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1、目 錄 第一章 緒論 4 1.1課題背景與研究意義 4 1.2 FDM型3D打印機的發(fā)展趨勢 5 1.3本論文主要研究內(nèi)容 5 第二章 FDM型雙噴頭3D打印機原理分析 6 2.1 打印原理 6 2.2打印噴頭原理 6 第三章 FDM型雙噴頭3D打印機結(jié)構(gòu)設計 7 3.1 打印機方案設計 7 3.2 電動機的選擇設計 7 3.2.1X軸和Y軸電機的選擇 8 3.2.2 Z軸電機的選擇 10 3.3 滾珠絲杠螺母的設計 13 3.3.1材料選用原則 13 3.3.2滾珠絲杠的工作條件以及相關(guān)要求 13 3.3.3絲桿螺旋傳動的類型、特點與應用 13 3.3.4

2、滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 19 3.4聯(lián)軸器的選擇 21 第四章 FDM型雙噴頭3D打印機三維模型的建立 22 4.1 Solidworks軟件概述 22 4.2零部件三維模型的建立 22 4.2.1電動機模型的建立 22 4.2.2絲杠模型的建立 23 4.2.3聯(lián)軸器以及導軌模型的建立 24 4.3整體模型的裝配 25 第五章 結(jié)論與展望 25 致謝 26 參考文獻 27 摘 要 隨著社會的快速發(fā)展，打印行業(yè)也在迅速的革新之中，3D打印就是新型的一門打印技術(shù)，是打印行業(yè)之中的一次技術(shù)革命。 FDM型3D打印機遵循了3D打印機開源的設計

3、理念，同時讓設計者在動手實踐中不斷修改并優(yōu)化設計方案，滿足自身創(chuàng)新與創(chuàng)意的需要。 本論文主要對FDM型3D打印機機械結(jié)構(gòu)進行設計，設計選用電動機、傳動裝置的設計，并利用三維軟件Solidworks，進行對3D打印機三維模型建立。 關(guān)鍵詞：FDM技術(shù)；快速成型 ；3D打印機；3 D；雙噴頭 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582 ABSTRACT With the rapid development of society, the printing industry

4、 is also rapidly innovating, 3D printing is a new type of printing technology, printing industry is a technological revolution. FDM-type 3D printer to follow the 3D printer open source design concept, while allowing designers to practice in practice and constantly modify and optimize the design to

5、meet their own creative and creative needs. In this paper, the mechanical structure of FDM type 3D printer is designed, the design of motor and transmission is designed and the 3D model of 3D printer is established by using SolidWorks. Key words: FDM technology; rapid prototyping; 3D printer; 3

6、D; double nozzle 第一章 緒論 1.1課題背景與研究意義 3D打印機（3D打印機）是一名發(fā)明家為恩里科·迪尼（Enrico Dini）最先提出來的，而且設計完成，這種打印機和傳統(tǒng)的普通打印機原理大致相同，但其又是一種新型的技術(shù)革命，它是一種基于使用粉末金屬或塑料和其他粘合劑材料的數(shù)字模型，通過和電腦相連接，最后將計算機設計的圖圖紙轉(zhuǎn)化化為實際的物體，非常方便。 3D打印為全球制造業(yè)帶來一股新鮮的血液，具有劃時代的意義。在以前的時候零部件的設計在一般情況下完全取決于現(xiàn)實的生產(chǎn)過程是否可以實現(xiàn)，但是

7、由于3D打印機的出現(xiàn)，將會顛覆傳統(tǒng)的生產(chǎn)設計思路，這使得零部件的生產(chǎn)不再考慮生產(chǎn)過程中的問題，在完全理想的狀態(tài)下，任何復雜形狀的設計，通常情況下都是可以通過3D打印機實現(xiàn)，完成相應的零件的設計加工。但是在加工的時候，不需要進行模具的設計和相應夾具的設計，在很大的程度上，性價比較高，而是可以直接從計算機圖形數(shù)據(jù)生成零件的圖形，然后直接加工，極大程度上減少時間，提高加工的速度，節(jié)約成本。 FDM技術(shù)的加工過程是，使用熱塑性材料被擠壓成半熔融狀態(tài)的細絲，以層疊的方式沉積，從3D CAD數(shù)據(jù)直接構(gòu)建原型。 FDM技術(shù)具有很多優(yōu)點，機械結(jié)構(gòu)簡單，設計簡單，制造成本低，維護成本低，材料成本低，對環(huán)境無污

