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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)編編 號(hào)號(hào)本本科科生生畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（ 論論文文 ）題目：題目：自行式食品 3D 打印機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械工程機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械工程 專業(yè)學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 金思宇 指導(dǎo)教師 張超鋒 副教授 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)二一七年六月精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)設(shè)計(jì)總說(shuō)明設(shè)計(jì)總說(shuō)明本課題來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，3d 打印技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了許多人的視線中來(lái)，其中，食品 3d打印技術(shù)，這 3d 打印技術(shù)的一員，也在慢慢的前進(jìn)發(fā)展，現(xiàn)如今，食品 3d 打印技術(shù)還沒(méi)有真的意義上的普及，許多食品制造業(yè)還在用傳統(tǒng)的食品加工技

2、術(shù)，而新生代人們對(duì)于新興技術(shù)的欲望是非常強(qiáng)烈的，現(xiàn)如今，已經(jīng)有越來(lái)越多的食品 3d 打印設(shè)備逐漸的走進(jìn)了人們的眼中，豐富了人們的視野，也是今后食品發(fā)展的一大趨勢(shì)，為以后的食品制造業(yè)，創(chuàng)立了一個(gè)新的方向，也是食品制造，走向營(yíng)養(yǎng)化，健康化，美觀化的一個(gè)新的起點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)基于食品 3d 打印機(jī)與自行式機(jī)器人所相結(jié)合，制造出符合 21 世紀(jì)的社會(huì)中的新產(chǎn)品，能夠使該自行式食品 3d 打印機(jī)器人能夠符合人們的需求，滿足人們?nèi)粘Ｊ褂闷渲圃?3d 打印食品的需求。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容，基于實(shí)際，大體分為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和擠出裝置的設(shè)計(jì)，基于食品 3d 打印機(jī)的基本參數(shù)完成對(duì)自行式食品 3d 打印機(jī)器人的設(shè)計(jì)計(jì)算，畫出相應(yīng)裝

3、配圖，零件圖，設(shè)計(jì)出重要零件并計(jì)算重要零件的尺寸。然后，對(duì)說(shuō)明書進(jìn)行撰寫修繕，完善圖紙工作，并對(duì)即將到來(lái)的答辯進(jìn)行準(zhǔn)備。本設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求：1.完成一篇 8000 到 10000 字符的關(guān)于食品 3d 打印的國(guó)外文獻(xiàn)2.在相關(guān)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，通過(guò)在企業(yè)學(xué)到的知識(shí)來(lái)充實(shí)自己，使自己在實(shí)際的生產(chǎn)中完善自己關(guān)于機(jī)械方面的知識(shí)，同時(shí)，完成相關(guān)的實(shí)習(xí)報(bào)告，書寫自己關(guān)于生產(chǎn)實(shí)習(xí)的心得。3.收集關(guān)于食品 3d 打印方面的書籍與資料，提高自己對(duì)食品 3d 打印方面的了解，并撰寫開(kāi)題報(bào)告，完成自行式食品 3d 打印機(jī)器人的設(shè)計(jì)的前期工作。4.完成自行式食品 3d 打印機(jī)器人圖紙的繪制，裝配圖和零件圖要求機(jī)構(gòu)合

4、理，視圖正確，標(biāo)注得當(dāng)。5.完成最終的設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫工作，要求計(jì)算部分正確完整，文字?jǐn)⑹鰷?zhǔn)確，格式工整，圖，表等清楚詳細(xì)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:食品，食品，3d 打印，自行式機(jī)器人打印，自行式機(jī)器人精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)ABSTRACTThis topic comes from the actual industrial productionWith the progress of the times and the development of 3d printing technology has entered the line of sight of many people

5、, of which, one of the 3d printing technology, is also slowly moving forward, now, food 3d Printing technology has not really sense the popularity of many food manufacturing industry is still using the traditional food processing technology, and the new generation of peoples desire for emerging tech

