【正文】 90mm 核算定位精度： C/（ 360176。 （ 1） 運動學(xué)計算 平均速度 V=30mm/s=設(shè)加速度時間為 （步進(jìn)電機(jī)一般取加速度時間為 ），則加減速時間一共為； 平臺向上運動加速度： ）（上 gtv ????a ==178。因而將步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于開環(huán)控制機(jī)電一體化系統(tǒng)中是很好的，不僅簡化了系統(tǒng)， 還能獲得較高的位置精度。 另外步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不容易受到各種干擾因素的影響，比如電源電壓波動、電流大小與波形變化、溫度等，只要在這些因素未引起步進(jìn)電機(jī)“丟步”，其就可以正常工作。 步進(jìn)電機(jī)具有如下幾個特點 : (1)快速啟停；（ 2）精度高；（ 3）能夠直接接收數(shù)字信號；（ 4）不需要位移傳感器就可以較為精確的定位。每輸入一個電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)一個固定角度連續(xù)發(fā)送脈沖轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動。 故綜合上述優(yōu)缺點選擇方案二。 第二種為單導(dǎo)桿滑塊方案，即采用直線導(dǎo)軌來配合一個滑塊，導(dǎo)桿采用現(xiàn)成直線河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 導(dǎo)軌配合鋁合金型材構(gòu)成，這種方案的有點：導(dǎo)桿的安裝精度高，零件加工裝配簡單，同時總體結(jié)構(gòu)簡化；但成本高。 總體方案設(shè)計 通過上述分析與綜合，并閱讀參考文獻(xiàn)，得出以下兩種總體方案。 滑塊的運動與實現(xiàn) 圖 滑塊運動原理 伺服電機(jī)軸上裝有齒輪，導(dǎo)桿上方也裝有齒輪，將同步帶的兩端固定在滑塊上，并將同步帶套在兩齒輪上。 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 （ 2） 同步輪同步帶傳動 同步輪同 步帶傳動可將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)變?yōu)橥綆У闹本€運動，帶內(nèi)側(cè)為齒狀，同步帶傳動時傳動比準(zhǔn)確，對軸的作用力小，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、耐磨、耐油、抗老化、可低速運轉(zhuǎn)。 （ 1） 滾珠絲杠螺母傳動 滾珠絲杠螺母傳動可將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或者把直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。 圖 傳動方式的選擇 傳動裝置作為傳遞力和運動的裝置，他的主要作用是能量分配、運動傳動、運動方式轉(zhuǎn)換、變速。 熱熔絲直接一般為 和 3mm，最開始使用的標(biāo)準(zhǔn)為 3mm，但 逐漸被更多人使用。 PLA 更是一種環(huán)保材料，加熱時河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 不會像 ABS 那樣發(fā)出刺激氣味，它的熔點相對 ABS 低一些，在 180℃的既然頭中可以擠出，但冷卻后非常堅硬。 ABS 是先出現(xiàn)的材料，現(xiàn)在更多的人選用了 PAL。 ABS樹脂是一種耐用的熱熔材料，可以打磨、上色、粘合，抗沖擊、耐熱，打印擠出溫度在 210℃左右。 熱熔絲的選擇 熱熔絲相當(dāng)于傳統(tǒng)打印機(jī)中的墨水或者碳粉。 1 2 3 4 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 加熱噴頭結(jié)構(gòu) 圖 加熱噴頭 打印頭用于將固體打印材料融化并通過噴嘴噴出形成線條，又由線構(gòu)成面。 功能分解與基本實現(xiàn)方案 3D 打印機(jī)基本功能的方案選擇和實現(xiàn)方式如下。左邊滑塊1 向上或向下運動打印頭 4 向運動滑塊方向靠近同時上升或遠(yuǎn)離同時下降；左邊滑塊2 向上或向下運動打印頭 4 向運動滑塊方向靠近同時上升或遠(yuǎn)離同時下降；左邊滑塊3 向上或向 下運動打印頭 4 向運動滑塊方向靠近同時上升或遠(yuǎn)離同時下降。 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 圖 矩形盒式打 3D 打印機(jī) 圖 矩形盒式 3D 打印機(jī) 此次設(shè)計中所用的是 delta 結(jié)構(gòu)，它有 3 個自由度，即 X 軸， Y 軸， Z 軸 3 個方向上 的位移，將噴頭作為動平臺。其打印精度高、打印速度快，安裝精度高。但其自作精度低，打印是物體隨熱床在 Y 軸方向移動。 從精度，裝備，價格等權(quán)衡，選取三角型結(jié)構(gòu)是比較好的，在三角形結(jié)構(gòu)中， reprap系列最為流行，而其分支眾多，主要有 mendel 、 huxley 和 Prusa 這三個分支。 機(jī)械結(jié)構(gòu) 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 3D 打印機(jī)的主流結(jié)構(gòu)有開源的 reprap 系列、 Ultimaker 、 printrbot 還有曾經(jīng)開源的 Makebot 系類。 使用“熔絲制造”的方法，將直徑為 3mm的聚乳酸（ PLA）或者ABS 樹脂絲通過擠出機(jī)送入加熱噴頭熔化，隨著不斷的送絲，熔化的絲在噴頭出頭會被擠出，噴頭在一個平面移動時形成一條有厚度的線，噴頭不斷運動，線會變?yōu)槊?，?dāng)打印完一層后噴頭太高一定高度繼續(xù)打印第二次，依此往復(fù)堆積形成一個實體。 利用真空中的電子流熔化粉末 材料 ， 如果出現(xiàn)了復(fù)雜的懸臂結(jié)構(gòu)或者孔時，打印過程終究需要添加支撐來填補(bǔ)空缺的空間 。