8、染的優(yōu)點。 因此，F(xiàn)DM3D打印機是家用桌面3D打印機中最常用的技術(shù)。FDM型3D打印機，可為課堂上的“特殊加工”課程提供特殊教學，為教師在教室中的教學提供便利，同時也使學生能夠更深入地了解FDM型3D打印機。[1][2] 1.2本論文主要研究內(nèi)容 本論文的研究主要內(nèi)容是基于FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的結(jié)構(gòu)設計，對相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)的設計，以及傳動裝置的合理布置，以及傳動裝置零部件的設計和強度校核。首先，查閱相關(guān)資料，了解FDM型雙噴頭3D打印機的結(jié)構(gòu)，以及打印的方式，打印效果，優(yōu)點。通過資料的學習，知道FDM型雙噴頭3D打印機的結(jié)構(gòu)組成，以及FDM型雙噴頭3D打印機的主要組成部分為機

9、械裝置、電路結(jié)構(gòu)部件、以及軟件控制部分。本文主要是設計FDM型雙噴頭3D打印機的機械裝置部分結(jié)構(gòu)的設計以及相關(guān)零部件的校核，對于其他兩部分進行了解和學習，軟件部分主要是由上位機軟件和下位機軟件組成，電路板結(jié)構(gòu)部分，了解學習電路在設計過程中各零部件的用法，以及電路板的設計。FDM型雙噴頭3D打印機的機械裝置部分主要由以下幾部分組成，驅(qū)動裝置，傳動裝置，執(zhí)行機構(gòu)這三部分組成，其中驅(qū)動裝置考慮到FDM型雙噴頭3D打印機的整體性能以及使用的場合，采用電動機為整個裝置提供主動力，傳動裝置要保證打印頭在XYZ三個方向的移動，可以采用滾珠絲杠以及滑軌導塊的結(jié)構(gòu)進行傳動，執(zhí)行機構(gòu)采用雙頭打印噴頭結(jié)構(gòu)，打印速度

10、快，效率高。[5][6] 第二章 FDM型雙噴頭3D打印機原理分析 2.1 打印原理 FDM（熔融沉積成型工藝）是一個相對成熟的快速原型技術(shù)過程，它遵循3D打印技術(shù)開發(fā)的LOM（對象制造）工藝和SLA（激光快速成型）技術(shù)。 FDM過程的基本原理FDM，自動生成每層模型的形成路徑，而且需要必要的支撐路徑。熱熔頭熔化絲狀熱熔材料，并通過具有細小噴嘴的噴嘴擠出。由于成型室保持一定的溫度，所以在該溫度下的熔融材料，可以具有一定程度的流動性和良好的精度。在一層成型完成后，機臺下降高度（即層厚度），然后形成下一層，直到工件完成。 [7][8] 2.2打印噴頭原理 本論文打印機噴頭結(jié)構(gòu)采用

11、雙噴頭結(jié)構(gòu)，在打印速度和效率更高，成品的質(zhì)量也較好。噴頭部分采用電機提供主動力，中間傳動裝置采用齒輪傳動，傳動效率高速度快，能夠完全的匹配打印的速度。 圖2-1打印機噴頭原理圖 圖2-2雙噴頭結(jié)構(gòu) 第三章 FDM型雙噴頭3D打印機結(jié)構(gòu)設計 3.1 打印機方案設計 FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的整體結(jié)構(gòu)設計，首先要滿足打印機的基本要求，打印噴頭要有一定的自由運動，能夠在XYZ三個方向上的運動，以及整體尺寸的合理設計，保證整體尺寸合理設計機，性價比相對較高。 機械傳動裝置的布局： X, Y軸( 打印平面) 組成平面掃描運動框架 機構(gòu)傳動選

