【正文】 同時感謝給我提供幫助的同學(xué)，通過與他們交流實踐，使我的很實際問題得到解決。 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 29 參 考 文 獻 1 張建民等 . 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 . 第 2版 .北京理工大學(xué)出版社， 2021 2 成大先主編 . 機械設(shè)計 手冊 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 3 《電氣工程師手冊》第二版編輯委員 . 電氣工程師手冊 . 第 2版 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 4 SMC 氣動元件選型手冊 5 OMRON 電氣元件選型手冊等 6 Brian Evans. 《解析 3D 打印機： 3D 打印機的科學(xué)與藝術(shù) 》 . 第一版 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 7 馮清秀 鄧星鐘等編 .機電傳動控制 .第五版 .華中科技大學(xué)出版社， 2021 8 張建民 等編 .機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 .修訂版 .北京理工大學(xué)出版社， 2021 9 王隆太 主編 . 先進制造技術(shù) .機械工業(yè)出 版社， 2021 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 30 致 謝 此次設(shè)計是在老師的細心指導(dǎo)下完成的，非常感謝老師給我提供的指導(dǎo)和幫助，在此設(shè)計過程中老師給我提出了很多建議，這些建議給我提供了很大幫助，讓我的設(shè)計能夠順利的進行。 （ 3） 實現(xiàn)了 3D 打印機的靈活裝配、改造要求，只需要更換少數(shù)部件就可以改變打印機的工作范圍。此次通過對 Kossel 3D 打印機機械系統(tǒng)設(shè)計得出以下結(jié)論： （ 1） 在 kossel3D 打印機的機械系統(tǒng)進行了總體設(shè)計中，對傳動方式、結(jié)構(gòu)外形、驅(qū)動裝置、執(zhí)行 裝置等進行了詳細分析和選擇，最后選用步進電機帶動同步帶輪的方式構(gòu)成整個系統(tǒng)。 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 28 結(jié) 論 3D打印機是一個種類繁多、發(fā)展迅速的巨大領(lǐng)域，隨著科技的不斷進步它將能使用更多種類的來料打印出，人們意想不到的東西。如果尺寸受限時應(yīng)使用強度較高的材料；靜力作用下的零件應(yīng)選屈服極限高的材料；應(yīng)力不均的零件應(yīng)用疲勞強度高的材料；高溫工作下的零件選用耐熱的材料；腐蝕環(huán)境工作的零件選用耐腐蝕的材料等。 （ 4） 盡量降低制造成本。 （ 2） 在預(yù)定壽命內(nèi)不發(fā)生失效，即強度、剛度、穩(wěn)定性等滿足必要條件。 （ 1）同步輪參數(shù)： 型號 :2GT6mm 齒數(shù)： 16 齒 內(nèi)孔： 5mm 齒距： 2mm 單個重量約 3 克 （ 2） 同步帶參數(shù)： 型號 :2GT 齒距 :2mm 寬度 :6mm 此設(shè)計中由于打印機的同步帶輪，從動輪的垂直方向位置不能精確確定，故使用開式同步帶，連接方式見圖 ，最后再次調(diào)整從動輪的位置以張緊同步帶。使用同步輪可以提高傳動的準確性，工作過程中無滑動，傳動比較穩(wěn)定；傳動平穩(wěn)可以減震、緩沖、降噪；其傳動效率較高，節(jié)能效果較好；相比河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 鏈傳動，同步帶傳動更易維護保養(yǎng)，不用潤滑降低了維護費用；同時其傳動速度比范圍大，具有較大范圍的功率傳遞性能；相比起齒輪傳動，其可以長距離傳遞力和運動，并且在工作環(huán)境較為惡劣的地方正常工作。 圖 同步帶和同步帶輪 同步帶和同步帶輪是間 接驅(qū)動（即電機）和執(zhí)行機構(gòu)裝置。 （ 4） 在小電流、電壓下使用時，使用小功率電路。 （ 2） 微動開關(guān)在自由狀態(tài)下使用時 ，應(yīng)在按鈕垂直方向上，不應(yīng)直接作用與按鈕或者激勵器上。所選用的微動開關(guān)為 OMRON SS5GL。 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 24 圖 微動開關(guān) 微動開關(guān)是由規(guī)定行程和規(guī)定力進行開關(guān)動作的具有微小觸點的快動機構(gòu)。 （ 3）熱床溫度升高太慢時，可以提高一點點供電電壓，例如 12v 熱床，用 15V供電，功率會變?yōu)樵瓉淼? 倍。 五、熱床使用指導(dǎo) （ 1）供電電壓與熱床的額定電壓要相同，或者略高，不能高出太多，電壓提高一倍，熱床功率將升高為原來的 4 倍，這會引起過熱、燒毀其他 元件的危險情況。根據(jù)公式，點提高，將會大幅度提高加熱功率。 