旋轉(zhuǎn)臂式3D打印機(jī)的臂式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本課題圍繞3D打印機(jī)的開發(fā)，深入研究國(guó)內(nèi)外3D打印技術(shù)的發(fā)展及技術(shù)水平，在現(xiàn)有3D打印及機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種旋轉(zhuǎn)臂式3D打印機(jī)的臂式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并制定了完整的機(jī)械設(shè)計(jì)方案，對(duì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，并提出了實(shí)現(xiàn)臂式結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的算法程序。

對(duì)比現(xiàn)有的3D打印機(jī)外型尺寸、運(yùn)動(dòng)方式、最大成形空間、成形精度、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)市場(chǎng)及設(shè)計(jì)需求，擬定了一種旋轉(zhuǎn)臂式3D打印機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)方案，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)方式等，確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

按照旋轉(zhuǎn)臂式3D打印機(jī)的參數(shù)需求，分別對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)向構(gòu)件、機(jī)身結(jié)構(gòu)和造型做了參數(shù)化設(shè)計(jì)。按照機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，將機(jī)身分為機(jī)身底座、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臂、打印平臺(tái)幾個(gè)大部分分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，導(dǎo)向構(gòu)件的設(shè)計(jì)和選用，滾珠絲桿的選取以及絲桿的強(qiáng)度和壽命校核；步進(jìn)電機(jī)型號(hào)的選用和校核；同步帶輪的選用；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和選用。然后按照機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，將機(jī)身分為底板基座、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、機(jī)械臂、打印平臺(tái)幾個(gè)大部分分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

根據(jù)本設(shè)計(jì)的需求，在控制程序上做了一定的修改，由原本笛卡爾坐標(biāo)系中的平面運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，并完成了相應(yīng)的算法。本課題在設(shè)計(jì)上已經(jīng)取得一定成果，完成了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的組裝，用于驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)的可行性，但對(duì)于市場(chǎng)需求的成熟機(jī)型，仍然有大量的工作要做：

1. 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要改進(jìn)，提高旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)精度，減少在旋轉(zhuǎn)過(guò)成功的能量損耗，提高傳動(dòng)效率。
   

2. 優(yōu)化系統(tǒng)算法，鑒于本設(shè)計(jì)在根本原理上，由傳統(tǒng)3D打印機(jī)的笛卡爾坐標(biāo)系建模轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)系建模，其主要構(gòu)架需要改進(jìn)，目前仍在技術(shù)突破中。
   

3. 該設(shè)計(jì)以開發(fā)一種體積小、重量輕、可靠性高、便攜的3D打印機(jī)為目標(biāo)，還需不斷優(yōu)化和完善機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化改進(jìn)傳動(dòng)構(gòu)件，以期達(dá)到市場(chǎng)需求。

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