12、用：X軸 導軌——絲桿機構(gòu) Y軸 導軌——絲桿機構(gòu) Z軸方向的移動： 光桿——絲桿機構(gòu) 3.2 電動機的選擇設計 3.2.1X軸和Y軸電機的選擇 在設計FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的時候，由于打印的過程中X軸和Y軸移動結(jié)構(gòu)相同，負載基本相同，沒有太多相應的過載以及沖擊的過程，因而可知，在電動機的選擇，以及設計的過程中，可以選擇型號相同的電機，應該完全可以滿足要求。[9][10] 電機設計計算 1、電機的運動時間 本次所設計打印機的加速時間 負載速度（m/min）

13、 有速度可知每秒移動50mm， 2.電機轉(zhuǎn)速 其中式子中的符號的代表意義為： PB：滾珠絲杠的導程，本論文中在設計的FDM打印機時參考相關(guān)資料選取相關(guān)經(jīng)驗值，選取導程為4毫米。 從而可以計算得到相應的電機的轉(zhuǎn)速為： 3.負載轉(zhuǎn)矩 通過設計的參數(shù)，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗值可以得到相應負載的轉(zhuǎn)矩為： 式子中的符號的代表的意義： PB為滾珠絲杠的導程，數(shù)值為0.004米。[11] 4.負載慣量 上下垂直運動 絲桿螺母慣量 式子中的符號的代表的意義： 5.所選電動機轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 式子中的符號意義： 其中查閱相關(guān)資料可知：S為安全系數(shù)，選取為

14、1.0。 從而根據(jù)相關(guān)參數(shù)可選擇的伺服電機，初選電動機的型為：110ST-M02030，其中的具體參數(shù)如下： 圖3-1 電動機型號 其中設計的具體需求的參數(shù)為電機額定功率為0.6KW，無速轉(zhuǎn)矩為2.0N.m，額定電流為4.0A，其中額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。[12][13] 其中電動機的結(jié)構(gòu)尺寸： 圖3-2 電動機具體結(jié)構(gòu)尺寸 3.2.2 Z軸電機的選擇 Z軸方向的運動，即為打印噴頭的移動。假設噴頭結(jié)構(gòu)組合重量為30Kg，在Z軸方向的平均移動速度為2m/min，而且工作平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象。[14][15] 從而可以根據(jù)上述參數(shù)，可以計算得到相應的數(shù)值： 進

15、行電機設計計算要經(jīng)過以下幾個步驟： 1、確定電動機運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2.電機轉(zhuǎn)速 3.負載轉(zhuǎn)矩 式子中的符號代表的意義： 4.負載慣量 上下垂直運動 絲桿螺母慣量 式子中符號的意義 總慣量 5.電機轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 其中查閱相關(guān)資料可知：S為安全系數(shù)，選取為1.0。 從而 從而根據(jù)相關(guān)參數(shù)可選擇的伺服電機型號為110ST-M02030以下為選擇的伺服電機的具體詳細介紹： 圖3-3 Z軸方向方向的電機的型號 其中電動機的主要參數(shù)為：電機額定功率為0

16、.6KW，零速轉(zhuǎn)矩為2.0N.m， 額定電流為4.0A，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。 電動機的結(jié)構(gòu)圖如下： 圖3-4 電動機的結(jié)構(gòu)尺寸 3.3 滾珠絲杠螺母的設計 3.3.1材料選用原則 在設計過程中，材料選擇的基本原則，選擇材料可以在更好的工藝和經(jīng)濟的前提下，足夠滿足零件的性能要求。 材料的性能指的是機械部件在正常工作條件下應具有機械，物理，化學等性能，是確保零件的可靠性的基礎。 對于一般機械部件，材料選擇是其機械性能的主要考慮因素; 而對于由零件制成的非金屬材料，還應考慮其工作環(huán)境對零件性能的影響。 當根據(jù)機械性能選擇部件時，應正確分析接頭的工作條件，形狀和形狀

