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基于3D打印技术的空间槽轮机构的研究与模型制作

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基于3D打印技术的空间槽轮机构的研究与模型制作
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[摘要] 随着机械工业化的发展,空间槽轮机构在各行各业中的实际生产中广泛应用。本文主要介绍了一种基于传统空间槽轮机构的创新设计、研究及制作,基于UG・NX的三维建模和设计,并应用3D打印技术的加工制作来进行阐述,设计并改进提出的创新方案,然后进行方案可行性验证,以期该创新机构具备冲击和振动更小、磨损更低、运行更平稳、耐用性更强,具有更加优异的性能。

[关键词] 空间槽轮;三维建模;运动仿真;3D打印

1 引言

槽轮机构是机械传动在当今社会中应用最为广泛的传动装置之一,它具有构造简单、制造容易、工作可靠和机械效率高等特点。本文所研究的空间槽轮机构主要是由一个球面槽轮和一个主动轴曲柄拨销以及支架所组成的机构,当主动曲柄轴作等速转动时,从动球面槽轮轴呈间歇分度运动规律,它不仅能较平稳地,间歇进行转位,而且高效率地将两相交轴之间进行间歇传动。这种典型的间歇运动机构,在实际生产中用于包装机械、自动化生产线及某些自动机构中,以实现分度转位和间歇运动。本文介绍设计以曲柄拨销轴为主动轴,驱动球面槽轮的空间槽轮机构,并在UG・NX软件中进行三维建模和运动仿真,并运用3D打印技术加工制作完成。

2 传动原理及创新设计

如图1所示,这一机构在运动时,主动拨轮和拨销是主动件,从动槽轮是从动件。主动件以恒定的角速度做连续回转,从动件以一动一停的周期性运动做间歇回转。在拨销和槽轮尚未啮合时,槽轮静止不动;拨销刚刚进入槽轮径向槽时,槽轮的锁止弧和拨轮上的锁止弧马上处于脱离状态,槽轮因拨销的作用而转动;在主动件的拨销离开槽轮从动件的径向槽时,槽轮的锁止弧和拨轮的锁止弧又互相卡住,槽轮停止运动。一动一停,这便是空间槽轮机构间歇运动的一个周期。此结构实际为两构件的球面机构,无论槽数多少,槽轮每完成一次运动,拨销都要转过180°。也就是说空间槽轮机构的运动与停歇的时间比为1:1。而平面槽轮机构的动停比永远小于1:1。

拨盘以等角速度转动,当传动销刚进入轮槽的瞬间,不起传动作用,也无冲击。但随传动销的转动,便会产生驱动槽轮的分力。所以在传动过程中,存在不平衡性。但当槽数较多(Z≥8)时,平衡性较好。

空间槽轮机构以结构简单、工作较为可靠等特点,在自动机械中被广泛采用,但该机构也存在固有缺陷,即拨销进入和退出槽轮瞬时,槽轮的角速度为零,但是角加速度不为零,存在柔性冲击,而且角加速度峰值偏高,因而引起噪声和振动,限制了机器速度和定位精度的提高。

针对以上几点问题,我们选用ABS材料进行3D打印,ABS塑料原料是世界上产量最大的通用工程塑料,其为浅黄色粒状或粉状不透明树脂,具有优异的耐冲击性、良好的低温性能和耐化学药品性、尺寸稳定性好、表面光泽度好、容易涂装和着色。由于ABS具有优良的综合物理和机械性能,极好的低温抗冲击性能。尺寸稳定性、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好,并兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。

(3) 电性能:ABS塑料原料在宽广的频率范围内有良好的电绝缘性能,而且很少受温度或湿度的影响。

(4) 耐化学品性能:ABS树脂耐化学药品性能较好,几乎不受稀酸、稀碱及盐类的影响,但能溶于酮、醛、酯和卤代烃中;不溶于乙醇等大部分醇类,但在甲醇中数小时就软化;与烃类溶剂长期接触会溶涨;ABS树脂在应力作用下其表面受醋酸、植物油等化学试剂的侵蚀会产生应力开裂。