6、nology is very strong, and now, there have been more and more food 3d Printing equipment gradually into the eyes of people, enrich the peoples vision, but also a major trend in the future development of food for the future of food manufacturing, the creation of a new direction, but also food manufac

7、turing, nutrition, health A new starting point for beauty. This design is based on the combination of food 3d printers and self-propelled robots to create new products in line with the 21st century society, enabling the self-propelled food 3d print robots to meet peoples needs and meet peoples daily

8、 use. Food demand. The design content, based on the actual, roughly divided into the design of the drive system and extrusion device, based on the basic parameters of food 3d printer to complete the design of self-propelled food 3d print robot calculation, draw the corresponding assembly drawings, p

9、arts, Important parts and calculate the size of important parts. Then, write the instructions to repair, improve the drawings work, and prepare for the upcoming reply. The design should meet the requirements:1. Complete a foreign document of 8,000 to 10,000 characters on food 3d2. In the relevant bu

10、siness production practice, through the knowledge learned in the enterprise to enrich themselves, so that their actual production in the improvement of their own mechanical knowledge, at the same time, complete the relevant internship report, write their own experience on the production practice The

11、3. Collection of books and information on the printing of food 3d, to improve their understanding of the food 3d printing, and write an open report, to complete the self-propelled food 3d print robot design work.4. Complete the self-propelled food 3d print robot drawings drawing, assembly drawings a

12、nd parts drawings require a reasonable mechanism, the view is correct, marked properly.5. To complete the final design of the design work, requiring the calculation of part of the correct integrity, accurate description of the text, format neat, plans, tables and other clear and detailed.Keywords: f

13、ood, 3d print, self-propelled robot精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目目 錄錄121.2 研究現(xiàn)狀.21.1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀.21.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀.31.3 研究目的及意義.4555666710113.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的底盤設(shè)計(jì)計(jì)算.133.1.1 底座設(shè)計(jì).133.1.2 底座的電機(jī)選擇.133.1.3 底座的萬(wàn)向輪選擇.143.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)行走部分的設(shè)計(jì)計(jì)算.143.2.1 升降裝置系統(tǒng)電機(jī)的選擇.143.2.2 升降部分聯(lián)軸器的選擇.1517174.1.1 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算.174.1.2 擠出裝置聯(lián)軸器的選擇.17184.2.1 螺桿的設(shè)計(jì)

14、計(jì)算.184.2.2 螺桿的校核.184.3 軸承的計(jì)算與校核.19精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.3.1 初選軸徑.194.3.2 軸的剛度校核.204.4 軸承的壽命計(jì)算.204.4.1 初選軸承型號(hào).204.4.2 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷.204.4.3 軸承的壽命計(jì)算.20第 5 章 總結(jié)與展望.2324精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第第 1 章章 緒論緒論1.1 研究背景研究背景隨著 3d 打印技術(shù)的興起，越來(lái)越多的產(chǎn)品開(kāi)始運(yùn)用到 3d 打印技術(shù)，如同最早運(yùn)用的零部件到后來(lái)出現(xiàn)的汽車?，F(xiàn)今社會(huì)中，對(duì)智能化的需求越來(lái)越高，許多產(chǎn)業(yè)尤其是制造業(yè)在不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上開(kāi)

15、始追求新興的技術(shù)，而 3d 打印技術(shù)就是其中之一。3d 打印技術(shù)對(duì)于如今的制造業(yè)而言絕對(duì)是一步重大的革新，因?yàn)?3d 打印無(wú)論是在速度，設(shè)計(jì)和質(zhì)量上都要強(qiáng)于傳統(tǒng)技術(shù)，它能快速，高效的制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，極大的滿足的現(xiàn)今對(duì)于速度和質(zhì)量的需求。而 3d 打印技術(shù)的適用面也十分廣泛，汽車制造業(yè)，建筑業(yè)，醫(yī)療，科研，越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)都會(huì)需要它的技術(shù)來(lái)提高自己的發(fā)展。圖 1-1 3d 打印出的產(chǎn)品而食品就是其中之一，利用 3d 打印技術(shù)制造出的食品，突破了原有制造食品的障礙，還能有效的保留了食品中的營(yíng)養(yǎng)。不僅能大幅提升食品的外觀，而且使食品的營(yíng)養(yǎng)更不易流失，同時(shí)保證了食品的安全性。當(dāng)今社會(huì)，廣大人民群眾越