17、。 根據(jù)這些部件的主要故障形式，應發(fā)現(xiàn)實際使用中的主要和次要故障阻力指標。 作為選擇的依據(jù)。 [16][17] 3.3.2滾珠絲杠的工作條件以及相關(guān)要求 （1）工作條件 本論文設計的傳動機構(gòu)是絲杠螺母，即螺絲傳動副，在工作的時候，一主要承受一定的剪切，彎曲，扭轉(zhuǎn)等相關(guān)載荷。 (2) 主要失效形式 滾珠絲杠，當彎曲載荷大時，滾珠絲杠受到交變應力，當其表面逐漸硬度低時，表面質(zhì)量差，會磨損，甚至疲勞斷裂。 而螺桿裝置的的設計由功率和扭矩非常小。 因此，失敗的主要形式是磨損，通過提高螺母的表面質(zhì)量和安裝精度，可以有效減少磨損。 (3) 材料性能要求 根據(jù)螺絲的工作狀態(tài)

18、和故障形式，要求以下螺桿材料的主要性能：①電磁參數(shù)測量裝置是測量相應電磁鐵電磁力，以及磁場強度和線圈溫度。在測量的過程中，為了降低電磁鐵的電磁泄漏，通過使用不可磁化材料，例如不銹鋼，鋁合金，銅合金，陶瓷材料或聚合物材料。 ②綜合力學性能較高，當螺絲正常工作時，承受一定量的交變載荷和沖擊載荷。③螺桿軸應具有高硬度和耐磨性，提高螺桿旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命。 根據(jù)螺母副作業(yè)條件，故障形式和技術(shù)要求，考慮到材料的綜合性能，螺桿用硬化鋼，螺母用鑄錫青銅。這是因為銅合金材料不僅具有高的機械性能，而且具有高的硬度和耐磨性。螺母的導線由不銹鋼制成，導軌由鋁合金制成，連接元件采用聚合物塑料。[19][20] 3

19、.3.3絲桿螺旋傳動的類型、特點與應用 螺桿螺桿驅(qū)動是采用螺絲和螺母組成的螺絲來達到傳動要求。它主要用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，以將運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，同時傳遞運動或動力。滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)是一種滾珠滾動滾動螺旋驅(qū)動系統(tǒng)。傳播形式分為兩種：一種是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動;另一種是旋轉(zhuǎn)運動的直線運動。梯形螺絲特點： （1）傳動效率高：滾珠絲桿傳動系統(tǒng)傳動效率，一般可以達到90％?98％，相對比傳統(tǒng)的滑動螺桿系統(tǒng)來說，是其傳動的2?4倍，可以從較小的扭矩轉(zhuǎn)化到較大的推力，而且直線運動可以轉(zhuǎn)化到旋轉(zhuǎn)運動（運動可逆）。 （2）平穩(wěn)運動：用于點接觸滾動運動的梯形螺桿驅(qū)動系統(tǒng)，工作摩擦阻力小，靈敏度

20、高，起動時無振動，低速無爬行現(xiàn)象，可精確控制微型進給。 （3）高精度：滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)在運動中升溫小，可預先裝載，消除軸向間隙和螺桿預拉伸，以補償熱伸長，從而可以獲得更高的定位精度，重復定位精度。 （4）高耐久性：對鋼球進行處理，而且經(jīng)過精密磨削，其硬度加大，整個過程的運動是相對滾動的過程，相互之間產(chǎn)生相對于小的磨損，從而可以得到具有高的使用壽命，而且傳動的精度很高。 （5）良好的同步性：由于運動平穩(wěn)，響應速度快，無阻力，無滑差，同時配有多套相同的滾珠絲杠驅(qū)動系統(tǒng)，同時驅(qū)動多個相同零件或裝置，可以獲得良好的同步效果。 （6）高可靠性：相對其他傳動裝置來說，液壓傳動和滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障

