FDM高温材料挤出头设计

FDM高温材料挤出头设计,fdm,高温,材料,出头,设计 目录摘要IIAbstractIII第一章 绪论- 1 -1.1 3D打印的原理及其历史发展- 1 -1.2 3D打印的发展前景- 3 -第二章 本设计课题内容介绍- 5 -2.1 FDM高温挤出打印机简介- 5 -2.2 Solidworks与其他三维制图软件的对比- 5 -第三章 3D打印机的结构设计- 7 -3.1 3D打印机的参数- 7 -3.2 整体结构设计- 7 -3.3 电机和联轴器的选择- 11 -第四章 3D打印机主要部件受力分析- 22 -4.1 X方向运动光杆的受力分析- 22 -4.2 丝杠的受力计算- 24 -4.3 导轨的选型及计算- 24 -4.4 丝杠和螺母自锁校核计算- 25 -第五章 冷却系统的设计- 26 -5.1冷却方案选择- 26 -5.2 冷却结构设计- 26 -总 结- 27 -致 谢- 28 -参考文献- 29 - 摘要熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，蜡，ABS，PC，尼龙等，用丝状供给。材料在喷嘴内加热。同喷嘴沿着同部分和填充路径的轮廓移动，同时被熔化材料型，在迅速地固化和每周的材料粘接。所有的段最顶层，从上层的现在开始就可以起到定位和支持的作用。在高度的增加，碎片的大小和形状变化，有时会改变形状，设计了一部分的辅助构造的“支持”，并确保了定位和后的层的支持，形成了成形的过程。这个过程不使用激光，使用方便，简单，成本低。一个蜡的形成部分的原型直接消失，铸造铸造。ABS的生产的原型那个强度高被广泛应用的产品的设计，测试和评价被广泛应用。近年来，PC，PC / ABS，状态和其他的高强度的形成的材料开发，并且制造机能零部件直接。这个过程有点明显的优势，这个过程是非常迅速的发展，目前FDM系统在世界上的快速原型系统有一个份额约30%。关键词：3D打印技术；结构设计；受力分析；Solidworks Abstract 3D printing is the beginning of the last two years a popular rapid prototyping technology. It is based on a digital model file, by the way printed layer by layer construct objects. Our daily lives printer can print some paper material plane. The 3D printer to print out the three-dimensional product. This article is for 3D printing technology system and domestic and foreign industry development status, development trend made a comprehensive presentation, review the basic concepts of 3D printing technology, development history, the printing process principles, applications, and the problems faced by a broad impact and so on. On the basis of the development process of introduction of 3D technology, 3D printing technologies work processes and characteristics, analyzes the innovation of 3D printing technology and problems, look to the future development trend of 3D printing technology. According to relevant indicators, parameters in meeting the standardization of 3D printer profiles premise overall structural design, some important parts of a detailed analysis of its parameters and principles of action. 