小型三角洲式 3D打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 【含三維及5張CAD圖】
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充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： XX 任務(wù)下達(dá)日期：XX 年 12 月 21 日設(shè)計(jì)開(kāi)題日期：XX 年 3 月 24 日設(shè)計(jì)開(kāi)始日期：XX 年 3 月 28 日中期檢查日期：XX 年 5 月 6 日設(shè)計(jì)完成日期：XX 年 6 月 10 日一、一般部分設(shè)計(jì)題目：小型三角洲式 3D 打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 二、專題部分設(shè)計(jì)題目：小型三角洲式 3D 打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 對(duì) 3D 打印機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)及可行性論證；在此基礎(chǔ)上，完成傳動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)、擠出機(jī)構(gòu)等具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；繪制 3D打印機(jī)總裝圖和打印托盤(pán)、打印噴頭、帶輪等部分主要零部件圖；完成 3D 打印機(jī)三維實(shí)體設(shè)計(jì)；編寫(xiě) 1.5 萬(wàn)字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。對(duì) 3D 打印機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及論證可行性；在此基礎(chǔ)上，對(duì)打印機(jī)的傳動(dòng)絲桿、滾動(dòng)導(dǎo)軌、聯(lián)軸器等相關(guān)部件進(jìn)行選型及校核，繪制 3D 打印機(jī)的總裝圖、打印噴頭裝配、絲桿、噴頭等主要零部件圖；完成 3D 打印機(jī)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)；編寫(xiě) 1.5 萬(wàn)字左右的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 四、設(shè)計(jì)目標(biāo)： 完成 3D 打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中噴頭最大運(yùn)行速度：80mm/s，Z 向定位精度：0.01mm;噴頭定位精度：0.005mm; 成型空間：200×200×200mm;整體尺寸：600×500×400mm ；完成 3D 打印機(jī)三維實(shí)體設(shè)計(jì)。指 導(dǎo) 教 師： 唐慶菊 院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： 2015 年 12 月 21 日 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙I小型三角洲式 3D 打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要隨著新興技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)在近幾年得到了高速的發(fā)展，其中也包括了 3D 打印技術(shù)。為提高快速成型技術(shù)的應(yīng)用水平，快速高效的處理已成為 3D 打印技術(shù)發(fā)展的新課題。在分析 3D 打印機(jī)的發(fā)展概況、基本原理的基礎(chǔ)上，提出了三角洲式 FDM 3D 打印機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，并對(duì) 3D 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括：框架設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、送料裝置、電控元選擇等方面，此外對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核。通過(guò)提高噴嘴的精度，提高了射流精度。傳動(dòng)部分采用滑動(dòng)螺桿與滾動(dòng)導(dǎo)軌相結(jié)合，保證傳動(dòng)精度提高傳動(dòng)效率。使用線性步進(jìn)電機(jī)直連絲杠，使響應(yīng)更加準(zhǔn)確、快速，簡(jiǎn)化了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使精度更高。關(guān)鍵詞：3D 打印技術(shù)；并聯(lián)機(jī)床；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；步進(jìn)電機(jī)；噴頭 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙IIAbstractWith the development of emerging technologies, reverse engineering technology has been developed rapidly in recent years, including the 3D printing technology .And now 3D printing technology has been widely used in the field of mechanical manufacturing. To improve the application level of rapid prototyping technology and fast -efficient processing has become a project of 3D printing technology.To analysis the development of the 3D printer, we put forward the overall plan of design of the delta type FDM3D printer based on the ultimate principle, and to design the mechanical structures of the 3D printer , including frame design, transmission design, feeding device, control element selection. Furthermore the key parts have been checked. Printing precision has been improved by improving the accuracy of nozzle; With form of combining the sliding screw and rolling guide in the transmission part is not only ensure the transmission accuracy, improved the transmission efficiency, used the linear stepper motor that directly connected with screw