21、率相對來說比較低，而且損壞率也是很小，通常情況下，相對其他傳動裝置來說，整體的維護也是比較簡單，只需求一般的潤滑。而且在特殊情況下，可以在沒有潤滑的情況下，也可以正常工作。 （7）無背隙和預載：使用哥特式（哥特式拱形）槽形，軸向間隙可調(diào)節(jié)非常小，還可透光。如果添加適當?shù)念A載，消除軸向間隙，螺桿可以具有更好的剛性，在負載中減少球和螺母，螺桿之間的彈性變形，實現(xiàn)更高的精度。 3.3.4滾珠絲桿螺母的設計計算 滾動絲杠系統(tǒng)傳動的過程中，其中主要受到軸向力，而且螺母和螺釘之間滑動摩擦較大，其中磨損是主要的損壞形式。滾動螺桿的基本尺寸（螺桿的直徑和螺母的高度）一般是由耐磨性條件決定。當在工作的條件

22、下，強制螺桿進行傳動，首先應該檢查螺釘危險的橫截面，以及相應的螺母螺紋的強度，防止塑性變形或斷裂發(fā)生;當在使用的過程中需要自鎖螺絲，首先要檢查其自鎖性能;精密導電螺絲，應檢查剛性，以避免由于傳動精度降低引起的螺距變化引起的力;大直徑螺絲，應檢查其穩(wěn)定性，防止軸向載荷不穩(wěn)定后;還應從臨界速度檢查高速長螺絲，以防止過度的橫向振動。具體設計應根據(jù)傳輸工作類型以及使用的環(huán)境和條件，以及相應的失效形式，所以在設計選擇的過程中選擇不同的設計標準，無需逐項檢查。 1、 Z軸立向絲桿的設計 （1Z軸立向設計的滾珠絲桿螺母副，通過相關(guān)計算，在橫向絲桿的最大軸向載荷為：2000N，支承間距400mm，定位精度

23、為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —動載荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 查閱資料可知，相應的定靜載荷為C02000N，查閱相關(guān)資料可知，使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 本論文設計的絲桿螺距為5，所以查閱相關(guān)資料可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，具體的參數(shù)表3-1所示： 表3-1 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù)

24、 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 式子中符號代表的意思：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）對剛度進行校核，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量

25、 Y向所受牽引力大，故應用Y向參數(shù)計算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以可以計算得到 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故剛度足夠。 （4）穩(wěn)定性驗算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為 式中G——移動部件自重 S——導程（cm） ——逆?zhèn)鲃有?，由于滾珠絲桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟?，因此，一般用正傳動效率代替? N.cm可知110BF004反應式步進

26、電動機帶動絲桿螺母副時不會發(fā)生逆向傳動 （5）軸承的選擇， UCFU203軸承。 Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38 當量負載的計算P=200N可算得軸承壽命 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3 得（h） 所以該軸承適合。 2、 X軸和Y軸橫向絲桿的設計 （1）X軸和Y軸橫向絲桿滾珠絲桿螺母副型號的選擇：首先確定相應的載荷的性質(zhì)以及大小，通過相關(guān)計算可知，橫向絲桿的最大軸向載荷為570N，支承間最大距離為250mm，設計的定位精度為0.001mm 滾珠絲桿的負荷為運動

27、部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —動載荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 額定靜載荷為C0570N 查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 本論文設計的絲桿螺距為5，經(jīng)過查閱相關(guān)資料可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，具體的參數(shù)見表3-2： 表3-2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 16 螺 距

28、 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）進行剛度校核：在滾珠絲杠的工作中，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量

29、 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查閱相關(guān)資料可知， C級精度的絲桿允許誤差10，從而可知設計的剛度足夠。 （4）軸承的選擇：初選6002，工作平穩(wěn)，室溫工作，設計的預期壽命為5000h，其中絲桿正常的工作過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=570N.查手冊可知道2002的基本額定負載Cr=4.32kN,基本額定負載荷Cor=2.50kN Fa/Cor=e=0.2