3D printer due to the impact of stress may be deformed in the course of their work, so the next application of knowledge of the mechanical movement of the light pole X direction stress analysis check to make sure that the 3D printer can print out high precision products. When the 3D printer to work together is a motion in three directions, and the printer you want to do accurate and stable movement X, Y, Z direction, there must be a stable orbit precise bearing, can freely move in three directions my printer is a very important part of the research, and 3D printers achieve the required range of motion in three directions of movement in the smallest size to maximize space. The main use of Solidworks design three-dimensional mapping software, by combining the mechanical aspects of knowledge force strength of the main components were stress analysis 3D printer.Keywords：3D printing; design; stress analysis; Solidworks 第一章 绪论1.1 3D打印的原理及其历史发展1.1.1 3D打印的原理 3D打印，即快速成型技术术性一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材费，通过逐层打印的方式来构制造物体的技术。3D打印通常是通过使用数字打印桌子来实现性。常用于模具制造、工业设计等领域都用来制作模型，然后逐渐用于一些产品的直接生产，已被用于打印该技术的部分。该技术在珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和建筑筑（凡共同体），火车车，航空航天，医生疗和牙科工业，教育，地理信息系统，土木工程，枪支，并在其他领域性应用。3D打印技术在20世纪90年代中期，事实上，使用光固化和纸张层压技术，如最新的快速成型设备。它的工作原理原理与普通印刷基本相同，打印桌子是安排在液体或粉末印刷材料上，与电脑相关联，通过电脑控制打印材料层层堆叠起来，最后把电脑变成物理蓝图。这种印刷技术术被称为3D立体印刷技术术。设计软件和打印桌子之间协作品的标准文件格式是STL文件格式。STL文件使用一个三角形的表面来近似物体的表面。三角形表面越小，表面分辨率越高。层是由三维扫描仪扫描文件生成，生成的VRML或wrl文件经常被用来作为输入的彩色打印。打印桌子的横截面信息通过读取文件中使用的液体，粉末或片状材料将被打印出来的剖面层，并在每一层中以多种方式共同创建一个实体。这种技术的特点是，它可以创建几乎任什么形状的对象。该打印桌子的横截面厚度（即Z的方向）和平面方法提高性分辨率，X - Y方向，计算DPI（每英寸像素）或微美国。100米的平均微厚度为0.1毫米，有些打印桌子如objetconnex系列和systems projet系列三可以打印16微米厚性层。和平面方向可以用激光打印桌子打印类似性分辨率。“碳黑”的直径通常为50至100米。需求几小时到几天，创建一个模型，使用传统的方法，这取决于模型的大小和复杂性。虽然3D打印技术可以缩短时间到几个小时，当然，它是打印桌子的性能和大小和复杂性模型。传统的制造技术术，如注塑成型方法制造性聚合物产品成本低，3D打印技术可以更舒适，更更灵活和低的成本生产相对较产品数量少的。桌面尺寸3D打印桌子可以满足设计师或概念开发团队性需求。3D打印桌子上分辨率是脚够的大多数应用程序（在弯曲的表面可能会比较粗糙，像锯齿一样的图像）来获得更高的分辨率，都可以通过以下方法：与目前的3D打印桌子发挥更大的对象，有点后表面可以抛光表面光滑的“高分辨率“项目。一些技术可以用来打印各种材料。一些用来支持印刷过程的技术，如需要使用一些容易去除的东西（如可溶物）作为支撑，在一些倒置的物体上打印。1.1.2 3D打印的历史发展 3D打印技术是一项高新技术，3D打印技术作为一项高新技术，制造，宇宙飞行，医疗，化学工业，材料科学等各种领域。由于3D印刷技术的多的制造业变化，印刷技术的效率高，方便。在医疗、建筑、机械设计制造领域广泛应用。稍微复杂的制造也通过3D印刷技术完成。在医学中，作为3D打印机使用的培养细胞，作为印刷原料的印刷器官，不排除这个病人的他们的器官。最近，有个孩子自然的鼻子，因为没有所以医院D打印机的他和一致的鼻子，成功应用。这些成功例子无疑是三D印刷技术已经越来越近，改变我们的生活。