16、來(lái)越重視食品的安全性與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而流水線上的食物已經(jīng)越來(lái)越不能滿足人們對(duì)于健康的需求了，所以，食品 3d 打印越來(lái)越受人重視，成為食品界中一顆冉冉升起的新星。食品 3d 打印能夠在不損耗食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的前提下，突破食品成型的限制，使例如巧克力，冰淇凌等食品的造型變得花樣百出。圖 1-2 食品 3d 打印而自行式食品 3d 打印就是食品打印的一種，普通的 3d 打印是一臺(tái)大型的箱體機(jī)器，雖然容量大，效率高，但是美中不足的是其太過(guò)于笨重而導(dǎo)致人們不能隨時(shí)隨地的享受 3d 打印食品的美味，而自行式 3d 打印機(jī)器人，輕便而小巧，極大的滿足了一般食品 3d 打印機(jī)的局限性。他能靈活的運(yùn)用于各個(gè)場(chǎng)所，比如

17、你突然在辦公室，餐廳，賓館等地方想來(lái)一頓美味的 3d 打印小吃，那么自行式食品 3d 打印機(jī)器人應(yīng)當(dāng)是你說(shuō)一不二的選擇。而且，小型的自行式食品 3d 打印機(jī)器人也能對(duì)更多的一般民眾普及食品 3d 打印方面的新奇之處，使人們認(rèn)識(shí)和了解 3d 打印技術(shù)，從而使更多的人開(kāi)始關(guān)注食品 3d 打印，相對(duì)于箱型或者三角洲型的食品 3d 打印機(jī)，自行式食品 3d 打印機(jī)器人能夠在突破場(chǎng)地的限制，在任何平地內(nèi)打印出精美的食品造型而不需要打印平臺(tái)，對(duì)于維護(hù)和保養(yǎng)來(lái)說(shuō)，自行式食品 3d 打印機(jī)器人比那些傳統(tǒng)的食品 3d 打印機(jī)更容易保養(yǎng)，零部件的更換也比傳統(tǒng)食品 3d 打印機(jī)要容易許多。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上

18、專心-專注-專業(yè)總而言之，自行式食品 3d 打印機(jī)器人雖然比起許多傳統(tǒng)食品 3d 打印機(jī)有一些精度上和功率上的不足之處，但是，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便利輕便，易于保養(yǎng)的特點(diǎn)在今后的食品 3d 打印的技術(shù)發(fā)展中肯定能夠有自己的一定地位的，并且能夠創(chuàng)造食品 3d 打印技術(shù)的新高。1.2 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀就世界范圍內(nèi)而言，3d 打印技術(shù)無(wú)疑相當(dāng)于一次重大的技術(shù)革新，如果說(shuō)第一次工業(yè)革命是蒸汽機(jī)，第二次工業(yè)革命是電氣的應(yīng)用的話，那么第三次工業(yè)革命無(wú)疑是 3d 打印技術(shù)，現(xiàn)在世界的 3d 打印機(jī)的市場(chǎng)份額成幾何速率增長(zhǎng)，如今，在歐美的等先進(jìn)國(guó)家的支持下，3d 打印正在逐漸取代傳