通过文献可知,槽轮机构的拨轮角速度恒定的时候,槽轮的角加速度和角速度大小和槽数的多少有一定关系。所以增加槽数也可增加稳定性。而且相较于平面槽轮机构具有以下几点优势:空间槽轮机构的运动特性及动力特性均优于平面槽轮机构;在相同的阻力矩条件下驱动力矩比平面槽轮机构小;造价低廉。

综上所述,以ABS为主体材料进行空间槽轮机构的3D打印,完全符合设计要求,而且这种材料可以有效地降低柔性冲击和噪声、振动等缺陷的影响,并提高一定的定位精度。而且在实际应用中,在设计要求的允许范围内,尽可能地增加轮槽槽数,也可以提高一定的稳定性。所以ABS为主体材料的3D打印的空间槽轮机构在一些非极端恶劣的环境中可以完全胜任工作。

3 UG・NX建模设计

本项目主要运用UG・NX8.5进行三维建模与运动仿真,以下介绍整个装置中的部分主要零部件机构的建模,以及整体装配的最终状态。

(1) 球面槽轮建模。球面槽轮是整个装置的主体部分,一个抽壳后的半球,其上有4个轮槽;以及轮槽间的4个定位弧,起到锁止球面槽轮作用,与主动轴上的定位圆弧相配合以达到良好的缓冲作用。

(2) 主动轴曲柄拨销建模。在拨销边缘处倒角,使其平稳柔和地与球面槽轮轮槽接触。

(3) 整体机架建模。将主体部件安置于其上,使整体装置更平稳。

4 3D打印技术的加工制作

空间槽轮机构的设计加工,3D打印设备采用的是国产品牌太尔时代的UP!系列中的便携式桌面3D打印设备。配合其配套的UP软件进行模型的打印预览和参数设置。如图2所示。使用ABS材质作为主体材质和支撑材料,该机型的打印精度可达到0.15mm,逐层叠加的方式打印,打印完成后再去除支撑材料。

5 结论

通过本文的介绍,这种通过3D打印技术的研究设计是可行的,其具备运行平稳,耐用性强,具有更加优异的性能。在实际应用中是可以发挥重要作用的,稍加改善便可以应用到各种机械传动的加工环节。加工制作实物后,基本满足设计要求,运行结果令人满意。我们能希望通过此次的创新设计,使其成为一个更加稳定可靠的工作部件,为更多的生产加工线提供更好的部件选择,在今后的发展中得到更切实的应用实践。

