juraj Ur237。?ek, Vladim237。r Bulej, Peter ?indler. DELTA ROBOTS ROBOTS FOR HIGH SPEED MANIPULATION[J]. Technical Gazette,2011,(18):435445.參考文獻(xiàn)