19、統(tǒng)技術(shù)。圖 1-3 3d 打印機(jī)而在食品方面的 3d 打印技術(shù)雖然沒(méi)有那些在機(jī)械方面，醫(yī)療方面的重視程度，但是很多國(guó)家仍然展現(xiàn)了他們?cè)谑称?3d 打印方面獲得的成就，比如有國(guó)家在利用食品 3d 打印技術(shù)研發(fā)新型的太空食物，以保障宇航員的營(yíng)養(yǎng)需求。像美國(guó)這樣的國(guó)家也在為了其軍隊(duì)更好的后勤食物的健康和味道營(yíng)養(yǎng)的保障正在研究新型的軍隊(duì)速食套餐，就連全世界的許多慈善機(jī)構(gòu)現(xiàn)在也開(kāi)始關(guān)注食品 3d 打印，他們發(fā)現(xiàn)食品 3d 打印的新型技術(shù)能夠有效的將人類不能食用的營(yíng)養(yǎng)如昆蟲，藻類等結(jié)合起來(lái)，滿足貧困地區(qū)對(duì)于食物的需求。除此之外，在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，食品 3d 打印機(jī)已經(jīng)逐漸進(jìn)入人們的視線中來(lái)，大到知名企業(yè)，

20、小到家庭個(gè)人，雖然對(duì)于現(xiàn)今社會(huì)來(lái)說(shuō)，3d 打印技術(shù)還有很多地方要研究，但是在國(guó)外，已經(jīng)有很多創(chuàng)意者開(kāi)辦了自己的食品 3d 打印餐廳，其中的所有食物均由食品 3d 打印機(jī)制作而成。還有現(xiàn)在的許多工廠也開(kāi)始了自己的食品 3d 打印的生產(chǎn)線，而且，國(guó)外的許多商場(chǎng)內(nèi)，也開(kāi)始有各種 3d 打印食品進(jìn)一步的上到柜臺(tái)上，雖然價(jià)格偏高，但是仍然抵擋不住民眾購(gòu)買的熱情。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 1-4 餐廳中制作的 3d 打印食品在越來(lái)越多的國(guó)家中，3d 打印機(jī)已成為人們接近時(shí)尚的新寵，而在這一新興的時(shí)尚中，自行式食品 3d 打印機(jī)器人也因其輕便小巧而獲得了廣大民眾的喜愛(ài)，也導(dǎo)致國(guó)外各大廠商

21、紛紛轉(zhuǎn)向自行式的食品 3d 打印機(jī)器人設(shè)計(jì)中去。1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，3d 打印雖說(shuō)已經(jīng)普及到每個(gè)人的腦海中，但是對(duì)于并沒(méi)有在絕大多數(shù)中國(guó)的企業(yè)中普及，因?yàn)閷?duì)于具體的研發(fā)中國(guó)還沒(méi)有做到位，而從國(guó)外引進(jìn)又導(dǎo)致成本太高，使許多企業(yè)放棄了 3d 打印技術(shù)，繼續(xù)使用傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)制造，從而引起了 3d 打印技術(shù)的滯后。 雖然隨著國(guó)外 3d 打印的熱潮，開(kāi)始有越來(lái)越多的大學(xué)開(kāi)始涉獵這方面的研究，其實(shí)包括很多名牌大學(xué)例如北大，清華等等的大學(xué)開(kāi)始由國(guó)外的技術(shù)研究資料，開(kāi)始挖掘國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的技術(shù)與材料支持，但是，由于起步較晚還有資金的匱乏，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的大學(xué)迄今為止并沒(méi)有做出什么相應(yīng)的成果

22、。 而在這其中食品 3d 打印技術(shù)又是其最受影響的 3d 打印技術(shù)之一，就目前來(lái)說(shuō)，中國(guó)絕大多數(shù)人都從來(lái)沒(méi)有想到采用食品 3d 打印技術(shù)來(lái)制造食物，絕大多數(shù)的食品企業(yè)也忽略了食品 3d 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在，而且，國(guó)內(nèi)的絕大多數(shù)企業(yè)，缺乏資金，也缺乏動(dòng)力，去研究新型的食品制造設(shè)備，然而特別是在食品 3d 打印技術(shù)隨著 3d 打印技術(shù)的潮流飛速發(fā)展的今天。但是在全球化的世界中，中國(guó)遲早會(huì)認(rèn)識(shí)到食品 3d 打印技術(shù)的強(qiáng)大之處，據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，中國(guó)在三年到五年后會(huì)在食品 3d 打印技術(shù)上得到普及與推廣。就中國(guó)現(xiàn)在的食品 3d 打印技術(shù)而言，實(shí)在不夠重視，所以以下幾點(diǎn)建議希望對(duì)于食品 3d 打印技術(shù)能

