基于解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、作為快速成形領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，3D打印技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械、材料科學(xué)等多種先進(jìn)技術(shù)，使產(chǎn)品大大縮短了加工周期，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域。然而目前3D打印設(shè)備普遍采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因而存在打印精度差、速度低等問(wèn)題，給3D打印機(jī)的推廣帶來(lái)了一定的困難。3D打印機(jī)的主體為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)是影響3D打印質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。為此，本文以3D打印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)來(lái)展開(kāi)研究，旨在改善現(xiàn)有3D打印設(shè)備在本體結(jié)

2、構(gòu)上存在的問(wèn)題。
　　通過(guò)對(duì)FDM工藝3D打印機(jī)工作機(jī)理的分析，闡述3D打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理，從結(jié)構(gòu)和功能上指出現(xiàn)有3D打印機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不足之處，總結(jié)影響3D打印精度和速度的因素，提出解耦并聯(lián)3D打印機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法。對(duì)比耦合與解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，選取3-CUR解耦并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為3D打印機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
　　對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到機(jī)構(gòu)輸入與輸出之間的映射關(guān)系，應(yīng)用機(jī)構(gòu)的輸入輸出微分關(guān)系，建立機(jī)構(gòu)輸入輸出的誤差模型，分析機(jī)構(gòu)

3、的定位精度。以靈巧度為指標(biāo)優(yōu)化機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度，以打印空間為目標(biāo)，基于機(jī)構(gòu)參數(shù)性能圖譜和遺傳算法優(yōu)化機(jī)構(gòu)參數(shù)。
　　采用牛頓歐拉方法建立機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，基于給定軌跡利用Adams軟件對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證。在不考慮構(gòu)件質(zhì)量的情況下，動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)模型，利用maple軟件得到機(jī)構(gòu)的靜力全解，利用MATLAB軟件繪制機(jī)構(gòu)各支鏈約束力、力矩在給定工況下的變化曲線，分析機(jī)構(gòu)的受力特性。采用虛設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)副法，建立動(dòng)平臺(tái)變形與六維外載荷的映