在建筑领域，3D印刷技术的迅速印刷非常建筑模型可以省略，很多传统的东西，一些技术水平，与传统技术不一致。“一”、“一”3D印刷技术超过十年的发展，在目前的分辨率可以达到6000 pi，都正确0.001毫米的厚度，这个技术是几乎可以打印你的眼睛能看到的东西，高精度的。当然，我们可以使用的3D印刷技术，精度，印刷更纯粹的制造业很难的任务完成了。“先生”目前，国内的很多企业都完成了的3D打印机的生产和销售，他们的公司的规模和海外的大型相比，整体的品质和产品是国外的，在中国市场依然非常好。国产3D打印机是材质，型号结构，印刷精度不好，但是满足消费者的需求。在一些发达城市的中国的第3行业中，很多企业在海外的先进的3D印刷设施，在这个基础上，继续学习，技术的改善。也就是说，在国内3D印刷技术还成熟，技术进一步发展。“先生”西方国家，3D印刷技术广泛应用在企业应用。例如，汽车厂商、电子厂商、电子制造厂。3D印刷技术优势，效率可印刷便宜的零部件的基础。纽约的很多客户型号，手机公司及产品的实际的必要性，收集3D印刷术后，作为印刷程序的材料，取得好的效果。“您”现在，在全世界3D打印机行业，美国3D系统和Stratasys两家公司的市场份额占绝大多数。另外，公司在这方面有雄厚的技术实力和特点，研究和开发小组和，美国Fab 家Shapeways，英国RepRap。3 D系统是世界上最大的快速原型装置开发公司。3D印刷技术2011十一月收购后，首次的方案和原来的专利权者的Z公司，3D 3D印刷系统领域首位的地位。与传统印刷业大公司休利特帕卡德2010 Stratasys公司OEM合作协议签订了HP品牌的3D打印机生产。继苍井空2011五月Solidscape收购，Stratasys也发表Objet合并，以色列屈指可数的3D印刷系统的供应商四月2012。目前，国际3D打印机制造业快速收购过程中，业界大的加速上升。美国和欧洲的先进国和发达国家，3D印刷技术已经初步形成了成功的商业模式。例如，消费电子、航空和汽车制造等领域，3D印刷技术低成本，高效率的量产产品，完成复杂和复杂的造型。另外，3D印刷技术在消费领域的业界业界。纽约内容等，消费品公司奇怪的在线用户设计，3D印刷技术可以销售实物产品的电子市场，每年的市场的革新的产品，年收入达到100万美元。1.2 3D打印的发展前景 从历史发展中，我们可以发现，3D打印机要想成功的占领市场还需要面临很多挑战和困难。其中打印机的生产价格，打印的材料，打印精准性，结构设计等方面还有很多需要研究的地方，所以3D打印机的问世，既是一种机遇也是一种挑战。一，生产成书。3D打印桌子的生产成书是比较高性，从一个3D打印桌子购买材料，装配的设计开始，测试验证程序，打印桌子的成本大大提高，为了推广3D打印桌子的很多企业业生产出更便宜的打印桌子，请有兴趣的人来开发，降低生产成书。二，材料方面。目前，3D打印桌子的成型材料大多数是化学聚合物，大部分是激光印刷对象烧结后性化学聚合物。然而，由于3D打印桌子材料的多样性直接决定了生产的多样性，可以看出来整个打印桌子的作用占很大比例了。总之，为了推广3D打印桌子在材料上的成功是不容忽视性。第三，打炮精度。当前3D打印桌子上按摩身体积相对较低，这限制了打印对象的大小。很多人认为3D打印桌子想要打印什麽什麽么么打印，其实有很多因素要考虑，比如打印积大身体小，精度。3D打印技术相对于眼前高精度制造业性准确性，仍有很大茶具。第四、研究和研究。3D打印桌子的发展越来越先进，对外界的要求也越来越高。不仅要满足当前打印几个简单的3D模型，更重要的是要应用到实际性生产和生活中，比如，医院打印出一些患者的器官，这些要求对技术室来说无论如何常高性。研究人员需要花大量的时间学习这些领域，而且还要相互配合才能达到目的。3D打印桌子的应用不仅是医学、生物、制造、工程等都可以应用到。第五，市。我们都知道，一个产品的发展除了它对公众的服务外，还有一个非常重要的目的就是产生经济效益。为了产生巨大的经济效益，就要占据足够的市场份额，目前的3D打印桌子并不如普通二维打印机。或者3D打印桌子球员会将载人使用，这就要求开发者把更实用性打印桌子发展成千家万户。 1 根据国际快速制造业权威报告Wohlers报告2011调查结果公布，全球3D打印产业性产值在1988年到2010年保持均26.2 %的增长率。报告预计，未来3D打印产业将继续快速增长，由2016家，包括设备制造业和衣服务业在内心工业总产值将达到31亿美元，将在2020美原达到52亿美元。 1 3 D印刷技术进一步扩大的产业应用空间面临的，多的瓶颈和挑战：1是，既存的3D打印机成本高的普遍性，并且普及应用。采用2印刷材料，目前3D印刷成形材料化学聚合物，选择较大，注塑产品的物理特性不坏，同时存在一定的安全。三是精度，速度和效率，现在3D打印产品的精度不尽如人意，印刷效率远远不能适应大规模生产的需求，也打印机的工作原理是，印刷的精度和速度之间的严重的冲突。产业环境4，产品的普及与产品的普及，对制造业的盗版的风险增加，对现有的知识产权保护机制的行业的未来的发展的必要性。高德纳科技公司2011展望报告发表的最新发展判断：3D印刷技术的高峰期，现在是华丽的宣传的概念，技术还完全成熟，更是发展的主流市场。