激光燒結(jié)的實體一般不能直接進(jìn)行裝配和性能檢驗，成型件需要較長的一段時間來釋放內(nèi)應(yīng)力，表面質(zhì)量一般。 打印材料 被 均勻 撒在 工作平臺 上形成一層極薄的 材料 層， 然后 熔鑄成指定形狀， 最后通過 液態(tài)粘合劑進(jìn)行固化。熔積成型件的翹曲變形小，材料利用率高，但成型件的表面 有明顯的條紋，材料貴。為了便于在成型后去除支撐，常選擇一些可溶材料。 熔積成型在制件時需要有支撐，這是為了節(jié)省材料成本提高制件效率，所以熔積成型設(shè)備一般采用雙噴頭。之后鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆棧上來。 使用“噴墨”的方式。 2 設(shè)計的理論依據(jù) 打印原理 3D 打印是一種快速成型技術(shù)，它通過累積材料來構(gòu)造三維實物，在計算機(jī)中建好模型后，將數(shù)據(jù)傳給打印機(jī)，打印機(jī)就可以把材料通過不同方式結(jié)合到一起，生成實物。 課題研究的內(nèi)容 (1) 使用 reprap 開源打印機(jī)中的 kossel 3D 打印機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的布局設(shè)計，Kossel 結(jié)構(gòu)是最新的開源機(jī)型結(jié)構(gòu)，即 delta 并聯(lián)結(jié)構(gòu)。同時越來越細(xì)分的辨析率，越來越快速的打印速度，以及幾種材料的混合打印等技術(shù)方面的不斷發(fā)展，使 3D打印可以更快、更好、更便捷地制造出小批量產(chǎn)品。 國際情況 在國外，多年以前就開始了對 3D 打印技術(shù)的研究和探索，這使得這項技術(shù)在國外 快速的發(fā)展并且受到廣泛重視。很早之前在港澳臺地區(qū)就有使用 3D 打印技術(shù)機(jī)構(gòu)，但是這些技術(shù)都是國外引進(jìn)，并且這些機(jī)構(gòu)也只是看中技術(shù)的應(yīng)用。 國內(nèi)外研究概況 國內(nèi)情況 河北 工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 現(xiàn)如今 ， 國內(nèi)的 3D 打印技術(shù)在各個方面還不能滿足商業(yè)上的使用要求，比如其速度慢，精度低等等。 本次設(shè)計是為了探究 kossel 結(jié)構(gòu) 3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)計一種能提高裝配精度，打印精度，使機(jī)構(gòu)小巧、緊湊，制造成本低，使用壽命長的機(jī)型。 為了縮短生產(chǎn)周期，使用 3D 打印機(jī)從計算機(jī)獲得數(shù)據(jù)模型，提高了效率。房屋、食物、器官等等意想不到的東西都可以被打印出來，所以說 3D打印機(jī)是可以打印真實物體的設(shè)備。 1． 1 設(shè)計 3D 打印機(jī) 的目的、意義和國內(nèi)外研究概況 設(shè)計 3D 打印機(jī)的 目的、意義 日常生活中的普通打印機(jī)可以打印平面的圖形，而 3D 打印機(jī)則可以打印出實物。 3D打印機(jī)，有時也稱為立體制造或者快速成型制造，這是一種使用塑料或者金屬原料將數(shù)字設(shè)計模型轉(zhuǎn)換成三維實物的新興技術(shù)。同時提高綜合運用本專業(yè)所學(xué)的理論知識、生產(chǎn)實踐能力，掌握產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的基本方法和步驟，提高資料收集能力和查閱能力，熟悉機(jī)械設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 雖有不完善的地方，但其具有極大的市場潛能，勢必會成為未來制造行業(yè)眾多突破技術(shù)之一。河 北 工 業(yè) 大 學(xué) 設(shè)計說明書 作 者： 歐陽長天 學(xué) 號： 110497 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 系 (專業(yè) )： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 題 目： Kossel 3D 打印機(jī) — 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)者： 賈曉輝 講師 (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 2021 年 5 月 15 日 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要 題 目 Kossel 3D 打印機(jī) — 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 摘要： 以前的零部件設(shè)計完全取決于生產(chǎn)加工工業(yè)，而通過 3D打印，可以使零部件的生產(chǎn)不在考慮生產(chǎn)工藝的問題，因為其可以將任何復(fù)雜的形狀直接打印出來。 為了縮短生產(chǎn)周期，使用 3D 打印機(jī)從計算機(jī)獲得數(shù)據(jù)模型，提高了效率 。 本次設(shè)計是為了探究 kossel 結(jié)構(gòu) 3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)計一種能提高裝配精度，打印精度，使機(jī)構(gòu)小巧、緊湊，制造成本低，使用壽命長的機(jī)型。 關(guān)鍵詞 ： kossel 結(jié)構(gòu) 3D 打印機(jī) 機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 設(shè)計 3D 打印技術(shù) 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要 Title The design of Kossel 3D printer M