23、有所幫助：1.加大科研力度，對(duì)于食品 3d 打印技術(shù)而言，如果國(guó)家能夠大力扶持和發(fā)展，依托高科技的控制和軟件設(shè)計(jì)，加上高精度的打印設(shè)備的幫助，能夠有效幫助研究人員取得食品 3d 打印技術(shù)的突破性進(jìn)展。2.培養(yǎng)相關(guān)人才，對(duì)于食品 3d 打印技術(shù)來(lái)說(shuō)，正是因?yàn)閲?guó)家和相關(guān)企業(yè)不夠重視導(dǎo)致很少有人涉足這項(xiàng)，如果國(guó)家能給予足夠的重視，并在有關(guān)學(xué)校設(shè)計(jì)專門的學(xué)科，加強(qiáng)海內(nèi)外交流的話，一定能為國(guó)家培養(yǎng)許多可用的關(guān)于食品 3d 打印技術(shù)的人才的。3.加大宣傳，現(xiàn)在食品 3d 打印技術(shù)對(duì)于絕大多數(shù)人來(lái)說(shuō)都是個(gè)陌生的概念，如果國(guó)家通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，電視，報(bào)紙等相關(guān)媒體有效普及的話，能使更多的人了解食品 3d 打印技術(shù)，從

24、而促進(jìn)食品 3d 打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。但是，現(xiàn)如今的中國(guó)食品 3d 打印并沒(méi)有停滯不前，還是有一些有識(shí)之士開(kāi)始認(rèn)識(shí)到了未來(lái)食品制造發(fā)展的趨勢(shì)，發(fā)掘出了隱藏在食品 3d 打印中巨大的經(jīng)濟(jì)效益，開(kāi)始著手研究及推廣食品 3d 打印技術(shù)，迄今為止，雖說(shuō)沒(méi)有什么大型的食品企業(yè)著手于食品 3d 打印，但是網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)已推廣加盟為主的食品 3d 打印企業(yè)，靠其前衛(wèi)的技術(shù)與發(fā)展理念逐漸吸引許多投資的目光。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1.3 研究目的及意義研究目的及意義 隨著 3d 打印技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)的 3d 打印技術(shù)必將成為社會(huì)科技創(chuàng)新發(fā)展的主流，而在這之中，食品 3d 打印也肯定

25、能成為這個(gè)主流中不可或缺的科技力量，未來(lái)對(duì)于食品 3d 打印技術(shù)的發(fā)展肯定是一片光明，因?yàn)闊o(wú)論是研究者還是大眾，都已經(jīng)把目光聚集在了這門新興技術(shù)上，有人說(shuō)第一次工業(yè)革命是蒸汽機(jī)，第二次是內(nèi)燃機(jī)，第三次是電氣的運(yùn)用，第四次則是信息化的進(jìn)程，而現(xiàn)在越來(lái)越多的人將 3d 打印技術(shù)稱之為又一次嶄新的工業(yè)革命，那么隨著越來(lái)越多的關(guān)注，3d 打印技術(shù)的發(fā)展肯定會(huì)更好。 當(dāng)今社會(huì)，人們對(duì)食品 3d 打印技術(shù)還是了解甚少，而對(duì)于自行式食品 3d 打印技術(shù)，就更罕有人知道。那么隨著食品 3d 打印技術(shù)的不斷發(fā)展，如何去設(shè)計(jì)和改進(jìn)自行式食品 3d 打印機(jī)器人必將獲得足夠的重視，在現(xiàn)如今的食品 3d 打印技術(shù)中，還