特纳研究人员认为，适合3D印刷技术成熟的市场需求是510年。在这比较长期的发展过程中，业界面临的成长期望的风险是技术瓶颈和投资风险的名义。总之，从中长期来看，3D印刷产业比较发展的前景，目前仍在巨大的产业距离成熟阶段，3D印刷的市场规模的短期发展不应该过高。因此，现阶段在产业界导入3D印刷领域的投入的革新的研究和开发、技术，准备主要，特别重视自主知识产权建设和维持在未来的市场竞争中占有有利地位。例如，在华丽的宣传下，一个概念，技术还十分完整的现阶段大规模的生产能力的投入，投资回报面临着巨大的风险。随着智力的制造的进一步发展，在新的信息技术，控制技术，材料的技术等广泛应用的制造领域，3D印刷技术更加高。反映未来，3D印刷技术的发展，精密化，智能化，通用化和简化化等主要的倾向。提高3D印刷的速度，精度和效率，开发并行连续印刷，印刷，印刷的过程中，各种材料的印刷，提高了产品的表面质量，力学和物理性能，向产品直接实现发展；更加多样化的3D印刷材料，比如智力材料、功能材料，纳米材料，坡度非均质材料复合材料，尤其是金属直接成形技术已经和3D打印机应用研究的热的潜力，体积小，桌面，低成本，操作方便，更适应生产布局，及制造要求家庭的日常的需求一体化的应用；软件统合CAD / CAPP /反相集成，在线设计和生产控制软件可以直接连接到对接对接，在线设计师的制造远程控制；扩大生物医学药、建筑、汽车、创新领域的应用服装等行业。 第二章 本设计课题内容介绍 本设计需要设计3D打印机，又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成型机，3D打印机的原理是将数据和原材料导入3D打印机，机器将按照产品的程序逐层进行出。FDM作为一种高温膨化食品，在生活中使用成熟的3D打印技术可以基于人们对形状的要求设计和加工的人用个性化FDM热挤压。主要内容有：1收集、阅读和翻译相关资料；对FDM高温熔融挤出和冷凝的特点2分析，为3dfdm高温挤出机的初步计划；3的3dfdm高温挤出机的总体结构设计：（a）洒水车系统的设计是为了方便清洗系统的拆卸；（b）冷却系统的设计（根据FDM高温冷凝温度的要求）；（三）控制系统的设计；（四）撰写毕业论文。2.1 FDM高温挤压打印机3D打印机出现在上世纪90年代中期，事实上，使用光固化和纸张层压技术。这项技术现已应用于许多领域，用于生产食品、服装鞋帽、建筑模型、汽车、人体骨骼和血管等。该公司计划推出3D系统命名为“魔方今年”（立方体）的家用3D打印机，打印假肢，助听器，鞋子和其他物品。打印机售价1299美元，配备25个模板，无线上网。3D系统全球营销副总裁Kathy Lewis在接受微软NBC采访时表示，“随着3D打印，一切都不再复杂。3D打印机可以创造几乎任何东西。”一些国家的研究人员正在开发食品打印机。康奈尔大学食品打印机的发展主要是由注射器，奶酪，FDM高温挤出，蛋糕糊和其他特殊的墨水使用。用户按下“打印”按钮，食品打印机按照电子图纸，在注射器的各种成分，“墨水”按照行列，秩序的堆栈，以便打印“。电子图纸，如食谱，精确规定的注射器，喷墨和秩序如何分配各种成分堆叠。 1 美国伊利诺伊州芝加哥市莫托餐厅名厨霍马罗坎图说，他已利用食物打印机制作出寿司。2.2 Solidworks与其他三维制图软件的对比 目前选择 SolidWorks的最大优点就是简单容易上手，功能比较全面，但是也不需要和专业的软件比较的，因为他简单易学，功能上能满足设计的需求即可。与其它主流的三维制图软件相比，SolidWorks如果做机械机构设计，钣金设计，管道设计等 是具有很大的优势的。但他的各种高级造型功能相对说来较弱（主要是复杂曲面几乎都用CATIA，或者UG解决的 还有行业因素），但是完全能够满足如：机械机构设计，钣金设计，管道设计等。由于行业原因，如果做模具，或者对数控加工要求较高的用UG PROE。汽车行业几乎都用CATIA。做非标机械设计方面的您可以考虑SolidWorks。（除了机械机构设计，钣金设计，管道设计等。SolidWorks的工程图相比其它三维尤其出色）SolidWorks的发展很迅速，在行业内的市场份额迅速增加，功能逐步完善，性价比十分高，潜力无限，估计会成为三维设计软件的领头羊。SolidWorks与其他三维绘图软件比较：1.SolidWorks与Pro/E使用对比 低成本，高成本，高成本，高成本。本Pro / E和SolidWorks机能强化的，因为价格几乎SolidWorks Pro / E的4倍：和容易使用低，SolidWorks的有效性高、使用方便是CAD软件选择的重要指标之一。SolidWorks基Windows操作平台的CAD软件的操作简单，很多Windows的功能也在这里实现，例如：“复制”和“粘贴”。但是专业/ E UNIX系统构筑之前，必须学习两个操作界面：下拉菜单是旧的，Windows操作模式使用麻烦；位置，SolidWorks好评价先生D软件专业/ E，现在使用的功能和不同的范围。但是，这些功能多仍然是，如果未来发展趋势，SolidWorks。