三臂共联3D打印机结构设计.doc

摘要:随着全球经济一体化进程的加快，市场竞争将变的越来越激烈。一款新的产品能否适应市场的需求，对一个企业来说非常的重要。因此，缩短开发新产品的时间和降低开发的成本成为了关键的因素。三维打印技术属于快速成型技术的一种。与传统的加工方法相比，三维打印技术在成型材料种类、成型速度、设备的运行和维护等方面具有优势明显。具有很好的应用前景和发展潜力。虽然三维打印技术在某些方面还不够完善，但在一定程度上代表了快速成型新的发展方向。

本文在满足标准化型材的前提下对三臂共联型3D打印机进行机械结构设计、三臂共联型运动机构的设计与计算、同步带运动系统的选取与寿命计算、步进电机的选取与计算、传感器的选取。为了检验所设计的打印机能否满足所给定的参数要求，对打印机做运动学仿真。仿真的内容分为两个部分3D打印机的Z轴运动仿真和打印机的三轴联动仿真。然后计算得出步进电机带动负载运动所需要的扭矩进而验证所选步进电机是否满足要求，从而完成3D打印机的整体结构设计工作。  

关键词：三臂共联型3D打印机；结构设计；步进电机；挤出装置；运动学仿真

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 概述-1

1.2 3D打印技术的发展现状-2

1.2.1 国外现状-2

1.2.2 国内现状-3

1.2.3 3D打印所适应的发展趋势-6

1.2.4 3D打印机需改进的问题-6

2 3D打印机的总体结构设计方案-8

2.1 3D打印机机构性能要求-8

2.2 适用于3D打印机的机构-11

2.3 打印机材料选择-13

3 结构设计-14

3.1 工作原理-14

3.2 3D打印机整体尺寸计算-16

3.3 共联臂运动机构设计-17

3.3.1 确定连杆长度最值-17

3.3.2 连杆的强度校核-18

3.4 传动方案设计-19

3.4.1 传动方案选择-19

3.4.2 同步带寿命估算-21

3.4.3 定位装置及其驱动-22

3.5 挤出装置设计-23

3.5.1 挤出机-23

3.5.2 挤出喷头-25

3.6 步进电机的选择-27

3.7 传感器的选择-28

3.7.1 温度传感器-28

3.7.2 行程限位传感器-28

4 运动学仿真-31

4.1 三臂共联型3D打印机结构设计的相关技术指标-31

4.2 三维模型处理-31

4.3 步进电机额定扭矩的验证-32

结    论-34

参 考 文 献-35

致    谢-36