26、是存在著許多的缺陷，如機(jī)器太大太笨重，食物必須以液體或者固態(tài)漿糊的形式才能進(jìn)行打印等等，而對(duì)于家用式的食品 3d 打印機(jī)來(lái)說(shuō)，還沒(méi)有得到真正的普及，就更不要說(shuō)自行式食品 3d 打印機(jī)器人了。本次設(shè)計(jì)除了本著一個(gè)對(duì)自行式食品 3d 技術(shù)機(jī)器人的一個(gè)大膽的嘗試與猜想，希望本次設(shè)計(jì)能使越來(lái)越多的人們開(kāi)始關(guān)注食品 3d 打印技術(shù)，也開(kāi)始關(guān)注自行式食品 3d 打印機(jī)器人。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第第 2 章章 自行式食品 3d 打印機(jī)器人的初步設(shè)計(jì)2.1 食品食品 3d 打印機(jī)器人的種類與結(jié)構(gòu)特征打印機(jī)器人的種類與結(jié)構(gòu)特征食品 3d 打印機(jī)的基本原理食品 3d 打印是將食品搗碎或攪拌，

27、濃縮成漿，然后裝在食物儲(chǔ)蓄倉(cāng)內(nèi)，然后在電腦上的控制面板設(shè)計(jì)要打印出來(lái)的模型，最后通過(guò)通過(guò)食品 3d 打印機(jī)的噴頭一層一層的打印出來(lái)。2.1.1 食品食品 3d 打印機(jī)的種類打印機(jī)的種類現(xiàn)如今為止，食品現(xiàn)如今為止，食品 3d 打印包括打印包括 30 多種食品類型，主要分為六大類：多種食品類型，主要分為六大類：1. 糖果類2. 烘培類（包括面包，餅干，甜點(diǎn)等）3. 零食類（包括薯片等）4. 水果蔬菜類（各種水果和蔬菜的漿液）5. 肉類6. 奶制品（奶酪，酸奶等）圖 2-2 食品 3d 打印機(jī)打印食品造型如果按噴頭結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，則大體分為兩類：如果按噴頭結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，則大體分為兩類：1. 壓力式 通過(guò)壓

28、力裝置的加壓，將食物儲(chǔ)蓄倉(cāng)內(nèi)的漿液擠出噴頭，完成打印。圖 2-3 壓力式食品 3d 打印機(jī)的噴頭2. 熔融式 通過(guò)加熱裝置的加熱，將食物儲(chǔ)蓄倉(cāng)內(nèi)不易流動(dòng)的固態(tài)食物變成液態(tài)，流出噴頭，在打印平面上冷卻凝固后完成塑形。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2-4 熔融式食品 3d 打印機(jī)的噴頭2.1.2 食品食品 3d 打印與普通食品制造的比較打印與普通食品制造的比較食品 3d 打印的優(yōu)點(diǎn)：1. 產(chǎn)品多樣且不增加成本，普通食品的制造如果改變?cè)煨突蛘咂渌恍〇|西的話，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)可能要改變相當(dāng)多的東西，而食品 3d 打印只需要一張新的設(shè)計(jì)圖和新的材料而已。2. 制造復(fù)雜食品造型不需要增加成本

29、，對(duì)于復(fù)雜造型來(lái)說(shuō)，3d 打印比起傳統(tǒng)的食品加工要更加方便，因?yàn)槭称?3d 打印無(wú)論是打印一個(gè)圓柱也好還是打印一個(gè)復(fù)雜的造型也好都是幾乎相同的工作量。3. 減少?gòu)U棄的副產(chǎn)品，如果是普通的食物加工，或多或少都會(huì)出現(xiàn)邊角余料，但是如果對(duì)于食品 3d 打印來(lái)說(shuō)，那么久基本等于沒(méi)有。4. 設(shè)計(jì)空間很廣，食品 3d 打印較傳統(tǒng)食品制造可以加工出更加復(fù)雜而造型奇特的食物，而不需要考慮傳統(tǒng)食品加工具有很大的局限性，食品 3d 打印可以突破這些限制。5. 零時(shí)間交付，當(dāng)客戶需要制造特定的食品造型時(shí)，如果是使用普通的食品加工設(shè)備，則要進(jìn)行改進(jìn)甚至重新設(shè)計(jì)或購(gòu)買新的食品加工設(shè)備，但是食品 3d 打印機(jī)可以直接將新