很多人知道专业/ E结构设计，“纯粹”的参数，那么使用PRO / E，测绘工作中注意素描中最重要的部分是“完全定义”，和设计过程中，整体的设计构思领导散心，影响你的创造力的设计和。通常你的设计理念在这样的限制下限制妥协的事。所以，这是SolidWorks的核心优势，这样我们不一定是使用软件，而是专心设计本身。以简单选择形式的方向创建的方向和分割的方向的自动设计，表面刚性式地打开干扰检验拧紧条件填充，离模具分割面模具部件，做成的实体模型等和型芯的滑动型腔。SolidWorks模具设计更专业/ E。对比solidworks UG的使用和2 .很多人UG的高端产品属于，事实上，现在所有的人之间有许多差异，最后，以前的朋友说，一些弟子是一个CAD软件，掌握吴仪，差异大，笔画从不同。与3D造型相似，如果外观和感觉的差是小，不过，插入的心，还是多少。我也赞成他的观点。SolidWorks最大的优点是方便，但是很适合初学者使用，和SolidWorks公司是一家专业软件公司，所以初学者使用这个软件是很好的选择；大型装配、智能设计和CAE分析，SolidWorks优势明显的事采用，SolidWorks在这些领域需要的朋友；设计验证，很好，我是这个软件。UG的处理能力，表面的能力，数据库管理能力等都很强。朋友们往往倾向可以设计表面UG；UG快了模具的代名词的模具厂商，越来越多的使用UG作为设计软件的其他软件和模具设计的多能实现；UG G2的连续性。求，不是问题。其实我想我能掌握2种以上的软件，可以适应不同的工作。同时，工作内容也因为是软件选择的重要原因，所以他们的位置是非常重要的。说白了，对你来说，用哪个软件最顺手，最容易掌握，那个软件就是最好的。 第三章 3D打印机的结构设计3.1 3D打印机的参数打印机的运行尺寸：260260100mm打印的最大范围：260260100mm标准型材的尺寸：2525mm电机的转速：3600r/min3.2 整体结构设计3.2.1 工作原理3D打印机在工作的时候是中间两根标准型材是立起的，立起的时候能提供打印机在X,Z方向的运动空间。打印机总共有4个电机，一个电机用在Z轴方向，一个用在X轴方向，一个用在Y轴方向，剩下一个是传送材料到喷头用的。在打印机上边装有一个电机连接丝杆，带动喷头所在的光杆做Z方向运动。X方向的打印是通过喷头左右运动完成的，电机带连接在喷头的齿形带，使喷头运动。而Y轴方向是底座的电机带动底板来回运动。3.2.2 3D打印机的组成标准型材：2525mm，100mm2，260mm4，240mm5步进电机：四个丝杆：三根联轴器：三个齿形带：两条光杆：六根六角螺栓+螺母非标准件包括底座，底座梁支架，底座支架，喷头结构，提手，型材之间的连接件等。3.2.3 框架结构打印机的结构主要由大小25x25mm的标准型材构成，底座由八根型材组成，这样的底座稳固性非常强，能保证打印机在工作的时候不会发生摇动以至于打印精度下降。打印机的Z轴传动通过立在中间的丝杆完成，顶上的电机转动通过联轴器带动丝杆完成喷头上下运动。喷头与光杆衔接左右运动。底座支架与底座的光杆衔接通过带动底板做前后运动。为了是打印机工作平稳，底座上下两根型材分别与立杆用连接部件固定，其中上面的型材与部件固定，拆卸时需拧下螺钉，而下面的型材则与部件通过六角螺栓活动链接。这样就可以实现打印机在不使用的情况下把立杆放下，便于携带。部件的统一厚度为5mm。3.2.4 底座支架结构该结构的视图如下，它的主要作用是连接支撑底板，并带动底板做前后运动。 图3.1 底座支架结构图底座支架在打印机中起关键作用。支架的导向槽与底座导套连接。通过驱动托架带动电机在杆上来回移动。而底板与支架通过连杆固定连接，实现底座支撑的前后移动。底梁支撑的作用是支撑整个底板和固定杆、电机。考虑到力，底座梁支架锁定在型材上，左右两侧有支架固定两个光杆。支架的一侧固定在电机的中间，板相对较厚，因为承受较大的力，包括电机的重量和齿带的张力。 图3.2 底座支架三维下视图3.2.5 X轴方向运动的设计 X轴方向的运动主要靠联轴器带动齿轮连杆运动完成，喷头固定在上下两根光杆上，增加了运动时的稳定性。喷头的运动方向是光杆的轴向，为了使喷头运动时不受摩擦力影响，还需在喷头上套上光杆轴套，保证喷头能平稳运动。齿形带传动通过左边的电机带动同步联轴器完成。这部分主要介绍X方向喷头结构的简单设计。 图3.3 X轴方向运动三维图3.2.6 Z轴方向运动的设计 图3.4 Z轴方向运动三维图3.3 电机和联轴器的选择 电机和联轴器的种类繁多，根据3D打印的的不同参数要求，选择合理的电机和联轴器是非常重要的，这样才能保证3D打印机的正常运行。3.3.1 电机的选择一、负载转矩的计算 永磁同步电枢绕组旋转磁场的机械装置和感应电动机的磁场。这个差异，转子的永久磁铁和N同样的可能性（同步）。一个磁场相互作用转矩。定子绕组发生的旋转，旋转的旋转磁场磁极根据转子旋转。致（排斥，招生）（排斥，招生）那个失调角和输出角；K定子电压和转子磁位（磁密）的2成正比。转子和定子磁的密度和磁密度分别，P对数。角度为90度和角度，最大扭矩是最大扭矩。