but also made the response more accurate and fast. with no intermediate transmission links, the mechanical structure is simplified. and made a higher precision. Key words: 3D printing technology; parallel machine tool; transmission mechanism; stepping motor; nozzle 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙III目 錄摘 要 ..............................................................IAbstract...........................................................II第一部分 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 ......................................51.1 概述 .......................................................51.2 學(xué)生、教師簡(jiǎn)介 .............................................51.3 調(diào)研時(shí)間及調(diào)研形式 .........................................61.4 調(diào)研企業(yè)及其概況 ...........................................61.5 調(diào)研內(nèi)容 ...................................................61.5.1 課題所涉及技術(shù)領(lǐng)域的基本情況 .........................61.5.2 該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法、研發(fā)手段、技術(shù)特點(diǎn)均與項(xiàng)目或結(jié)構(gòu)有關(guān)81.5.3 現(xiàn)階段存在的技術(shù)問(wèn)題 .................................81.5.4 市場(chǎng)需求及產(chǎn)品應(yīng)用前景分析 ...........................91.5.5 結(jié)論 ................................................10第二部分 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告 ...............................112.1 設(shè)計(jì)課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目的 ..................................112.2 調(diào)研結(jié)論 ..................................................112.3 方案設(shè)計(jì) ..................................................122.4 設(shè)計(jì)方案論證 ..............................................132.4.1 技術(shù)方面 ............................................13 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙IV2.4.2 制造方面 ............................................132.4.3 經(jīng)濟(jì)性方面 ..........................................132.4.4 現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備方面 ..................................132.4.5 結(jié)論 ................................................14第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) ...........................................143.1 打印機(jī)框架整體設(shè)計(jì) ........................................143.1.1 打印機(jī)框架尺寸設(shè)計(jì) ..................................143.1.3 連桿的強(qiáng)度校核 ......................................163.2 擠出部件設(shè)計(jì) ..............................................173.3.1 絲杠的選取及其校核 .......................................203.3.2 螺桿的設(shè)計(jì) ...............................................213.強(qiáng)度校核 .................................................223.3.5 銷的計(jì)算及校核 ...........................................26參考文獻(xiàn) ...........................................................28致 謝 .............................................................29 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙5第一部分 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告1.1 概述3D 打印，作為一種制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新的趨勢(shì)， 3D 打印集材料、設(shè)計(jì)、制造一體化，其未來(lái)的發(fā)展和影響程度可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。就像過(guò)去3D 打印的優(yōu)勢(shì)一直被認(rèn)為是在制作樣機(jī)或是特殊零部件方面，但是隨著各種新材料和技術(shù)進(jìn)步，3D 打印完全可以勝任都市制造的生產(chǎn)需要。它對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和機(jī)理的顛覆，或許正是像深圳這樣制造業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)域向下一階段制造業(yè)高地轉(zhuǎn)型支柱領(lǐng)域。在 IMTS 上，由 3D 打印零部件組裝的汽車，從眾多展品中脫穎而出，大量吸引人們的眼球，其都得益于 3 D 打印技術(shù)的成就，機(jī)器和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的使用，以及在材料科學(xué)取得的進(jìn)展。