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【摘 要】本文通过运用流体力学理论,推导出采场气体流动、瓦斯在采场中的动力弥散、边界区域条件三个方程,建立起基于采空区非稳态瓦斯的模型。在采空区通过埋设束管的方式收集采样参数数据,利用计算机建立的模型对数据进行处理,模......
地铁空间的艺术制作阐述
发布时间:2013-12-17
地铁空间的艺术制作阐述 地铁空间的艺术制作阐述 :艺术试论 美的追求与人的解放 我对美学方法、学科定位及审美价地铁空间的艺术制作阐述 精 品 源自中 考备 战 通道空间 通道是进出地铁站内部的喉颈,也是乘客可以......
基于虚拟现实技术的多维信息空间探析
发布时间:2022-12-23
基于虚拟现实技术的多维信息空间探析 基于虚拟现实技术的多维信息空间探析 基于虚拟现实技术的多维信息空间探析 文 章 来 源 自 3 e du教 育网 本文提出了虚拟环境之下,构造以人为本的多维信息空间,阐述了多维信息空间的......
农田节水技术的模式类型与推广机制
发布时间:2022-12-17
一、我国农田耕作和农艺节水的主要技术类型 水利是农业的命脉。随着农业用水的日益紧缺和农业干旱形势的连年加剧,解决我国农业用水不足和传统农业灌溉用水浪费的问题已刻不容缓,发展节水灌溉迫在眉睫,势在必行。农业发展一靠科技......
基于高层吊装钢结构技术的研究
发布时间:2023-05-12
摘要:钢结构工程因其具有质量轻、抗震效果及塑性韧性好、强度高、施工方便快捷、利用空间大且经济适用等特点,被广泛利用于企业大跨度厂房及跨度较大的公共建筑上。钢结构工程的施工质量直接影响工程建筑结构及使用安全,为确保工程......
探究3D打印背景下专利产品修理与再造的区分标准
发布时间:2022-08-27
作为新兴的制造技术,3D打印不仅对传统制造模式产生了巨大的冲击,同时也深刻地影响着建立在传统制造模式之上现行的专利制度,尤其对专利权保护提出了新的难题。相比传统的制造方法,在3D打印背景下,3D打印用户通过3D打印机对CAD文档进行打印就可以将受专利权保护的产品打印出来,工序简单,容易操作,制造侵权物的成本大大降低。与打印整个专利产品相类似,3D打印用户打印专利产品的零部件也显得相对简单,在此基础.........
基于支持向量机的网络参数模型研究
发布时间:2015-09-11
摘 要: 使用模糊层次分析法对支持向量机的两个参数进行寻优,并用寻找到的最优参数训练支持向量机,建立网络参数模型。首先使用模糊层次分析法对支持向量机两个参数进行寻优,然后用寻找到的最优参数训练支持向量机,最后建立预测模......
小议3D打印视野下的商标侵权认定
发布时间:2022-12-11
3D打印,又称增材制造,是一种根据3D产品设计图数字模型,使用金属、塑料、陶瓷等多种材料,通过精密控制的成型设备逐层堆积制造出产品的新技术。3D打印促进了产品设计的民主化和产品制造的社会化,与此同时也使得知识产权制度面临新的......
基于zigbee技术在矿井下节点切换机制的研究
发布时间:2022-07-24
摘 要:节点接入切换机制和路由技术是井下定位系统的关键技术。根据矿井环境的特点,改进移动节点入网接入方式,提出移动节点地址分配的新方案。该方案中移动节点的地址不由协调器分配,在入井前由程序直接设定,且不随位置的移动而改......
基于Probit模型对大学生考研动机的实证研究
发布时间:2016-01-05
[摘要]大学生考研不但关系到大学生的人生轨迹,还关系到我国人力资本的质量以及经济的发展。文章根据2015年3月对重庆大学生考研原因的问卷调查结果,利用Probit模型对问卷调查得到的数据进行了分析。经过研究,得到了影响大学生考研与......
基于对象数据模型的信息管理系统结构设计技术探究
发布时间:2023-01-18
一、基于对象数据模型的建立 面向对象的数据库模型时比较常见的信息系统方法之一,这种方法与人联系紧密,主要通过对人的思维习惯进行模拟,使软件开发的过程和方法最大限度的与人们解决现实问题,认识所处世界的过程和方法接近,用......
硅基周期槽结构的刻蚀工艺研究
发布时间:2022-12-28
摘要: 针对微电子机械系统(MEMS)湿法槽刻蚀技术,基于硅材料各向异性腐蚀特性研究了硅基周期槽的湿法刻蚀工艺,得出了优化的光刻参数。通过对比实验详细分析了搅拌在腐蚀过程中起到的重要作用,实验结果显示,搅拌可以增加腐蚀溶液......
基于时间记忆的网络舆情意见交互模型研究
发布时间:2022-07-22
〔摘要〕如何设计更符合实际情况的意见交互模型,使仿真研究结果更具真实性,是网络舆情仿真研究的核心问题。目前针对意见交互过程的多数研究仅考虑了邻居对意见形成的影响,忽略了以往符合遗忘规律的历史时刻个体意见态度对当前意见......