30、28查表可知道e=0.38 當量負載的計算P=570N可算得軸承壽命 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，6002為深溝球軸承，壽命指數(shù)為=3 得大于5000（h） 所以該軸承適合。 3.3.5滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 1、油潤滑 滾珠絲杠工作中，可以選用滾動軸承礦物油。在特殊的工況下進行工作的時候，通常是在高速的情況下，當選用油潤滑比油脂潤滑更加合理有效， 能夠起到冷卻的作用，從而在工作的過程中，滾珠絲杠的溫度較小。 2、脂潤滑 潤滑脂潤滑的優(yōu)點，是可以長時間補充滾珠絲杠傳動中的潤滑作用?；蛘哒f，在大多數(shù)情況下保存一套額外的潤滑裝置。

31、補充潤滑脂的極限是填充在螺母中的空間體積的一半。使用所有先進的滾動軸承潤滑脂，但要注意潤滑脂制造商的說明和提示。在更換新潤滑脂之前，補充潤滑脂通常在更換舊潤滑脂后半年或一年內(nèi)更換 3、防塵隔離 滾珠絲杠和滾動軸承，如果污垢和異物（碎屑）很快就會磨損，成為損壞的原因。被捕獲時，必須使用保護裝置（折疊式或伸縮式螺絲防塵罩）來完全保護螺桿軸。另外，雖然沒有其他異物，但是當使用刮屑環(huán)時，螺母的兩端都有灰塵。 滾珠絲杠的設計要注意使用的問題： （1）為了提高滾珠絲杠的使用壽命和精度，應通過螺桿軸采用作用在螺母上的接合力，以確保球的均勻力，避免翻轉(zhuǎn)力。 （2）防反轉(zhuǎn)：滾珠絲杠輔助驅(qū)動器效率高，應

32、在電機停電后考慮，由于螺桿反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的部件重量（特別是在傳動時的垂直方向） ，防止反向傳動方式可以使用：斷電自鎖電機，蝸輪，離合器等。 （3）滾珠絲杠在兩端行程中應有行駛保護裝置，防止球體受到?jīng)_擊后沖擊的沖擊精度，甚至造成人身傷害。 （4）防止熱變形：熱變形對精密螺旋驅(qū)動的定位精度有重要影響。熱源不僅是螺桿的摩擦熱，還有其他機械部件產(chǎn)生的熱量，導致螺桿的熱膨脹和伸長。為此，必須分析各種因素的熱源，采用措施來控制熱源，還可以使用預拉伸，強制冷卻來減少螺桿對熱變形的伸長的影響。 （5）螺絲的細長和水平放置，由于軸的重量產(chǎn)生彎曲變形，是影響鉛的累積誤差的因素之一，也是螺母負載不均勻。設計細長螺絲

33、時，請考慮防止或減少自重彎曲變形的措施。 （6）保護和密封，灰塵和雜質(zhì)進入滾道將阻礙滾動體運動平穩(wěn)，加速滾動體和滾道磨損，從而使精密螺旋滾動損失。為此目的需要采取防塵措施。螺母兩端的滾珠絲杠已經(jīng)安裝在防塵環(huán)上，為避免螺絲暴露，還需要選擇螺絲的保護裝置。 （7）合理的潤滑是降低驅(qū)動扭矩，提高傳動效率，延長螺旋的重要部分的輔助壽命，油膜的接觸面也會發(fā)生振動，降低傳動噪音和沖洗灰塵的作用的碎片。所以要注入油脂。螺母上有油孔，用戶可以擰入噴嘴，然后使用其他合適的潤滑。 （8）選擇預壓的權(quán)利，滾珠絲桿廠已根據(jù)預壓力進行了調(diào)整，嚴禁拆下滾珠絲杠的各部件，以免影響其精度。不要敲擊導管，拆下導管，以免引

34、起球堵塞，運行不順暢。 （9）建議使用適合數(shù)控機床的大型接觸軸承，以提高傳動剛度。 （10）內(nèi)圈循環(huán)滾珠絲杠，必須至少使一端的螺紋兩端的球螺紋通過齒，而且外徑均小于螺紋直徑d2，或不能配備堅果。 （11）使用外循環(huán)滾珠絲杠的水平位置，優(yōu)選插管位于螺桿軸線上方。 （12）為了促進螺桿的加工，螺桿的最外周的直徑優(yōu)選為不大于螺桿的外徑d1。[21] 3.4聯(lián)軸器的選擇 本論文設計過程中的聯(lián)軸器選擇，考慮到拆裝以及經(jīng)濟性以及與打印機的特點，選擇使用彈性套住聯(lián)軸器，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)