汽車車身材料為碳纖維增強(qiáng)聚合物，車輪和輪轂則由金屬材料直接打印而成。整個(gè)過(guò)程花費(fèi) 44 小時(shí)，包括 40 個(gè)部件。當(dāng)打印完成后，首款 3D 打印車試駕吸引了眾多媒體關(guān)注和報(bào)道。那年的 IMTS 展覽上，Cincinnati 公司的 BAAM 的系統(tǒng)被用來(lái)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、打印 3D 打印汽車。從此，隨著科技的快速發(fā)展及進(jìn)步，我們的生活水平也隨之不斷地提高，同時(shí)，人口的增長(zhǎng)也在急劇增長(zhǎng)，我們需要越來(lái)越多的商品來(lái)滿足物質(zhì)生活的條件。這必然會(huì)導(dǎo)致對(duì)物品的要求越來(lái)越高，這將受到廣大群眾的喜愛(ài)，以及精品、獨(dú)特和非量項(xiàng)目?，F(xiàn)在，3D 打印技術(shù)應(yīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)、科研、產(chǎn)品模型、建筑設(shè)計(jì)、制造和食品。1.2 學(xué)生、教師簡(jiǎn)介學(xué) 生 簡(jiǎn) 介姓名 專業(yè) 班級(jí) 學(xué)號(hào)郭垚 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)械 13-9 班 2013023477指 導(dǎo) 教 師 簡(jiǎn) 介校內(nèi)外教師 姓 名 工作單位 專 業(yè) 職 稱學(xué)校教師 唐慶菊 黑龍江科技大學(xué) 機(jī)械制造 副教授 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙6企業(yè)教師 王義新中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司機(jī)械制造 高級(jí)工程師1.3 調(diào)研時(shí)間及調(diào)研形式調(diào)研時(shí)間：2016 年 2 月 29 日~3 月 25 日調(diào)研形式：前往黑龍江科技大學(xué)實(shí)訓(xùn)中心以及圖書(shū)館和在網(wǎng)上查閱各種資料，觀察了 3D 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作形式，并拍了許多照片和視頻，同時(shí)也做了大量的測(cè)繪，對(duì) 3D 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理有了初步的了解。1.4 調(diào)研企業(yè)及其概況黑龍江大學(xué)科技工程實(shí)訓(xùn)與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心是一所以實(shí)踐教學(xué)為主的教學(xué)單位，成立于 2006 二月，教學(xué)面積約有 19000 平方米，包括利用奧地利政府貸款引進(jìn)的具有歐洲資質(zhì)的數(shù)控培訓(xùn)設(shè)備在內(nèi)的各種儀器設(shè)備總價(jià)值 4000 余萬(wàn)元，各類教職員工 95 人，中心由工程實(shí)訓(xùn)基地、物理實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械實(shí)驗(yàn)室、電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)控實(shí)訓(xùn)室、工程教育部、6 個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)機(jī)構(gòu)圖 1-1 調(diào)研圖片1.5 調(diào)研內(nèi)容1.5.1 課題所涉及技術(shù)領(lǐng)域的基本情況3D 打印機(jī)所涉及的領(lǐng)域主要是制造業(yè)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索和發(fā)展， 3D 打印技術(shù)已經(jīng)走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路，并已能夠?qū)崿F(xiàn) 600 分辨率的單層單層厚度為 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙70.01 毫米。目前國(guó)際上較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí) 25mm 厚度的垂直速率，并可實(shí)現(xiàn) 24 位色彩的彩色打印 [5]。目前，在全球 3D 打印機(jī)行業(yè)，美國(guó) 3D Systems 和 Stratasys 兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額 [6]。3D Systems 公司在 2011 年 11 月收購(gòu)了 3D 打印技術(shù)的最早發(fā)明者和最初專利擁有者 Z Corporation 公司之后，3D Systems 奠定了在 3D 打印領(lǐng)域的龍頭地位 [5]。Stratasys 公司 2010 年與傳統(tǒng)打印行業(yè)巨頭惠普公司簽訂了 OEM 合作協(xié)議，生產(chǎn) HP 品牌的 3D 打印機(jī) [5]。繼 2011 年 5 月收購(gòu) Solidscape 公司之后，Stratasys 又于 2012 年 4 月與以色列著名 3D 打印系統(tǒng)提供商 Objet 宣布合并。當(dāng)前，國(guó)際 3D 打印機(jī)制造業(yè)正處于迅速的兼并與整合過(guò)程中，行業(yè)巨頭正在加速崛起 [5]。在歐洲和美國(guó)的發(fā)達(dá)國(guó)家，3D 打印已經(jīng)開(kāi)發(fā)出成功的商業(yè)模式。如在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)等領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)可以以較低的成本、較高的效率生產(chǎn)小批量的定制部件，完成復(fù)雜而精細(xì)的造型 [8]。國(guó)內(nèi) 3D 打印技術(shù)起步晚。但是自 3D 概念一出，立即受到了熱捧，3D 打印技術(shù)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)日趨升溫；據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2012 年中國(guó) 3D 打印市場(chǎng)規(guī)模約為 10 億元，2013 年翻了一番達(dá)到 20 億元 [9]。但是與美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的 3D 打印產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，國(guó)內(nèi) 3D 打印應(yīng)用仍主要停留在科研階段，并未實(shí)現(xiàn)在工業(yè)及個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域大規(guī)模推廣 [10]。