熱床性能分析 （ 1）聚酰亞胺加熱片（黃色軟的，可以加膠帶那種），加熱不均勻，容易損壞，需要加 3M 膠帶固定到鋁板上，需要定做 （ 2）加熱棒和鋁板 加熱不均勻，鋁板需要很 厚 （ 3） PCB 熱床，是目前最好的熱床，加熱均勻，可以不加鋁板，可以增加手動調(diào)平，工作穩(wěn)定，不易損壞。 熱床參數(shù)： 加熱直徑： 20cm 外圍直徑： 22cm 工作電壓： 12v 熱床型號： MK2aY 熱床為何能夠減小翹邊 熱床不能根除翹邊，只能減弱。不同材料收縮率不同，所以翹邊程度也不同，但是有一點可以肯定，翹邊是必然的， 但能夠減輕翹邊的影響。 噴頭詳細信息： （ 1）內(nèi)置鐵氟龍管是指喉管 (進料管 )內(nèi)置鐵氟龍管 （ 2）適用于 （ 3）噴嘴默認配 。通常市場上可以直接買到除風扇外的一整套噴頭部件，但也可以分開購買。 參考圖： 圖 控制板尺寸 噴頭 噴頭的作用是將進料裝置送來的料熔化，然后從噴嘴擠出。 預(yù)留電機脈沖和方向輸出端口，方便外掛大電流要外接大電流（如 2A,5A）電機驅(qū)動電路。 固件可以使用開源固件 Marlin，配置和 完全相同，可直接替代。 采用專用電源芯片，支持 12V24V電源輸入，解決 Ramps 電壓轉(zhuǎn)換芯片發(fā)熱問題。 電路板采用高質(zhì)量的 4 層板，并專門作了散熱優(yōu)化處理； ramps 是 2 層板。 詳細信息： 將 2560 及 集合在一塊板子上，解決了 組合接口繁瑣，易出故障的問題。市場上現(xiàn)有的控制板分為兩類，一類是常用的 RAMPS 板，它是由兩塊板組合起來的控制器，包括一塊 Arduino Mega 微控制器板和一塊專門的擴展板；另一類是新出現(xiàn)的一體板，它是參照 RAMPS 結(jié)構(gòu)制造的只有一塊板，但功能與 RAMPS 一樣同時也兼容 RAMPS的程序。 （ 3）、嚴禁將電源安裝在易燃物上（如木制品、易燃塑料等），要遠離油站或禁止煙火的地方。 C 過熱保護溫度 70176。頻率范圍 110VAC/220VAC 轉(zhuǎn)換 (47～ 63Hz) 輸出范圍 DC 12V177。 設(shè)計中選用熱床 120W； 噴頭加熱 6x20 單頭電熱管加熱管打印頭加熱頭 12V40W； 風扇 =； 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 步進電機 =； 總功率計算如下： 120W+40W++= 考慮到以后可以對整機進行改造并流出余量，故選擇電源為 12V30A360W 的監(jiān)控電源。kossel 結(jié)構(gòu) 3D 打印機所用的電源通常為 12V，但目前也出現(xiàn)了 24V的。 由于所購買的熱床直徑尺寸為 220mm加熱范圍 200mm，為使打印范圍高度適中，河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 確定打印高度為 200mm，現(xiàn)已知推桿長度 200mm，打印噴 頭高度為 70mm,當噴頭在中心位置時，噴頭下端距導(dǎo)軌 160mm，所增加 50mm是為了保證噴頭在熱床極限位置時不與同步帶發(fā)生碰撞，噴頭下端距推桿下端 20mm。 此設(shè)計中由于選用 2020 鋁合金型材，配合型材選用 MGN12H 型導(dǎo)軌滑塊的組合。采用哥德型四點接觸設(shè)計，可承受各方向負荷，具備剛性強，精度高等特性。 直線導(dǎo)軌的特點：體積小、輕量化，特別適合小型化設(shè)備使用。另一類是使用直線導(dǎo)軌，即為標準的導(dǎo)軌，以這類導(dǎo)軌制造的打印機可更好的保證打印精度。177。 10% 繞組電感： 177。 以下是步進電機的詳細信息： 類型和規(guī)格 : 驅(qū)動方式：恒流斬波驅(qū)動； 勵磁方式： 2 相勵磁（ 2 相四拍運行），可正反向旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)向：按 ABBCCDDA 順序通電，從軸伸端看 額定電流（單相 ）： DC 額定電壓 : 步距角： 176。的步進電機。 m 次設(shè)計中步進電機主要作為 3D 打印機的 3 個驅(qū)動裝置以及進料裝置的驅(qū)動裝置。 xm） 細分度數(shù)： mC/（ ） =1090/（ ） =109mm 核算最轉(zhuǎn)速 ： n=V/C=（ 1090/1000） =主動輪：φ 1=10mm 從動輪：φ 2=10mm 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 傳動比 i=1:1=1 電機最大轉(zhuǎn)速： maxn =1/ixV/C=驅(qū)動器細分數(shù)： mC/（ ） =1090/（ ） =109mm （ 4） 計算電機力矩，選擇電機 實際脈沖當量： δ =C/（ 200xm/i） =1090/（ 200x109/1） =，即滿足重復(fù)定位精度誤差 ≦ 主動輪上的力矩： 2x 1φ上上 FT ? =? N178。 （ 2） 運動學(xué)計算 垂直運動導(dǎo)軌滑塊摩擦力 f=0 同步帶上需要的拉力： 上上 aMF ? +f== 下下 aMF ? +f== 慣性力： 上上 a1 MF ? == 下下 a1 MF ? == (3)選擇同步帶長度 C 和步進電機細分數(shù) m 主動輪高度 H1=30mm；從動輪高度： H2=575mm 同步帶周長 C=2x（ H2H1） =2x（ 57530） =10