30、的食品樣式打印出來(lái)，十分便利。食品食品 3d 打印的缺陷：打印的缺陷：1. 制造速度慢，食品 3d 打印制造食品是一層一層將食品打印在打印平臺(tái)上，相較于傳統(tǒng)的食品制造例如烘培等方法，成型較慢。2. 表面比較粗糙，相比于傳統(tǒng)的食品制造，3d 打印打印出的食品因?yàn)榧夹g(shù)還不夠成熟所導(dǎo)致的成型的食品表面會(huì)很粗糙，影響美觀3. 材料的限制，普通食品制造的材料可以多種多樣，但是用于食品 3d 打印的材料只能是磨成漿液的食物原材料。4. 打印的穩(wěn)定性較差，作為一門新興的技術(shù)，因?yàn)槠洳怀墒欤砸慌_(tái)食品 3d 打印機(jī)相比較于普通的食品制造設(shè)備來(lái)說(shuō)，它的使用時(shí)間和壽命都不如普通的食品加工設(shè)備。5. 價(jià)格偏高，食

31、品 3d 打印作為一門新興的技術(shù)，一臺(tái)食品 3d 打印機(jī)的價(jià)格相比較于同等的普通食品加工設(shè)備，成本太高，導(dǎo)致使用范圍很小。2.2 自行式食品自行式食品 3d 打印機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)與特征打印機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)與特征2.2.1 自行式食品自行式食品 3d 打印機(jī)器人的優(yōu)劣勢(shì)打印機(jī)器人的優(yōu)劣勢(shì)在食品 3d 打印機(jī)還沒(méi)有全面普及時(shí)，一種致力于小型的便捷攜帶的，用于家庭或者個(gè)人能夠突破傳統(tǒng)食品 3d 打印機(jī)在打印場(chǎng)地限制的自行式食品 3d 打印機(jī)器人走向人們精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)的眼前。自行式食品 3d 打印機(jī)在原有的食品 3d 打印機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行了小型化和輕量化的改進(jìn)，并且使他能夠進(jìn)行

32、一定的移動(dòng)，改變了以往食品 3d 打印機(jī)只能固定在一個(gè)位置上的打印的問(wèn)題。圖 2-5 自行式全向輪機(jī)器人2.2.2 自行式食品自行式食品 3d 打印機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打印機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自行式食品 3d 打印機(jī)器人分為三部分，一部分是底下的驅(qū)動(dòng)部分，一部分是中間的升降部分，最后是食物的儲(chǔ)藏與打印部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，同時(shí)在保證精度的前提下，要保證該自行式食品 3d 打印機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)在原地任意方向運(yùn)動(dòng)的能力，而且還要具有良好的穩(wěn)定性，除此之外，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)并不是用于大規(guī)模生產(chǎn)食品的 3d 打印機(jī)器人，而是用作家用機(jī)器人，所以應(yīng)該保證該自行式食品 3d 打印機(jī)器人的結(jié)構(gòu)易保養(yǎng)和維修

33、，所以設(shè)計(jì)要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。2. 運(yùn)動(dòng)可靠，一定要保證結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)完整可靠，要保證自行式食品 3d 打印機(jī)器人在X，Y，Z 三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也要保證其食物儲(chǔ)藏與擠出裝置的工作，兩種運(yùn)動(dòng)同時(shí)滿足，才能使自行式食品 3d 打印機(jī)器人能夠正常穩(wěn)定的工作。3. 具有一定經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)樵O(shè)計(jì)一款產(chǎn)品最終都是要面向社會(huì)的，而這款自行式食品 3d打印機(jī)則是面向未來(lái)的新概念社會(huì)用于制造簡(jiǎn)單有趣的食品造型的一種新型的家用的小型食品 3d 打印機(jī)，所以要保證它所有的價(jià)格要在普通人能夠承受的起的范圍內(nèi)，所以在選擇材料等方面要注意，同時(shí)要保持其外觀的吸引性，能夠促使一般人能夠喜愛(ài)和購(gòu)買這款自行式食品 3d 打印機(jī)器人。最終采用

