机械设计毕业论文3D打印机

学科代码：080301学号：101401010105贵州师范大学（本科）毕业论文题目：便携式三维打印机结构设计学院：机械与电气工程学院专业：机械设计制造及其自动化年级：姓名：指导教师：完成时间：2014年4月25日便携式三维打印机的结构设计摘要本文首先对便携式打印机的目前发展趋势和现状作出相应的概括,包括便携式三维打印机突出的优势。其次根据相应的指标、参数在满足标准化型材的前提下对三维打印机进行整体结构设计，对某些重要的零部件详细分析它的参数和原理作用。其中结构设计这块还包括标准型材、带轮、齿形带的选取。三维打印机在工作过程中因受应力的影响可能会发生变形，所以接下来应用材料力学的知识对X方向运动的光杆进行受力分析校核，以确保三维打印机能打印出精度比较高的产品。最后，三维打印机工作的时候是三个方向一起运动，打印机能否同时在三个方向运动就要先对打印机做运动仿真，对三个运动方向进行运动仿真，使其在理论上能满足基本运动。运动仿真第一是创建新的连杆和运动副，其次写入驱动，最后解算方案，解算方案结束后就可以进行运动仿真了。而打印机要精准稳定地做X、Y、Z方向的运动，必须要有精确平稳的轨道承载，能否在这三个方向上自由地运动是我们对打印机研究的非常重要的部分，而便携式三维打印机要求的是在最小的尺寸空间里实现三个运动方向运动范围的最大化。设计中主要使用了CAD、UG等工程制图软件，用UG三维建模和运动仿真，CAD画出二维平面图，受力方面结合材料力学力的知识对三维打印机的主要部件进行了受力分析。关键词：三维打印机；便携式；结构设计；受力分析；运动仿真AbstractFirstly,thecurrenttrendsandthestatusofdevelopmentofportableprintersmaketheappropriategeneralization,includingportable3Dprinteroutstandingadvantages.Second,accordingtothecorrespondingindicators,parametersunderstandardizedprofilestomeettheprerequisitefortheoverallstructuraldesignofthree-dimensionalprinter,someimportantpartsofadetailedanalysisofitsparametersandprinciplesofaction.Piecedesignwhichalsoincludestheselectioncriteriaprofiles,pulleys,toothedbelt.3Dprinterduetotheimpactofstressmaybedeformedinthecourseoftheirwork,sothenextapplicationofknowledgeofmechanicsofmaterialsonlightpoleintheXdirectionmovementstressanalysischecktoensurethata3Dprintercanprintouthighprecisionproducts.Finally,the3Dprintertoworktogetherwhenthemovementinthreedirections,theprintercansimultaneouslymovementinthreedirectionsontheprintermustfirstmakemotionsimulation,onthedirectionofmovementofthethreemotionsimulation,sointheory,beabletomeetthebasicmovement.Themainstepsaredefinedmotionsimulationrod,deputycampaigncreatedtodefinethedrive,thesolverprogram,andfinallygeta3Dprinteremulationmotionanimation.ThestabilityoftheprinteryouwanttodopreciseX,Y,Zdirectionmovement,mustbeexactstationaryorbitcarries,canfreelymoveinthisdirectionisourprinterthreeveryimportantpartofthestudy,andportable3Dtheprinterisrequiredtoachievethreemovementrangeofmotioninthedirectionofthesmallestdimensionspaceismaximized.DesignofthemainusesCAD,UGandotherengineeringdrawingsoftware,3DmodelingandsimulationusingUGmotion,CADdrawingtwo-dimensionalplan,combinedwiththemechanicalaspectsoftheforcestrengthofknowledgeofthemaincomponentsof3Dprinterswerestressanalysis.Keywords:3Dprinter;portable;structuraldesign;stressanalysis;motionsimulation1目录1.引言...........................................................21.1便携式三维打印机的发展概况及现状............................21.2便携式三维打印机的特点......................................31.3便携式三维打印机的机遇和挑战................................42.