35、矩 從而可知計算合理可靠。 圖3-5 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖 3.5打印噴頭的結(jié)構(gòu)設計 本論文設計的3D打印機采用的的是雙噴頭機構(gòu)，整個動力裝置是使用伺服電機為噴頭提供動力進行打印。中間傳動裝置是利用齒輪傳動，并且是三個齒輪相互嚙合，中間小齒輪為兩邊大齒輪提供動力，而兩邊的大齒輪分別為兩個噴頭提供主動力，使打印進行。 在設計的過程中，由于兩邊齒輪所受的負載是相同的，所以在設計時只需要設計一個大齒輪和一個小齒輪進行嚙合傳動即可。 表3-3齒輪參數(shù) 項 目 符號 齒輪1 單位 單位 齒 輪2 單位 幾何參數(shù)：

36、 齒數(shù) Z 20 35 法 向 模 數(shù) m n 1.5 毫米 法 向 壓 力 角 αn 20 度 有 效 齒 寬 b 12 毫米 齒 頂 高 系 數(shù) ha* 1 頂 隙 系 數(shù) c* 0.25 標 準 中 心 距 a0 41.2 毫米 中 心 距 a 42 毫米 分 度

37、圓 直 徑 d 30 毫米 52.5 毫米 基 圓 直 徑 d b 28.191 毫米 49.33 毫米 頂 圓 直 徑 d a 33 毫米 57 毫米 根 圓 直 徑 d f 26.25 毫米 50.34 毫米 齒 頂 高 h a 1.452 毫米 2.25 毫米 齒 根 高 h f 1.875 毫米 1.077 毫米 全 齒 高 h t 3.33 毫米

38、 弧 齒 厚 S t 2.356 毫米 2.93 毫米 名 義 轉(zhuǎn) 矩 T 0.0539 N·m 0.09 N·m 名 義 功 率 P 0.02 Kw 0.04 Kw 轉(zhuǎn) 速 n 350 r / min 190 r / min 材 質(zhì) 支 承 形 式 非對稱支承 第四章 FDM型雙噴頭3D打印機三維模型的建立 4.1 Solidworks軟件概述 Solidwor

39、ks是Solidworks公司發(fā)布的3D機械設計軟件，可以很大程度上釋放機械、模具、消費品設計師們的創(chuàng)造力，而且Solidworks是一款比較好學，容易上手的三維軟件。界面比較新穎，是用戶熟悉的Windows圖形界面，便于操作和記憶，廣泛應用于機械、汽車和航空領域。 Solidworks軟件中主要有三大模塊，分別是零件、裝配和工程圖。（1）零件：其中零件模塊中主要包括草圖設計、零件設計、曲面設計鈑金件設計以及模具設計模塊 。而在零件設計中主要有實體建模、曲面建模、模具設計、鈑金件設計以及焊接件設計。（2）裝配：其中裝配是將設計好的零件集中在一起，完成相應的工作，裝配過程中可以修改零件的相關(guān)特

40、征，在Solidworks軟件中會死非常方便的，而且可以觀測相關(guān)部件的運動以及間隙檢查。（3）工程圖：工程圖是從三維輸出到二維的一個過程，在Solidworks可以完全自主生成工程圖，以及相應尺寸的標注與修改，可以交換不同零件的位置，以及獨特的工程圖模型，能夠建立相關(guān)的剖視圖、而且可以建立圖層模型。 Solidworks軟件能夠獨立的完成響應三維和二維圖紙的建立，能夠滿足廣大機械設計師的需求，能夠達到事半功倍的效果。[22][23][24] 4.2零部件三維模型的建立 4.2.1電動機模型的建立 （1）首先建立“零件”模型，以上視基準面為草繪基準面進行草圖設計。 （2）電機和減速機實