經(jīng)過(guò)許多年的探索和發(fā)展，3D 打印技術(shù)已經(jīng)走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路，并已能達(dá)到 600dpi 的分辨率和 0.01 毫米的單層厚度進(jìn)行打印。目前國(guó)際上較先進(jìn)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí) 25mm 厚度的垂直速率，并可實(shí)現(xiàn) 24 位色彩的彩色打印。目前，在全球 3D 打印機(jī)行業(yè)，美國(guó) 3DSystems 和 Stratus’s 兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。此外，在此領(lǐng)域具有雄厚的技術(shù)實(shí)力，企業(yè)特點(diǎn)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)等。當(dāng)前局勢(shì)就是，國(guó)際 3D 打印機(jī)制造業(yè)正處于迅速的兼并與整合過(guò)程中，行業(yè)巨頭正在加速崛起。在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)等領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)可以以較低的成本、較高的效率生產(chǎn)小批量的定制部件，完成復(fù)雜而精細(xì)的造型。3D 打印使用的另一個(gè)領(lǐng)域是消費(fèi)品行業(yè)。作為一家在紐約創(chuàng)意消費(fèi)品公司通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案離奇為用戶，用 3 D 打印技術(shù)制作有形產(chǎn)品并通過(guò)電子市場(chǎng)銷售，每年推出60 種創(chuàng)新產(chǎn)品，營(yíng)收達(dá) 100 萬(wàn)美元。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙81.5.2 該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法、研發(fā)手段、技術(shù)特點(diǎn)均與項(xiàng)目或結(jié)構(gòu)有關(guān)設(shè)計(jì)方法：用 SolidWorks 軟件對(duì) 3D 打印機(jī)進(jìn)行三維圖的設(shè)計(jì)。其次，利用 AutoCAD 設(shè)計(jì)了二維圖，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)的編寫(xiě)。研發(fā)手段：參考國(guó)產(chǎn) 3D 打印機(jī)著名品牌極光爾沃 Z603S 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，根據(jù)市場(chǎng)的需求及設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。技術(shù)特點(diǎn)：主要對(duì) 3D 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)又能完成以前相同的工作，并且造價(jià)更加便宜。其他裝置：①加熱裝置②機(jī)械傳動(dòng)裝置③送料裝置④控制元件和⑤機(jī)架等裝置。1.5.3 現(xiàn)階段存在的技術(shù)問(wèn)題1. 高成本和耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)3D 打印仍然是一項(xiàng)昂貴的技術(shù)。因?yàn)橹谱鞑牧弦蛩?，使得 3D 打印變得高本低收的局面，制造效率不高。2.規(guī)模生產(chǎn)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)由于這種技術(shù)具有分布式制造的特點(diǎn)，它沒(méi)有大量的生產(chǎn)加工的優(yōu)勢(shì)。目前，3D 印刷還沒(méi)有取代傳統(tǒng)的制造條件，批量，規(guī)模等，高效率和低成本的傳統(tǒng)方法減少材料制造?，F(xiàn)在看來(lái) 3D 打印不可能取代大規(guī)模生產(chǎn)。除了 3D 打印也是沒(méi)有直接生產(chǎn)復(fù)雜的復(fù)合產(chǎn)品，如汽車，即使該技術(shù)取得了重大進(jìn)展，未來(lái)，所有的印刷是一個(gè)汽車需要幾個(gè)月，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大規(guī)模生產(chǎn)汽車去一半對(duì)每個(gè)汽車的成本。因此，對(duì)于大量剛性需求的生產(chǎn)，它具有大規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)仍然集中在“個(gè)性化，定制”3D 打印生產(chǎn)模式更經(jīng)濟(jì)。3.打印材料受到限制雖然許多 3D 打印材料已經(jīng)創(chuàng)建，同質(zhì)化和異質(zhì)性，新材料仍然需要，一些新材料正在開(kāi)發(fā)中。這種需求包含兩個(gè)層面，一是不僅需要對(duì)已經(jīng)得到應(yīng)用的材料—工藝—結(jié)構(gòu)—特性關(guān)系進(jìn)行深入研究，以明確其優(yōu)點(diǎn)和限制；二是需要開(kāi)發(fā)新的測(cè)試工藝和方法，以擴(kuò)展可用材料的范圍。4.精度和質(zhì)量問(wèn)題 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙9因?yàn)榧庸ぴ砗蛡鹘y(tǒng)的技術(shù)還不完善，發(fā)展慢，印刷精密成型零件（包括尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度）、物理性能（如強(qiáng)度、剛度、耐疲勞性、等）和化學(xué)性質(zhì)如大多不能滿足實(shí)際工程的需求，不是一個(gè)功能部件，只能做原型的使用，所以其應(yīng)用將被打折扣。同時(shí)，因?yàn)?3D 打印機(jī)打印材料的加工技術(shù)，層疊式的打印方式 ，不能和整體鑄造件傳統(tǒng)的模具，以及零件的材料組織和結(jié)構(gòu)決定了零件的性能。（1）是設(shè)計(jì)工具需進(jìn)一步優(yōu)化，3D 打印要求開(kāi)發(fā)和廣泛運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工具 [6]；（2）是可用材料需持續(xù)拓寬，目前的可用原料還不多，需逐步從樹(shù)脂、塑料擴(kuò)展到陶瓷、金屬，乃至最新的金、銀以及強(qiáng)度極高的鈦和不銹鋼等材料發(fā)展 [6]；（3）是生產(chǎn)過(guò)程需要加強(qiáng)工藝控制；（4）造價(jià)成本過(guò)高。1.5.4 市場(chǎng)需求及產(chǎn)品應(yīng)用前景分析隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，印刷材料的更新?lián)Q代，信息、控制等技術(shù)的飛速發(fā)展。未來(lái)，3D 打印技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)出精細(xì)化、智能化、概括化和方便化的發(fā)展趨勢(shì)。增強(qiáng)速率和打印的精度，利用連續(xù)打印，印刷大，多種材料的打印工序，實(shí)現(xiàn)提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量性能。