我们的计算扭矩JT =先生* 10 - kg .。牛顿第二定律：进系统旋转惯性J *角加速角。加速对的影响系统的动态特性，阿尔法小，发送按钮的按钮的时间越长越慢系统应答。阿尔法变化，系统应答速度快，速度慢，影响加工精度。选择电机后的最大输出T值不变，如果，阿尔法小的变化，J1会尽量伺服系统驱动惯性稳定度，动态响应精度受影响。大惯性常数，反应速度慢的机械系统，系统的固有频率下降，容易产生共鸣，伺服带宽限制，影响了伺服精度和响应速度增加，提高惯性低速爬行的结果，刚度机械设计不影响我们极力减少惯性系统。最大负荷惯性矩是电机惯性5倍的5倍，最大10倍。 对于功率对旋转运动的物体来说，转矩和惯量的关系正如直线运动物体的受力和质量的关系。二、打印速度的初步估计 打的计划，Y轴方向移动度达到361毫米十，宽=对此，计算喷嘴走完一尺寸的时间T，计划彩色周期T秒，暂时忽视十次Y方向移动的时间，：马达的旋转螺旋旋转式旋转的里德计毫米，360毫米必要电心路90时，最高速度时，电机每秒旋转50时，对应的时间为。往返往返约每一秒、x轴方向、速度减慢、对应的总时间6 s；行走结束后一个尺寸、24秒左右，再加上一秒就完成尺寸，T = 30秒以内，基本上实现的一个尺寸的要求。求马达均等加速需求时间。电机300 ms是静止加速时间额定速度，角加速度： (3.1) (3.2) (3.3)式中：Ma电机启动加速力矩；- 12 -，电机自身惯量与负载惯量（kgm3）；Mf导轨摩擦折算至电机的转矩（Nm）摩擦系数，取0.1；传递机械效率，在此取0.15。 滚动螺旋传动的传动效率取0.95；滚动球轴承传动效率为0.99；齿轮的传动效率为0.93；总传动效率为：=h(3.4) 导轨磨擦折算至电机侧的转矩： 需要的输出力矩为: （3.5） 出力力矩T=3.18，小于最大出力力矩=3.81，满足要求。电机与交流伺服马达性能比较三，步进电机是一种离散运动装置，现代的数控技术有本质的联系。现在，电机在数字控制系统中应用非常广泛。随着全数字，AC伺服系统的出现，交流伺服马达日益应用的ND控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，马达和交流伺服马达。在控制它们的方式上（脉冲串和方向信号）相似，但是性能和应用上有很大的差异。比较双方的性能。1种不同控制的精度双相混合式步进电机步距角一般是3 . 6度，1.8度，步进电机的五相混合歩距角一般零点72度，零点36度。也有点高性能步进电机步距角小。作为一家石材公司步进电机的导线放电加工机的生产，步距角为0.09度；德国百格拉公司（BERGER LAHR）三相混合式步进电机的步骤角生产的拨号代码转换设定为1.8度，零点9度，0.72度，零点36度，零点18度0.09度0.072度，0.036和步距角的二相或五相混合式步进电机互换。电机轴后端的旋转编码器交流伺服电机控制精度保证。松下全数字交流伺服电机为例，标准2500线编码器的电机驱动技术，采用倍率，脉冲等价360 /。电机和柔软的十七位编码器，从司机217 = 131072脉冲马达每绕，即脉冲相当相当360度/ 131072 =秒。那是脉冲相当一/第2次655步进电机的步距角1.8度。二低波特性低速步进电动机低慢振荡现象。的频率关系的负荷和性能的驱动。我认为振荡的频率是电机的负荷一半的一半。步进马达的工作原理决定的低振动现象，电机的正常运行有很大的危害。步进马达低速时应采用该工作的技术低周波浪的振动衰减现象等，电机加上，或采用的细分技术。交流伺服电机稳定，低速时也不会震动。伺服系统共振控制功能能覆盖机械刚性，频率分析（FFT）功能。3不同频率的特性步进马达的输出扭矩速度的增加，按照更高的速度急剧下降，所以其最高速度一般300600 rpm工作。定扭矩输出，这是交流伺服电机，那个额定速度（一般2000 rpm和3000 rpm），输出扭矩是额定速度以上恒功率。四种不同的过负荷能力步进电机的一般不载荷能力。交流伺服马达过负荷能力强。松下交流伺服系统，例如，速度和扭力速度提高的能力。最大扭矩是额定扭矩的3倍，起动时可以克服惯性负荷的惯性力矩。因为无法通过马达马达过负荷能力，选择为了克服这个惯性的力矩，往往选择了巨大的扭矩马达，机器通常没有必要的大的扭矩，转矩是浪费现象。5种不同的经营业绩步进电机控制为开环控制，启动频率过大或过多有失负载或阻碍步进关断高速现象，容易出现超调现象，从而保证控制精度，应处理升降速度。交流伺服驱动系统用于闭环控制，直接驱动电机编码器反馈信号采样，内部结构的位置环和速度环，一般是步进电机不失步或过冲现象，控制性能更可靠。6种不同的速度响应性能步进电机的加速度从静态到运行速度（通常每分钟几百转）需要200到400毫秒。加速性能良好的交流伺服系统，松下MSMA 400w交流伺服电机为例，从静止加速到额定速度为3000rpm仅需几毫秒，可用于快速启动和停止的控制场合。步进电机是将电脉冲信号转化为角位移的开环控制单元 查表选择11520G型步进电机，如图3.5、图3.6所示： 图3.5 步进电机 图3.6 步进电机外形尺寸3.3.2 联轴器的选择 配对是机械通用零部件领域，用来连接机构的2根轴（驱动轴与从动轴）共同旋转转矩机械零部件传递。