便携式三维打印机的结构设计.....................................52.1打印机指标..................................................52.2整体结构设计................................................52.3框架结构....................................................62.4底座支架....................................................62.5底座梁支架................................................82.6X轴方向运动的优化设计......................................82.6.1工作原理.................................................82.6.2齿形带的选取.............................................92.6.3同步带轮的选取...........................................92.6.4喷头的简单结构设计.....................................102.7电机的选择.................................................123.便携式三维打印机主要部件的受力分析............................143.1X方向运动光杆的受力分析...................错误!未定义书签。4.便携式三维打印机的运动仿真.....................................174.1创建连杆和运动副...........................................174.2仿真动画...................................................184.3仿真运动作图...............................................205.小结.........................................................23参考文献........................................................2421.引言三维打印机在国内外算是一个比较新的领域，具有巨大的市场潜力，3D打印带来了世界性制造业革命，三维打印机可以不像传统的生产要依赖生产的工艺性，三维打印机的优点是只要你设计出相应的产品模型，就可以打印出你想要的东西。三维打印机不需要任何加工工具，可以节省很多人力物力，这样的生产机器好像就是在代替一个人在制造产品。虽然三维打印机有如此大的优势，但还不够完善。相信三维打印机在不久的将来会不断加大占领市场份额，到时候的制造业中三维打印机是不可缺少的。[4]而便携式三维打印机的主要目的是以价格低、占地面积少、实用等优点打进平民百姓家中，三维打印机不仅可以应用在制造业，工业设计，医疗领域，航空航天领域都有应用到三维打印技术。三维打印技术在这些领域的成长和普及说明三维维打印机的研究是有必要的有实际意义的。我们在打印店里都能见到的是二维的打印机，它只能做X和Y方向的运动，而三维打印机增加了Z轴的运动，打印出来的是立体的实物。而喷头要精准稳定地做X、Y、Z方向的运动，它必须要有精确平稳的轨道承载，能否在这三个方向上自由地运动是我们对外形研究的重要部分，而便携式三维打印机要求的是在最小的空间里实现三个运动方向运动范围的最大化。本次的毕业设计使用了CAD、UG三维制图软件对该三维打印机进行结构设计、制图和受力分析。通过在指导老师和同学的帮助下完成对便携式三维打印机的结构设计。1.1三维打印机的发展概况及现状三维打印技术目前是一种高新技术，三维打印技术作为一种高科技技术，目前应用到很多领域，如制造业，航空领域，医疗领域，化学技术，还有材料学科等方面。三维打印技术的推广使得更多制造业有了相应的变革，打印技术可以使制造效率不断挺高，方便快捷。而广泛应用的领域有医疗领域，建筑领域，和机械设计制造领域。有些精密的制造业也可以通过三维打印技术完成。在医疗领域上，三维打印机可以用人培养的细胞作为打印原材料打印器官，这就给病人提供了对自己不排斥的器官。前段时间有个小孩因为天生没有鼻子，于是医院就通过三维打印机打印出了一个与他个人相匹配的鼻子，并且成功应用上去。这些成3功的例子无疑在说明三维打印技术已经越来越接近我们的生活，改变我们的生活。建筑领域，三维打印技术可以快速的打印出一栋很建筑模型，可以省略很多传统的东西，某些工艺水平也是，传统工艺所不能企及的[1]三维打印技术已经有了十多年的发展，目前分辨率可以达到6000pi，厚度精确到0.001毫米，这样的技术几乎可以打印出你肉眼能看得出来的东西，可见这精度已经非常高了。当然我们可以应用三维打印技术高精确性，打印出更多纯制造业很难完成的任务[3]目前国内很多家公司相继完成了他们的三维打印机的生产和销售，虽然他们的公司大小不能与国外大型公司相媲美，而且所做的产品的整体质量也没有国外的那么好，但在中国的市场还是非常不错的。国内生产的三维打印机在材料，模型结构，打印精准度方面还不能很好的满足消费者的需求。而在第三产业领域在国内某些发达城市有很多企业引进了国外先进的三维打印设备，在此基础上不断学习借鉴，并且