開(kāi)發(fā)了 3 多種 3D 打印材料，智能材料、功能梯度材料、納米材料、材料、材料和復(fù)合材料，特別是金屬材料成形技術(shù)，在未來(lái)的研究方向和熱點(diǎn)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景；3D 打印機(jī)是小型化、桌面化、體積更便宜、操作更方便、更能適應(yīng)專業(yè)分銷、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和制造一體化的需要，并且需要家庭應(yīng)用；將在生物醫(yī)藥、建筑等領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用的車輛，服裝，等等。航空航天與國(guó)防：在 GE 中國(guó)研發(fā)中心仍在三維印刷工程師。就在那之前，其普通的打印機(jī)打印了飛機(jī)引擎的重要部分。和傳統(tǒng)的打印制作比較，減少了30%的零件成本，縮小 40%的生產(chǎn)時(shí)間。由于無(wú)法慶祝成就，他們匆匆忙忙地踏上新的征程。醫(yī)療保健行業(yè)： 3D 打印機(jī)頜骨，作為人體骨骼的 3D 打印產(chǎn)品，在 14 年已經(jīng)出現(xiàn)了該技術(shù)，但目前為止還在完善中。建筑設(shè)計(jì)：在施工中，工程師和設(shè)計(jì)師接受了 3D 打印機(jī)的建筑模型，速度快，成本低，環(huán)境友好，美觀。這完全取決于設(shè)計(jì)師，同時(shí)可以節(jié)省大量的材料。食品工業(yè)：是的，它是“打印”食物。研究人員已經(jīng)在嘗試打印巧克力。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙10也許在不久的將來(lái)，許多看起來(lái)一模一樣的食物是“打印”出來(lái)的食品 3D 打印機(jī)。當(dāng)然，到那時(shí)可能會(huì)貴很多倍。1.5.5 結(jié)論3D 打印技術(shù)：首先，利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)體造型的設(shè)計(jì)，形成三維實(shí)體模型，用一定厚度的圖層生成二維截面信息，然后根據(jù)每個(gè)圖層的橫截面信息，使用不同的方法來(lái)生成截面形狀。這個(gè)過(guò)程重復(fù)一遍又一遍，層層堆疊起來(lái)形成三維實(shí)體。層的厚度可以相等或不同。層越薄，部件精度越高。層疊式融合技術(shù)是最常用的技術(shù)之一。3D 打印機(jī)的工作原理如圖 2 所示，1 電線送到淋浴頭，這是加熱熔化，和印刷材料從噴嘴擠出粘在臺(tái)面上，然后迅速冷卻和凝固。當(dāng)其中一個(gè)部分被打印時(shí)，工作臺(tái)將降低前一個(gè)打印的高度，然后移動(dòng)到下一級(jí)打印。這個(gè)循環(huán)重復(fù)，直到整個(gè)實(shí)體完成。通過(guò)此次調(diào)研，讓我對(duì) 3D 打印機(jī)設(shè)備制造這個(gè)行業(yè)有了一定的認(rèn)識(shí)。了解了 3D 打印機(jī)設(shè)備的發(fā)展歷程，國(guó)內(nèi)外存在的差距和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì) 3D打印機(jī)也有了清楚的認(rèn)知。通過(guò)與老師的交流和老師的介紹還有所查閱的資料，對(duì) 3D 打印機(jī)的的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理及其在實(shí)際工作工程中所產(chǎn)生的一些問(wèn)題及缺陷所以這次的調(diào)研對(duì)我所設(shè)計(jì)的 3D 打印機(jī)有非常大的幫助。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙11第二部分 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告2.1 設(shè)計(jì)課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)參數(shù)：最大運(yùn)行速度：80mm/s，Z 向定位精度：0.01mm;噴頭定位精度：0.005mm;成型空間：200×200×200mm;整體尺寸：600×500×400mm；2.2 調(diào)研結(jié)論通過(guò)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn) 3D 打印機(jī)在如今的中國(guó)還是具有很大的發(fā)展前景。 3D打印機(jī)能快速打印成型制造出新的模型以及模具，使得他們的產(chǎn)品和科研速度加快，很符合中小企業(yè)以及各類大中院校的發(fā)展，在當(dāng)今社會(huì)上有很多喜歡DIY 的人，他們喜歡制作各類的小東西，此 3D 打印機(jī)也能滿足他們的需求。所以市場(chǎng)還是很廣闊的。了解市場(chǎng)，把理論與實(shí)際緊密結(jié)合才能設(shè)計(jì)出滿足市場(chǎng)需求，有發(fā)展前景的 3D 打印機(jī)。所以在此課題設(shè)計(jì)中掌握好設(shè)計(jì)方法，弄清楚 3D 打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理是設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙122.3 方案設(shè)計(jì)(1) 方案一三角洲結(jié)構(gòu)這一類結(jié)構(gòu)機(jī)身側(cè)邊是一個(gè)三角形，三角形底部是放成型平臺(tái)的地方。它的工作原理是，X 軸移動(dòng)的平面上的兩個(gè) Z 軸電機(jī)在活動(dòng)，而 Z 軸重疊的垂直中心線的機(jī)身形成三角形。打印機(jī)圍繞 Y 軸移動(dòng)，熱床圍繞 Y 軸移動(dòng)。所以需要特別注意打印對(duì)象和熱床之間的粘合。圖 2-1 方案一示意圖(2) 方案二 矩形結(jié)構(gòu)式其結(jié)構(gòu)與機(jī)械中的數(shù)控銑床很是類似。三軸位置承接的三個(gè)尺寸，噴嘴在設(shè)計(jì)尺寸上可以達(dá)到任意位置，從 3D 到印刷過(guò)程的發(fā)展，這類機(jī)器是開(kāi)發(fā)出比較完整的機(jī)器，商業(yè)化程度最高。其工作原理為：成型平臺(tái)移動(dòng)是沿 Z 軸移動(dòng)的，噴頭可以沿 XY 兩方向做成型運(yùn)動(dòng)。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙13圖 2-2 方案二示意圖2.4 設(shè)計(jì)方案論證2.4.1 技術(shù)方面方案一優(yōu)點(diǎn)為速度較快，精度較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合 DIY.缺點(diǎn)為所占據(jù)的空間較大，穩(wěn)定性較差，所以這種結(jié)構(gòu)適合在有固定場(chǎng)所使用。方案二其優(yōu)點(diǎn)為精度較高，速度較快，較為成熟穩(wěn)定，可搭載多噴頭。但是它的成本比較昂貴，調(diào)試復(fù)雜，容易損壞，維修困難等確定。2.4.2 制造方面打印機(jī)的機(jī)架采用的是鋁合金材料，采用機(jī)械加工方法；其余的標(biāo)準(zhǔn)件都采用采購(gòu)的形式，絲杠采用絲杠螺母；國(guó)家已標(biāo)準(zhǔn)化采用采購(gòu)形式；外殼的材料選用塑性材料，制造方法采用激光切割。