并联臂式3d打印机机构设计与研究

《并联臂式3d打印机机构设计与研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、并联臂式3D打印机机构设计与研究　　摘要：文章针对并联臂式3D打印机机构展开研究，主要目标是研究一种便携式可伸缩的并联臂式3D打印机机构。在传统3D打印机的基础上提出并联臂式虚拟轴设计方案，构造一种新型3D打印机的机构，并将其作为3D打印机运行的本体机构。　　关键词：便携式；并联臂式；可伸缩；3D打印机；机构设计文献标识码：A　　中图分类号：TP334文章编号：1009-2374（2016）33-0005-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.003　　1概述　　3D打印在国内外是一个新型领域，具有巨大的市

2、场竞争力，不再是依赖于传统的工艺技术，而是根据设计出的产品模型，打印出想要的实体模型，不需要过多的人力物力就能制造出产品。　　本文所设计的3D打印机最新奇的地方在于它的Z轴设计。机器不再采用固定长度的支撑架，而是将带有出料器和喷头的打印机安置在3条可伸缩的套筒伸缩器上，这样的设计使得打印机的整体体积不再受限于构建空间的体积，而能在不使用的时候将打印机收缩成仅有一个公事包的大小。　　本文研究的并联臂式3D打印机实现了可伸缩功能，当开展工作时，结构展开的工作尺寸为818×506×450，打印完成之后，结构收缩后，其尺寸为481×347×6350，大大减

3、小机体体积，携带存放方便。在提供足够大的构建空间的同时，能够根据工作需要自动伸展收缩机构，在不影响甚至是改进设备功能的情况下，改进机体结构，实现可伸缩，便于携带，提供设备性能。　　2整体方案设计　　本论文所研究的并联臂式3D打印机为DELTA机构的一种，从结构形式上来看与StarLike并联机构、Tsai并联机构相同，属于3自由度的三维纯移动机构。同大部分的并联臂式3D打印机构一样，它主要由三角支撑架机构、并联臂传动机构、送料机构、打印头和平台组件组成。原先的三角支撑架结构是刚性的，不可伸缩，通过优化改良，将三角支撑架机构设计成可伸缩式机架，其设计

4、方案如图1所示。这样的设计方案使3D打印机框架本体所能适应的空间维度更加广阔，也使打印机适应各种大小零件的打印。三角结构框架的改进达到了伸缩式的目的，使机构本身的灵活性更为突显。6　　本设计方案：利用三个滑块分别在三根直线滑轨上是移动，带动并联臂运动，从而形成对X、Y、Z三个运动方向的控制，并联臂传动机构还包括动力机构，动力机构包括步进电机和同步带，步进电机通过同步带带动滑块在直线滑轨上上下移动。由此顺序的连接，使整个传动机构形成一个整体，保证了运动的可靠稳定，为确保打印精度奠定了坚实基础。步进电机型号为42HS8401，同步带型号为2GT-6。送

5、料机构置于三角支撑架结构的上端，打印头设置在可伸缩式机架内部，通过并联臂传动机构与可伸缩式机架连接，送料机与打印头之间通过送料管连通，平台组件设置在可伸缩式机架底部。自上而下的合理布置使打印机本身的各机构清晰明了，为打印机构提供了一种快捷有效的生产方式。　　在产品优化及功能开发中，产品在平台组件上增设了一个小小的零件――便携把手，安装这一零件是为了达到便携的目的。在不影响机构整体设计，同时又要做到不干涉3D打印机正常工作且不影响其美观的前提下，将便携把手安装在打印平台的底部，利用它来提起整个机器就会方便多了。　　3功能组件1――可伸缩部件设计　　在

6、打印相对较大的零件时，我们也需要足够大的3D打印机进行打印，以满足零件本身的空间要求。如果设计一台能够满足较大零件生产的机器，那么它的占地面积势必会很大，在不需要其工作时，它所占的空间就浪费了。为了避免这样的情况，也为并联臂3D打印机更加灵活，本项目设计了一款可伸缩的打印机框架结构。其特点在于三角支撑架的横向及纵向皆可通过调节伸缩，这样的设计使其在使用过程中适应性更强、更方便携带。　　图1所示的是缩小到最小状态的三角结构框架。可伸缩式机架为角件和伸缩杆构成的框架结构，角件包括三个上支撑角件和三个下支撑角件，三条伸缩杆呈三角形平行排列，每条伸缩杆的上

7、下两端分别与一个上支撑角件和一个下支撑角件固定连接，三个上支撑角件通过三条伸缩杆相连，构成三角形结构，作为可伸缩式机架的顶部，三个下支撑角件通过三条伸缩杆相连，构成三角形结构，作为可伸缩6式机架的底部。伸缩杆包括支撑杆套、支撑杆、直线轴承和轴承座，支撑杆套的一端固定在角件上，另一端通过直线轴承和轴承座与支撑杆的一端连接，支撑杆的另一端固定在另一角件上，轴承座上还设有锁紧螺钉座，锁紧螺钉座上设有锁紧螺钉，锁紧螺钉用于锁紧伸缩杆，固定其长度。　　支撑杆分别通过直线轴承伸入到对应的支撑杆套中，支撑杆是活动件，当支撑杆伸长或缩短时，通过设置在锁紧螺钉座上的

8、锁紧螺钉进行锁紧，使上方三根杆固定不动，形成首尾相接的三角形。下方结构相同，上下一致动作，便可实现水平方向上的伸缩。垂直方