民间美术造型拼布装饰画制作艺术研究
发布时间:2022-12-08
【摘 要】分析民间美术造型拼布装饰画的艺术价值,介绍民间美术造型拼布装饰画的主要材料和配色技法,并提出民间美术造型拼布装饰画的制作工艺,以促进民间美术造型拼布装饰画的再设计,实现这一艺术的不断传承、发展、创意、创新。 ......
计算机音乐制作技术研究
发布时间:2022-09-24
计算机音乐制作技术研究 计算机音乐制作技术研究 计算机音乐制作技术研究 文章来自 一、MIDI的基本概念 MIDI的全称是MusicalInstrumentDigitalInterface,也就是数字化乐器接口的意思,在1983年8月,各国主要的电子乐器制造商......
3D打印对物流产业的影响及应对策略
发布时间:2023-03-21
一、引言 3D打印(Three dim ensional printing, 3D printing),也称为增材制造(Additive manufacturing),起源于美国,属于快速成形技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状塑料或金属等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的......
基于VAR模型的M2与GDP关系实证研究
发布时间:2019-10-20
摘要:近年来,随着我国经济不断的增长,广义货币供应量也在逐年的攀上新的高峰,今年的三月份更是突破了100万亿的大关,那么研究广义货币供应量与经济发展之间的相互关系也就变得很重要。选取1998年1月份至2012年3月份中国广义货币供应量和GDP的月度数据作为样本数据,通过建立VAR模型,运用协整检验、脉冲响应函数和方差分解等分析方法,对M2对于GDP发展的影响进行分析。关键词:M2;GDP;VAR模.........
城市大型社区商业空间布局模式研究
发布时间:2022-07-31
摘要:掌握我国社区商业的当前状况和发展途径,有利于推动社区商业合理化进程,进而造就居民舒适便捷、企业盈利发展、社区和谐宜居几方共盈的理想局面,也有利于提升城市社区商业整体水平。按坐落形态,城市社区商业的空间布局模式可......
浅谈基于构件的软件工程技术研究
发布时间:2016-12-28
信息时代的到来,人们对于电子产品的依赖性越来越大,同样电子产品对于人们的工作也起到了至关重要的作用。而软件对于电子产品的性能起着决定性的作用,而软件工程存在的目的就是为了解决软件在运行过程中可能会出现的问题。所以笔者对......
现代技术在齿轮制造中的发展与应用研究
发布时间:2022-11-13
【摘要】经济的发展以及科技的进步使得齿轮制造领域在原有的基础上得到了很大的发展。同时,齿轮制造领域的发展也为我国经济的发展做出了巨大的贡献。随着人们对于齿轮制造领域的重视,齿轮制造中的各项技术也得到了提高,尤其是现代......
基于三层交换技术实现VLAN间通信的研究
发布时间:2023-03-02
摘要:现代的企业网络,VLAN与三层交换技术得到了广泛的应用。本文主要阐述了VLAN的概念、原理与划分方法,最后通过一个实例来配置二、三层交换机。 关键词:VLAN;三层交换 1.引言 21世纪是一个信息化高速发展的社会,企业网的......
基于合作发展的教师教育模型的构建
发布时间:2013-12-18
" 论文关键词:教师教育 合作发展 专业成长 论文摘要:在高师院校与中小学校的合作基础上,构建教师教育的操作模型,整合利用现有资源,通过学校间的课程资源、教育教学理念等方面的深层交流合作,使得合作组织的教师包括师范生能......
能力结构与经济合作的关系模型研究
发布时间:2014-01-07
【摘要】基于贸易引力模型、相互依赖 理论 以及“支配—依附”理论,本文 研究 了能力结构与区域 经济 合作的关系模型,通过对 中国 地区能力结构的差异 分析 和东亚其它国家能力结构的评价,说明东亚经济合作是分层次的,中国参与有......
浅谈基于OPC技术的上位机与S7-300的通信研究
发布时间:2016-10-28
1概述 在工业自动化控制领域,采用PC作为上位机进行监控,以PLC控制现场设备是较常见的系统构建方式。因此,如何解决上位机与PLC之间的实时通信是自动化控制系统设计开发的重点之一。开放式过程控制(OPC)技术是一种过程控制领域非常流......
基于虚拟现实技术的3D智慧校园设计与实现
发布时间:2022-09-24
摘 要: 以上海海洋大学为例,基于虚拟现实技术设计出与现实校园相近逼真的虚拟环境,用户通过计算机的操控与该虚拟环境进行交互,实现对智慧校园的控制。利用Auto Maya、Photoshop、Illustrator等建模、美化软件,进行校园建筑数据获......