2.4.3 經(jīng)濟(jì)性方面在制造成本上，方案二比方案一高，方案二所采用的大功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)成本較高。并且后期的調(diào)試比較復(fù)雜，維修較為繁瑣，綜合來(lái)看方案一性價(jià)比要比方案二高。所以方案一要優(yōu)于方案二。2.4.4 現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備方面在調(diào)研過(guò)程中了解到 3D 打印機(jī)的原理及組成，所以在設(shè)計(jì) 3D 打印機(jī)時(shí)，對(duì)重要部件進(jìn)行一設(shè)計(jì)計(jì)算，例如：絲桿、螺桿、軸承、聯(lián)軸器等。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙142.4.5 結(jié)論通過(guò)以上的分析，可得出方案一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論較為合適，并符合設(shè)計(jì)要求，并且其制作成本更低，滿足市場(chǎng)需求。則采用方案一。第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)3.1 打印機(jī)框架整體設(shè)計(jì)3.1.1 打印機(jī)框架尺寸設(shè)計(jì)原始成形尺寸：200×200mm，高度 200mm。整體尺寸計(jì)算模型如 Error! Reference source not found.所示，等邊?JHG 為圓 P 的外切圓，其中|PQ|=|PK|=|PL|=100mm，GK⊥HJ，HL⊥GJ，JQ⊥GH，則可以得到|HG|=|GJ|=|HJ|=2|HK|=2|PK|tan60°=346.41mm 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙15考慮到零件結(jié)構(gòu)和安裝以及任務(wù)書(shū)的要求，正三棱柱的底邊邊長(zhǎng)取 400mm，高度值取 600mm。圖 3-1 打印機(jī)整體尺寸模型3.1.2 連桿長(zhǎng)度羅斯托克運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型如圖 3.2 所示?？芍?dāng) 6 根桿在一個(gè)面上時(shí)，處于極限位置，取得連桿的最小值。3.2 簡(jiǎn)化模型由工作原理可知，三角形 ABC 具有等邊關(guān)系，|AB|=|AC|=|BC|=400，其中CF⊥AB,AD⊥BC,BE⊥AC,由等邊三角形的三線合一性質(zhì)可得，O 點(diǎn)為三角形 ABC的中心。則|AO|=|BO|=|CO|=0.67|AB|sin60°=0.67×400 sin60°=230.94mm，則直接為 6 的連桿長(zhǎng)度最小值是 230.94mm。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙16為了保持打印機(jī)的外觀，三棱鏡的尺寸保持不變，當(dāng)滑塊位于三棱鏡時(shí)，打印機(jī)底座上的噴嘴的最高點(diǎn)時(shí)，在另一個(gè)極限位置，連桿的長(zhǎng)度取得最大值，現(xiàn)將 rostock 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型如圖 3-1 所示圖 0-1 連桿最大化后的簡(jiǎn)化模型3.1.3 連桿的強(qiáng)度校核在小型三角洲 3D 打印機(jī)中除了連桿外各個(gè)部件所承受的載荷均很小，所選用的材料的強(qiáng)度均滿足要求；連桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能受到一定程度的拉力，因此應(yīng)檢查連桿的強(qiáng)度。在本設(shè)計(jì)中，鏈接是由 304 不銹鋼棒直接到 6mm。連桿的工作過(guò)程和打印機(jī)噴嘴的質(zhì)量是非常小的，并且在連接桿的強(qiáng)度的影響可以忽略不計(jì)，和張力的大小是不連接在連接桿的兩端，使連桿可以等效為兩力，對(duì)第二力桿徑 10 N端的力在本設(shè)計(jì)中，連接桿采用 304 不銹鋼棒直接 6mm。此二力桿兩端所受力大小為 10N。由材料力學(xué)中的軸向拉伸于壓縮的強(qiáng)度公式計(jì)算得：通過(guò)查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得出： ，故足夠滿足設(shè)計(jì)的要求。3.1.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙17由打印機(jī)的整體尺寸和工作原理可知，該處的傳動(dòng)屬于遠(yuǎn)距離直線傳動(dòng)，可選用的傳動(dòng)方案有螺桿傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)，兩種傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表 2 所示。\綜合考慮 3D 打印機(jī)的各個(gè)方面情況，本設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)方案選擇皮帶傳動(dòng)。皮帶傳動(dòng)分為普通 V 帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)，兩種傳動(dòng)的比較如表 3 所示。傳動(dòng)的平穩(wěn)性和精準(zhǔn)性對(duì)于保證打印機(jī)的工作精度和速度是至關(guān)重要的，從表2 可知，同步帶與 V 帶相比傳動(dòng)更加平穩(wěn)和準(zhǔn)確，因此本設(shè)計(jì)選用同步帶傳動(dòng)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取 MXL 型同步帶和 MXL 型同步帶輪。本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案選擇同步帶傳動(dòng)，從本打印機(jī)的整體設(shè)計(jì)考慮，同步帶是打印機(jī)中最易損壞零件，同步帶的工作壽命決定了整臺(tái)打印機(jī)的工件時(shí)間，所以有必要計(jì)算下同步帶的工件壽命[2][3]。同步帶的壽命與多種因素有關(guān)，主要是: 皮帶的強(qiáng)度和耐磨性，應(yīng)力周期特性，以及最大工作載荷的幾何特性。在出現(xiàn)同步帶疲勞壽命或齒面磨損的形式時(shí)，可以說(shuō)明同步帶已經(jīng)失效了，所以疲勞壽命成為同步帶的操作指標(biāo)。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙183.2 擠出部件設(shè)計(jì)3.2.1 偏心聯(lián)軸器設(shè)計(jì)單螺桿泵的工作原理是在單螺桿的定子軸線上旋轉(zhuǎn)偏心單頭螺桿的轉(zhuǎn)子（螺桿）。在傳動(dòng)軸和螺桿之間需要有個(gè)偏心聯(lián)軸器連接。本設(shè)計(jì)是為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)偏心聯(lián)軸器的基本結(jié)構(gòu)。