在高速重载的动力系统中，部分的耦合也有缓冲，衰减和动态性能提高轴的作用。耦合，由2个部分构成，根据各自的轴和驱动轴的连接。和一般的原动机几乎连接着工作机，机械产品轴驱动的最常用的连接零部件。世纪后期，国内外的耦合产品迅速发展，产品的设计的时候，性能也有很多品种的各种各样的要求，机器的耦合，对多数的设计者来说，一直是一个为难的问题。常用配对隔膜耦合，牙式耦合，梅耦合，滑动接头，鼓形牙式联轴器、universal耦合，安全耦合，弹性耦合及蛇形弹簧耦合。常用的精密弹性耦合：，车次耦合，波形管耦合，幻灯耦合，梅树，刚性耦合。耦合模型：耦合型号，组合号码，品种号码，型式。以耦合组代码、品种的代码、型式的代码，其名称的最初的中文罗马字代码，反复的时候，用第二，第二，三的阿尔法第一，第二，第二，中文罗马字，或那个名称选择第二，第二字的特征汉语罗马字，同样的组合，品种，型式不在相互之间的反复的原则。耦合的主要参数叫扭矩Tn，单位N米。标称扭矩系列序列数，耦合规格的代号。 表31 联轴器型号分类表类别组别品种型式规格名称型号名称代号名称代号名称代号新旧刚性联轴器G凸缘式Y基本型18凸缘联轴器GYYL有对中榫型D18有对中榫凸缘联轴器GYDYKD套筒式T套筒联轴器GT夹壳式J基本型夹壳联轴器GJ立式L立式夹壳联轴器GJN径向键式N径向键凸缘联轴器GNGT平行轴式P滚动轴承型G15滚动轴承平行轴联轴器GPGPLG滑动轴承型H15滑动轴承平行轴联轴器GPHPLH挠性联轴器无 弹 性 元 件 挠 性 联 轴 器W滑块式H10滑块联轴器WHHL鼓形齿式G基本型30/24鼓形齿联轴器WG双面分体式S双面鼓形齿联轴器WGS单面分体式D30/25单面鼓形齿联轴器WGD接中间轴式J30/25接中间轴鼓形齿联轴器WGJ接中间套式T24接中间套鼓形齿联轴器WGT垂直安装式S14垂直安装鼓形齿联轴器WGS带制动轮式Z14带制动轮鼓形齿联轴器WGZ带制动盘式P14带制动盘鼓形齿联轴器WGP直齿式C直齿联轴器WC滚子链Z双排链15滚子链联轴器WZGL单排链D单排链联轴器WZD齿形链式L齿形链联轴器WL套筒链式T套筒链联轴器WT十字轴式S整体叉头型C1113整体叉头十字轴万向联轴器WSCSWC部分轴承座型P14部分轴承座十字轴万向联轴器WSPSWP整体轴承座型Z11整体轴承座十字轴万向联轴器WSZSWZ小型8十字轴万向联轴器WS球笼式Q基本型9球笼万向联轴器WQQWL大倾角型D7大倾角球笼万向联轴器WQDQWLZ球叉式A球叉万向联轴器WA凸块式K凸块万向联轴器WK三球销式U三球销万向联轴器WU三销式N三销万向联轴器WN铰杆式G铰杆万向联轴器WG球铰式M球铰万向联轴器WM球铰柱塞式B球铰柱塞万向联轴器WB钢球式E钢球联轴器WE三叉杆式D三叉杆万向联轴器WD球面滚子式J基本型17球面滚子联轴器WJWJA型A16A型球面滚子联轴器WJAWJA非 金 属 弹 性 元 件 挠 性 联 轴 器L轮胎式U带骨架型18轮胎式联轴器LUUL整体型N整体轮胎式联轴器LUN开口型K开口轮胎式联轴器LYK弹性套柱销式T基本型13弹性套柱销联轴器LTTL带制动轮型Z9带制动轮弹性套柱销联轴器LTZTLL弹性柱销式H基本型14弹性柱销联轴器LHHL带制动轮型Z15带制动轮弹性柱销联轴器LHZHLL弹性柱销齿式Z基本型23弹性柱销齿式联轴器LZZL圆锥轴孔型D13圆锥轴孔弹性柱销齿林联轴器LZDZLD接中间轴型J23接中间轴弹性柱销齿式联轴器LZJZLZ带制动轮型Z9带制动轮弹性柱销齿式联轴器LZZZLL梅花形基本型14梅花形弹性联轴器LMML单法兰型D14单法兰梅花弹性联轴器LMDMLZ双法兰型S14双法兰梅花弹性联轴器LMSMLS分体式制动轮型Z13分体式制动轮梅花型弹性联轴器LMZIMLL-I整体式制动轮型Z13整体式制动轮梅花型弹性联轴器LMZMLL-凹型环式A凹型环式联轴器LA弹性套筒式G弹性套筒联轴器LG弹性板式B弹性板联轴器LB多角式D11多角形弹性联轴器LD芯型N基本型14芯型弹性联轴器LNNL双法兰型S14双法兰芯型弹性联轴器LNSNLS弹性环X16橡胶金属环联轴器LXH型弹性块R基本型A/B13/19H型弹性块联轴器LRHTLA接中间轴型J10接中间轴H型弹性块联轴器LRJHTLE带制动轮型Z7/9带制动轮H型弹性块联轴器LRZ 综上所述，选择弹性联轴器LS2-75-0304作为此3D打印机的传动装置最为合适。弹性联轴器各技术参数：LS2：系列号，材料为铝合金75：外径尺寸：19.1mm，夹紧螺丝固定03：D1轴径为：3mm04：D2轴径为：4mm- 6 - 第四章 3D打印机主要部件受力分析4.1 X方向运动光杆的受力分析 因为x方向运动有两根相同的光杆支撑，他们所受的力的大小方向都是一样的，所以在做受力分析的时候先把它作为一根来算。先取光杆随意一点C，就是喷头运动的位置作受力分析剪切力。同时求x1,x2位置的剪切力和弯矩。光杆受力的剪力图和弯矩图如下。现在根据实际尺寸，算出喷头在实际工作中光杆某点的剪力和弯矩。 