41、體的建立主要是通過特征命令拉伸、剪切和倒角建立三維模型如圖4-1所示。 圖4-1電動機模型 4.2.2絲杠模型的建立 （1）首先建立“零件”模型，以上視基準面為草繪基準面進行草圖設計。 （2）然后對草圖進行拉伸，然后利用插入螺旋線，然后利用掃描切除命令可以得到相應的滾珠絲杠的模型和絲杠螺母的模型以及導向桿的模型。 圖4-2 滾珠絲杠模型 圖4-3 滾珠絲杠模型 圖4-4導向桿模型 4.2.3聯(lián)軸器以及導軌模型的建立 （1）首先建立“零件”模型，以上視基準面為草繪基準面進行草圖設計。 （2）過特征命令拉伸、剪切和倒角建立三維模型。 圖4-5 聯(lián)軸器

42、 圖4-6 導軌模型的建立 4.3整體模型的裝配 裝配過程： （1）新建裝配體文件； （2）然后添加相應的零部件進行裝配。 圖4-7 裝配模型的建立 第五章 結(jié)論與展望 論文的書寫和FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設計已經(jīng)完成。大學也即將結(jié)束。從剛開始接觸設計FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的一頭茫然，到完成FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設計畢業(yè)論文的設計，從當初的看到論文題目找不到出發(fā)點，從不斷的學習和問知，查閱相關(guān)資料，整個設計思路映入頭腦，整個設計過程有辛酸，也有喜悅。 剛接觸課題的時候，我在網(wǎng)上和學校圖書館搜集資料，查閱大量的參考文獻， 通過文獻的閱讀，我

43、也學習到了很多知識，加快完成了畢業(yè)設計的進度。 FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設計展望 （1）FDM原理的雙噴頭3D磁體打印機的設計的相關(guān)零件的布置應該更加合理，體積更小，重量更輕。 （2）可以考慮加入相應編程程序，能夠自主進行打印，完成智能化設計。 （3）傳輸設計中，添加多種變速器，能夠無極變速，操作方便。 致謝 時光如白駒過隙，大學生活即將結(jié)束。經(jīng)歷本科畢業(yè)論文的洗禮，自己收獲了很多，收獲了很多。 首先，我要深深感謝我指導老師。他是一個很好的老師，為人謙和，平易近人，同時也是一名很有責任心的老師。在論文的選題、搜集資料和寫作階段，老師都給予了我很大的指導和支持

44、。在論文的寫作過程中，每當我有所疑問，老師總會放下繁忙的工作，不厭其煩地指點我。在我的畢業(yè)設計遭遇瓶頸的時候，老師總能提出許多中肯的指導意見。 其次，我還要感謝學院的其他老師。正是因為有了他們嚴格、無私、高質(zhì)量的教導，才讓我能在大學這幾年迅速成長。同時也感謝母校，哺育了我兩年的地方，我夢想起飛的地方，感恩生命中曾有她的培育，讓我從生澀褪去浮華；感恩路途中有她的鼓舞，讓我從低迷轉(zhuǎn)向高昂。 更重要的，我要感謝我的家人，雖然離開家，在外求學，很少和他們在一起，只是通過幾個電話簡單的問候，但我知道，在未來不管我走到哪里，他們永遠在那里注視著我，等待著我，祝福著我，有他們在的地方，是我永遠的家。

45、最后我要感謝參與我論文答辯和審閱的各位老師，他們給了我一個審視四年來學習成果的機會，讓我能夠明確今后的發(fā)展方向，走好以后的科研學習道路。我會珍惜這些貴的財富，努力提升自己，走出屬于自己的一片天。 參考文獻 [1] 張楠，李飛. 3D打印技術(shù)的發(fā)展與應用對未來產(chǎn)品設計的影響[J].河北石家莊：河北科技大學藝術(shù)學院，2013，30（7）:97-99. [2] 張永，周天瑞，徐春暉.熔融沉積快速成型工藝成型精度的影響因素及對策[J]，南昌大學學報，2007，29（3）：252-256. [3] 王瑞玲.3D打印機設計的初步分析[D].黑龍江：黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院. [4]成大先.

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