基于PLC技术的电气控制应用研究
发布时间:2023-03-06
摘要:无论是过去的手工控制到自动控制,甚至在不久将来智能控制,控制系统都将离不开PLC技术,尤其是电气控制。电气行业得以迅速稳定的发展在很大程度上,得益于电气控制与PLC技术相互融合与应用。文章分析其技术及问题,探讨其应用......
探究基于BIM技术的暖通空调安装
发布时间:2023-01-24
引言BIM技术在暖通空调施工的应用,有效的提高了设备安装的效率和质量,但是,暖通工程施工比较复杂,对于施工人员的技术要求相对较高,为了能够实现资源的合理优化,保障施工质量,从暖通空调施工阶段开始就应该引入BIM技术,施工过程中,要充分结合暖通工程实际情况,针对给排水管道、电气桥架、及消防等管道的布置进行二次深化设计,碰撞试验,这样才能够保障工程施工质量,提高设备运行的可靠性。一、工程案例昆山某商厦.........
基于SECI模型的教师培训模式研究
发布时间:2022-11-07
摘要:目前研究教师培训的文章很多,但以经验总结居多,缺乏理论的支撑与深入本质的分析。理论支撑不足,导致教师培训的研究处于经验总结阶段,未深入到教师培训的本质――知识的整合与再生层面。通过理论的支撑寻找教师培训的本质与科学的培训模型建构,可为教师培训的训前模式设计、训中监督及训后评价提供科学依据。关键词:培训模式SECI模型显性知识隐形知识转化目前我国各地教师培训水平参差不齐,主要存在不重视训前需求.........
信息技术课程基于“翻转课堂+工作坊”的新型混合式教学模式研究
发布时间:2022-10-11
摘要:本文首先对翻转课堂、工作坊两种教学模式作简要介绍,结合职业教育中计算机类课程的教学发展的必然趋势,经过探讨分析了两种新型教学模式相结合在实际教学中的应用。为新教学模式引入中职教育,对计算机类课程教学改革与发展有积极和重要的意义。关键词:翻转课堂;工作坊;慕课;混合式教学模式中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2018)09-0148-02传统教学手段在当今这个科.........
研究BIM技术在展示空间设计中的应用
发布时间:2023-05-24
1引言伴随着计算机技术、网络技术的飞速发展,人类已经进入信息化社会,传统的生产技术已经很难满足当下的需求,各个行业都面临着数字化、信息化改造与升级的问题,而建筑行业在国民经济和民生中所占据的重要的地位和作用,必然对建筑设计行业提出了更高的要求,正是在这样的背景下,产生了基于设计信息化、智能化的BIM技术。而展示空间设计作为建筑设计的重要组成部分,与建筑设计有着千丝万缕的关联,那么,如何将建筑设计中.........
基于变频技术的煤矿机电设备研究
发布时间:2023-04-14
摘 要:随着科技水平逐步更新,自动化控制、电子化技术、信息化技术以及计算机技术不断应用到煤矿开采中,煤矿的机电设备的生产技术水平不断提升。将煤矿机电设备中应用变频技术能够提升煤矿生产效率,实现煤炭开采中资源的节约,使生......
基于网络体感游戏空间技术的京剧传播分析
发布时间:2016-05-26
京剧是中国五大戏曲剧种之一,在中国数百种地方戏曲中,京剧是流传最为广泛、影响最为深远的剧种,也是演绎、传播中国传统文化的重要媒介,被视为中国的国粹,并于 2010 年 11 月17 日被列入 人类非物质文化遗产代表作名录,成为非物质......
轮滑课技术教学研究
发布时间:2022-10-08
  我国轮滑课教学的主要任务是:在有限的课堂时间内教会学生掌握基本的轮滑技巧,了解轮滑的相关知识和技能,同时提高学生的耐力、灵敏度、.........
基于JYPLS和局部模型技术的过程监测
发布时间:2023-07-27
【摘 要】过程监测是保证生产安全、稳定运行的一个非常重要的措施,本文针对新的生产过程投运初期的过程监测问题提出应对策略。首先,针对过程建模缺少运行数据的问题,利用相似过程的运行数据弥补新过程信息不足,采用JYPLS信息迁移......
论述大跨度空间的钢结构施工技术
发布时间:2023-03-24
摘要:建筑行业发展要人为之惊叹,技术的不断革新,新材料的不断涌现许多原来只能在纸上呈现的建筑如今都变成了建筑实体。人们对建筑的认知程度提高了,对于建筑也提出了更多的要求。目前土质资源紧张,环境污染破坏严重情势下,设计......
轮岗制度对动态能力提升的作用机制研究
发布时间:2015-08-11
摘要:随着外部竞争的加剧,组织面临外部环境的不确定性增加,组织需要提高动态能力,本文探讨了轮岗制度和动态能力之间的关系。研究表明轮岗制度对提升组织动态能力有促进作用,这也为人力资源管理实践活动带来启示。 关键词:轮岗......