图4.1 光杆的受力图 图4.2 剪力图 图4.3 弯矩图光杆长：266mm令a=100mm,b=166mm F=3N确定约束力：， （4.1） 取X1=0.08,求出喷头力作用在X1点处时剪力和弯矩的大小 (4.2) 取X2=0.12，求出喷头力作用在X2点处时剪力和弯矩的大小 （4.3） - 8 -4.2 丝杠的受力计算滚珠丝杠副已经标准化，因此只需选择合适的型号即可；滚珠丝杠的负荷包括打印材料的重力及摩擦引起的阻力。经查表和前述计算可以的出如下参数：查表得，使用寿命 T=15000h，初选丝杠螺距 t=4mm，且已经知道Z轴下降的最大的下降速度是所以丝杠转速 取丝杠转速所以额定动载荷：设计其精度为3级，可靠性为90%则由 （4.4)其中可查出精度系数，可靠性系数，荷性质系数，且已知上述数据代入公式后，可得：查表（机械设计手册），取滚珠丝杠的直径d0=6mm，选用滚珠丝杠螺母副型号为3206-3，其额定负荷为6766N，足够用。4.3 导轨的选型及计算导轨刚度检验：滚珠丝杠受工作负荷P引起的导程L0的变化量 (4.5)其中：， ，所以： 导轨因受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略所以导程总误差 ：查表知6级精度的丝杠允许误差13m，（中国机械设计手册卷4）故刚度足够。所选丝杠符合要求。4.4 丝杠和螺母自锁校核计算螺纹升角 (4.6)其中 L导程；d2螺纹中径（一般而言，）；螺纹摩擦角 (4.7)其中 f静摩擦系数； 螺纹牙型角；若，则传动螺纹具有自锁特性。- 1 -第五章 冷却系统的设计5.1冷却方案选择一、 选用风冷方案进行冷却，风冷比较容易获得，并且成本不高，对实物影响不大，效果好。是比较理想的方案。与水冷相比，虽然冷却效果不及水冷，但是水冷不适合对FDM高温挤出进行降温，这样会影响FDM高温挤出的成型。另外水冷结构比较复杂，不易操作，设备比较复杂。5.2 冷却结构设计 设计结构图如下风扇将冷风吹出，通过导风罩，将冷风吹到打印头部分，打印头打印完的FDM高温挤出随机受到降温的效果。形成迅速冷却凝固的效果。第六章 喷头系统的设计 本程序的目的，既存的技术不够，一种简单的构造，生丝稳定的3D印刷。为了实现上述目的，建议一种生丝稳定的3D打印机喷嘴采用的技术程序：这个方案是机构底座（上）进入了的那样步进电机（一），步进电机进入了的那样主动齿轮（先生），主动和大齿轮啮合齿轮挤（读哟丝线，通过挤）大齿轮齿轮支架（您）固定机关基础；机构底座和丝大齿轮挤一个洞，目的是减轻全体的机头的重量增加挤，稳定，丝大齿轮安装同轴V型送线轮（都）V型送线轮的表面嵌1层软库姆齿轮变速顶角为锐角；V型输送线轮的对面的不安圧糸杠杆（点），在圧糸杠杆机构基础平面上左右移动，方便退丝换料；圧糸杠杆上安装文件夹轮（十先生），夹轮的表面嵌1层软库姆齿轮变速顶角为锐角；V型送丝车轮和夹轮之间印刷用线通过费V型送线轮和夹轮配合为材料嵌在丝线轮和V型夹轮之间，夹轮的挤压，嵌在V型线轮和夹轮表面的软库姆齿轮的弹性变形，适应丝费的形状丝费密着V型送线轮和夹轮表面，库姆齿轮变形的反力被V型线费，送轮死死线轮转动，通过礼物确实挤入挤出来在用丝费（灸术）的文丘里/软库姆齿轮的使用后，软变形、材料的适应性强、增强了丝量稳定，同时使用了更稳定，同时使用了一个弹簧的适应装置结构的情况下，在推到了一个金属合金制，金属的合金散热性非金属文丘里外部的heat，在空气流动的情况下，空气流动放热，并且整个机构的重量。减轻、减轻、减轻能；拥挤前半年左右的，各自的安装吸气粉丝（六）吐出的爱好者（的七）；吸气歌迷拥挤前半部分的下铺吹气不仅能像头挤出散热，为了避免，拥挤出现过热文丘里管变形聚四氟乙烯、生线不变定性的影响，而且印刷的半熔融线散热，让其快速硬化，打印的提高质量，正面吸气爱好者泄愤风扇，使用双爱好者的目的是形成的空气流加强，散热效果，保证生线的安定化。 总 结本文是对3D打印机机械结构的设计，基于Solidworks对打印机机械结构的优化研究，针对3D打印机的机械结构进行校核、对比验证。3D打印机成本较低，也可以应用学校教学，对今后3D打印机的普及起到很大作用，主要结论如下：(1)首先根据3D打印机国内外现有技术水平，阐述了软件开发的难度，分析了其原因，国内的软件开发的进程和突破。表明了我国在这方面的研究虽然是自己开发、自成体系，但不是相对封闭。(2)首先明确了本次设计的主要工作，确定了设计工作参数，把设计思路清晰的分为了四个大步骤，为了后面的设计和Solidworks画图做了很好的准备。(3)然后决定了机械部分的设计包括机械结构传动装置和3D打印机的整体布局设计。解决了从电机到执行部分采取几种解决方案，通过各个方案的比较最终确定了传动装置选择同步带传动。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，通过对步进电机和交流伺服电机等的对比和验证，确定使用SST43D2165 11520G电机型号。辅助传动装置确定了导轨、丝杠的型号以及喷头和打印机整体框架的设计。然后利用三维制图软件Solidworks进行各个零部件的绘制，再进行组装