如 圖 3- 2 所示，螺釘有一個(gè)螺紋，其任意截面是一個(gè)半徑為 R 的圓，,截面的中心位于螺旋線上且與螺桿的軸心線偏離一個(gè)偏心距 e，繞軸旋轉(zhuǎn)且沿軸向移動(dòng)而形成的 [17]圖 0-2 偏心聯(lián)軸器3.2.2 傳動(dòng)軸根據(jù)擠壓頭的設(shè)計(jì)，電機(jī)輸出軸聯(lián)軸器連接后，再傳遞到軸，需要在軸上有一個(gè)軸承，軸的設(shè)計(jì)如圖 3.5 所示，L1 節(jié)段連接接頭，L2 段用于軸承支撐，L3段連接偏心聯(lián)軸器。圖 0-3 傳動(dòng)軸3.2.3 螺桿設(shè)計(jì)螺桿的嚙合的螺桿和機(jī)筒與螺桿之間的間隙是位于小之間的關(guān)鍵部分，彼此在泵腔內(nèi)，形成多個(gè)空間轉(zhuǎn)彎，下室應(yīng) V 增大，呼吸在溶液中，然后關(guān)閉； 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙19關(guān)閉腔沿軸的推動(dòng)下，形成了新的吸入側(cè)，和個(gè)人的封閉腔的動(dòng)作，和流體不斷被擠出。螺桿結(jié)構(gòu)如 圖 3-4 所示，螺桿的直徑（D）與長(zhǎng)徑比（L/D）是螺桿的基本參數(shù)[18]。圖 0-4 螺桿3.2.4 擠出裝置的整體擠壓裝置的原理是利用空間嚙合的螺桿泵熔化的巧克力轉(zhuǎn)移。螺桿的位置可分為兩種類型：水平和垂直。本設(shè)計(jì)所用到的是單螺桿立式安裝，整體設(shè)計(jì)就如 Error! Reference source not found.所示。3.2.5 溫度傳感器 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙20溫度傳感器按工作原理分為接觸式和非接觸式，它們的比較如表 7 所示。由上表分析，接觸式溫度傳感器的特別適合 1200℃以下、熱容大、無(wú)腐蝕性對(duì)象的連續(xù)在線測(cè)溫，接觸式溫度測(cè)量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠、維修方便、價(jià)格低廉，容易形成多元化的濃度的測(cè)量與控制系統(tǒng)；接觸溫度傳感器用于 1000°C 時(shí)誤差很大，所以選擇非接觸式的較為合適。其中，熱敏電阻的鎳的有效溫度測(cè)量范圍在-150-300℃，精度在 0.2%-0.5%之間，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，精度及靈敏度均較好，對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)講鎳更加適合作為溫度傳感器。3.2.6 機(jī)械位置傳感器機(jī)械位置傳感器的采用壓力傳感器，用于檢測(cè)噴嘴的三色染料用量對(duì)膠的用量，以及現(xiàn)狀進(jìn)行印刷原材料。當(dāng)事情不夠，反饋和提醒用戶添加油漆，膠水或原材料?？紤]到各因素的影響，采用電位器來(lái)測(cè)量并達(dá)到較高的精度。3.3 重要零件的選擇、設(shè)計(jì)和校核3.3.1 絲杠的選取及其校核1.絲杠的選取滾珠絲杠副已標(biāo)準(zhǔn)化，所以只需選擇正確的模型。滾珠絲杠的負(fù)載包含了由印刷材料引起的重力和摩擦力。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得出絲杠轉(zhuǎn)速不宜太高，在 10~30r/min 即可。因?yàn)榇蛴C(jī)的結(jié)構(gòu)特性，設(shè)定為額定動(dòng)載荷，設(shè)計(jì)其精度為 3 級(jí)，可靠性為 90%。其中從資料上可得出精度系數(shù) ，可靠系數(shù)1?af，載荷系數(shù)1?cf 2.1?wf根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)[4]中的絲桿選取表，取滾珠絲杠的直徑 d0=16mm，選用滾珠絲杠螺母副型號(hào)為 3216-2，其額定負(fù)荷為 10766N，大約能承受 1000kg 的重量，對(duì)于小型三角洲 3D 打印機(jī)足夠用。2.絲桿的校核和電機(jī)的確定滾動(dòng)導(dǎo)軌的絲桿的直徑為 16mm，則所需力矩為102???FT計(jì)算得： N·m5.6. 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙21考慮滾珠絲杠副摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素，同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)應(yīng)保證恒轉(zhuǎn)矩，因此安全系數(shù) 3 更可靠、更合適，所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩是N·m0165.35.0??故選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為 LC57HS0601 步進(jìn)電機(jī)，其靜力矩為 0.065N·m，步矩角 0.9°，相電流 0.5A，重量為 0.12kg，尺寸為 mm。207?3.3.2 螺桿的設(shè)計(jì)螺桿的材料選擇 38CrMoAIA 鋼。單螺桿擠出機(jī)螺桿的基本幾何關(guān)系如 圖 4-5 中。決定螺桿的性能因數(shù)是螺桿的幾何結(jié)構(gòu)。因此設(shè)計(jì)出合理的幾何形狀及尺寸即可得出所需螺桿。圖 0-5 螺桿幾何結(jié)構(gòu)1. 螺桿的徑向尺寸由傳動(dòng)比計(jì)算螺桿的直徑是螺桿的外徑，公稱直徑與氣缸直徑相同。螺桿的直徑是螺桿擠出的公稱尺寸。這是因?yàn)槁輻U的直徑越大，機(jī)床的輸出越高，螺桿的直徑就可以估算出機(jī)床的容量。取 Ds=32 mm。上筒內(nèi)徑與螺桿外徑之間存在徑向間隙。顯然，有以下關(guān)系 ：(3-6))(21rbfD???代入數(shù)據(jù)得： .0)6.3(5.0??f?機(jī)床的螺紋表面和內(nèi)孔可以形成近似矩形的物料流道，通常稱為螺旋槽。螺槽內(nèi)容料體積的參數(shù)決定螺槽深度 H。當(dāng)忽略徑向間隙時(shí)，螺旋深度為螺紋高度。 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙222.螺桿的軸向尺寸螺桿具有普通螺紋導(dǎo)程和螺旋角的通用元件—螺紋導(dǎo)程 S 和螺旋角 。導(dǎo)程?S=32 mm。大多數(shù)的單螺桿擠出機(jī)配備了單線程的螺絲，所以間距等于鉛。螺旋角將螺釘?shù)膹较虺叽缗c軸的尺寸相連接，并具有以下關(guān)系： (3-7)bDS???tan代入數(shù)據(jù)得： 318.024.3tan???即螺旋角 ?67.1螺旋軸的寬度 B 是螺桿軸的寬度。同樣，螺桿的軸向?qū)挾仁?b=4 mm 和螺距有以下關(guān)系：mm2843???bS定義螺槽法向?qū)挾?W 以及螺棱橫向?qū)挾?e，分析得出式子：(3-8)??cos)(cosB代入數(shù)據(jù)得： mm mm .276.1s28 9.3b3.強(qiáng)度校核已知螺桿材料為 38CrMoAIA 鋼，許用應(yīng)力[] MN/m2，機(jī)頭的壓力??78??P=10 MPa，螺桿的最高轉(zhuǎn)速 ，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 1.5 kW，驅(qū)動(dòng)裝置min/0r?效率 。95.0??4.計(jì)算軸向力由常規(guī)螺桿的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：(3-9)PAPa)lg094.35.4(??帶入得： MN069.1842???由式(3-10)rayA??計(jì)算壓應(yīng)力：MN/m27.246.5109.0??y由式(3-12)?max4nNM?計(jì)算扭矩：N·m2495.0895??n由式(3-13)61?nW? 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙23計(jì)算剪應(yīng)力：MN/m24.72106.524938?????由式(3-14)?????2r計(jì)算螺桿強(qiáng)度：MN/m29.146.7.422??????校核結(jié)果：螺桿強(qiáng)度符合要求。5.剛度校核根據(jù)螺桿的材料為 38CrMoAIA 鋼， ， GN/m2，螺桿的許用3.0??E扭轉(zhuǎn)角 。??m/1???由式(3-15)?????4)1(67EDMn計(jì)算扭轉(zhuǎn)角：??????m/6.01802)3(951674校核結(jié)果：剛度符合要求。3.3.3 軸的計(jì)算和校核在此次設(shè)計(jì)中設(shè)有多根軸，例在進(jìn)給結(jié)構(gòu)中設(shè)有 3 根絲桿軸，擠出機(jī)構(gòu)中有 1 根傳動(dòng)軸。由于擠壓裝置中的軸垂直安裝，載荷小。該軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需校核其剛度和強(qiáng)度。在本設(shè)計(jì)中，XYZ 的精度要求很高，軸的長(zhǎng)度較大。比較XYZ 軸所受載荷的大小，YZ 軸的安裝都是豎直的，所以其受的載荷相對(duì) X 軸的工作臺(tái)要小些。且絲桿軸主軸軸僅考慮彎曲變形。在這里，我們選擇一個(gè)典型的軸，在 X 軸的閥芯軸。1.初估軸徑本次設(shè)計(jì)軸材是 45 號(hào)剛，以提高軸的性能，則采用調(diào)質(zhì)處理。通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)得出 MPa， ，根據(jù)公式得出：640?b?10C?(3-16)3PdCn? 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙24需先確定軸的最小軸徑。一般來(lái)說(shuō)，鍵槽的直徑應(yīng)該增加 5%。開(kāi)鍵軸增加估計(jì)軸頸值 7%的小徑。通過(guò)上述的參數(shù)，得出合適的軸徑為：mm，8.10753.49103???d因?yàn)樽钚≥S徑 d 應(yīng)該能夠得到最接近的一個(gè)點(diǎn)，在帶輪的安裝位置，設(shè)有一個(gè)鍵槽，則軸需要拉長(zhǎng) 5%。mm，34.1805.min?通過(guò)上述計(jì)算，軸徑可取 mm，同時(shí)順帶安裝聯(lián)軸器。12?d軸的各處軸徑依次分別為 mm，此處安裝角接觸球軸承； mm，6123?d此處尺寸的確定是根據(jù)軸承的安裝要求來(lái)確定的。軸的各軸段的尺寸如 圖 4-6所示：圖 0-6 絲桿軸的各段尺寸2.軸的剛度校核將絲桿軸簡(jiǎn)化為 圖 4-7 所示的簡(jiǎn)支梁。圖 0-7 絲桿軸簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)化過(guò)程：絲桿軸兩端簡(jiǎn)化地分成 A、B 兩端點(diǎn)。將控制 X 軸的機(jī)構(gòu)將重力細(xì)化成集中力，并施加到中點(diǎn)處，因?yàn)橹鬏S軸線在中點(diǎn)時(shí)，可以得到最大的撓度，也就是對(duì)工作臺(tái)的精度影響最明顯。設(shè)工作臺(tái)整體重量 。NFC30?（1）計(jì)算變形。絲桿軸橫截面的慣性矩為 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙25(3-17)46DI??代入數(shù)據(jù)得： 4432156mI當(dāng) Fc 受力時(shí)，撓度和截面的轉(zhuǎn)角會(huì)隨之發(fā)生在 C 點(diǎn)位置上如圖 4.4 所示，分別為圖 0-8 撓度轉(zhuǎn)角圖(3-18)EIFlwc483??(3-19)IlBA162?代入數(shù)據(jù)得： mm074.2354803?????cwrad2.1163BA?（2）校核剛度許用撓度與許用轉(zhuǎn)角：mm??401.0.???lwrad?而mm＜ mm074.?c??4?wrad＜ rad2BA?01.? 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙26在 X 軸的進(jìn)給精度是 0.01mm 時(shí)，所得剛度滿足要求。3.3.4 軸承壽命計(jì)算1.初選軸承型號(hào)由于軸的工作條件和軸頸尺寸，采用軸承型號(hào)為 。有機(jī)械設(shè)計(jì)手C7205冊(cè)查得：最大靜載荷 kN，額定靜載荷 kN， ， ，5.16?rC.10?rC.e0.1?X.0?Y2.計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷在 XYZ 進(jìn)給系統(tǒng)中，軸的最高轉(zhuǎn)速為 682r/min，且軸承所承受的軸向力較大。所以對(duì)于軸承進(jìn)行校核。B 點(diǎn)受力情況計(jì)算 N 2.18?nhF?1nvF1480.1 ??D 點(diǎn)受力情況計(jì)算 N 672?? 6.41在 B 點(diǎn)所受徑向載荷 (3-20)121nhvr?在 D 點(diǎn)所受徑向載荷 (3-21)22vrF?代入數(shù)據(jù)得 N ； N 149?rF.47r由于 B 點(diǎn)的徑向載荷大于 D 點(diǎn)的徑向載荷，則軸承壽命計(jì)算按 B 點(diǎn)上軸承受力進(jìn)行分析最為合適。3.軸承的壽命計(jì)算因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)工作環(huán)境溫度低于 120°，由機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)表查得溫度系數(shù)，所以該軸承的壽命為：1?tf(3-22)????????PCfnLth601代入數(shù)據(jù)得 h13057?hL因?yàn)?＞12000h，故選用 7205C 軸承能滿足使用要求。103.3.5 銷的計(jì)算及校核圓柱銷 GB119-86 4×6 固定鉸孔小的干擾和可承受的荷載很小,可以承受不大的載荷。為保證定位精度和聯(lián)接的緊固性,不宜經(jīng)常拆卸,主要用于定位,也用 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q--1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙27作聯(lián)接銷和安全銷。此次設(shè)計(jì)用作于定位，則需要進(jìn)行必要的驗(yàn)算，以滿足三角洲結(jié)構(gòu)安全的需要。轉(zhuǎn)矩為 250N?m、軸的直徑為 16mm、銷的直徑 4mm、銷的長(zhǎng)度 6mm。由公式，許用擠壓應(yīng)力 σ y：σ y = 4T/DdL (3-23)σ y=4×250/16×4×6=2.6Mpa由機(jī)械手冊(cè)表，對(duì)于銷的常用可取[σ y]=30Mpa因?yàn)?σ y<[σ y],所以滿足要求許用剪切應(yīng)力 σ j(3-24) 2T/DdL =σj1.3Mpa64250/×=j ?由機(jī)械手冊(cè)表，對(duì)于銷的常用可取 因?yàn)?,所以滿足要求50pa][j ][σ
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