34、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如下精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2-6 自行式食品 3d 打印機(jī)器人三維圖1. 驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)部分包括底部的輪軸驅(qū)動(dòng)部分和升降驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)部分采用麥克輪結(jié)構(gòu)，由電機(jī)電機(jī)連接聯(lián)軸器帶動(dòng)特殊的萬(wàn)向輪進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而保證該驅(qū)動(dòng)裝置能自由的在 X，Y 直線方向自由運(yùn)動(dòng)，保證自行式食品 3d 打印機(jī)器人在 X，Y 移動(dòng)，同時(shí)由于萬(wàn)向輪的特殊性，可以不光做直線運(yùn)動(dòng)，也可以做使底盤旋轉(zhuǎn)，所以采用分別的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)萬(wàn)向輪，在自行式食品 3d 打印機(jī)器人要旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)不同的電機(jī)的運(yùn)行與停止達(dá)到底盤的旋轉(zhuǎn)，從而保證 X，Y 旋轉(zhuǎn)方向上的自由度。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖

35、 2-7 驅(qū)動(dòng)部分的三維簡(jiǎn)圖升降部分升降部分采用滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠能將旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)軸承的帶動(dòng)，帶動(dòng)螺母內(nèi)的滾珠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而使螺桿與螺母產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該結(jié)構(gòu)能有效的消減摩擦力的影響。選用滾珠絲杠副具體要消除軸向的間隙，消除滾珠與螺母在軸向上的變形，得到更高的精度，同時(shí)正是因?yàn)闈L珠絲杠的材質(zhì)的硬度，能保證結(jié)構(gòu)的剛性，同時(shí)滾珠絲杠升降結(jié)構(gòu)的傳輸效率很高，而且耐用性很高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，同步性好，同時(shí)與液壓系統(tǒng)比較的話，保養(yǎng)比較簡(jiǎn)單，故障率低。同時(shí)利用滾珠絲杠則滿足了自行式食品 3d 打印機(jī)器人在 Z 軸上的移動(dòng)自由度。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2-8 升降系統(tǒng)

36、三維簡(jiǎn)圖2. 食物儲(chǔ)藏與輸送部分?jǐn)D出裝置選用螺桿式擠出裝置，因?yàn)榛钊⑸涫降臄D出裝置，其擠出并不均勻，而且能連續(xù)打印，換料困難，對(duì)食品 3d 打印機(jī)的維修與維護(hù)有很大的影響，且對(duì)食品 3d 打印機(jī)的損耗很大，而螺桿式的食品擠出裝置，因?yàn)槠渎菪羟凶饔?，使擠出的食物濃漿充分混合，使擠出的成品能夠質(zhì)地均勻，而且能夠更好的上料，且能夠更有效的進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，同等食品 3d 打印條件下，螺桿式對(duì)打印機(jī)的損耗也較小。雖然就價(jià)格來(lái)說(shuō)，一般的螺桿式結(jié)構(gòu)要比同等條件下的活塞注射式的擠出裝置要貴一些，但是就其他各方面來(lái)說(shuō)，還是在價(jià)格可接受的范圍內(nèi)選擇螺桿式結(jié)構(gòu)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2-

37、8 食物儲(chǔ)藏和擠出系統(tǒng)三維簡(jiǎn)圖2.2.3 自行式食品自行式食品 3d 打印機(jī)器人的基本功能的實(shí)現(xiàn)打印機(jī)器人的基本功能的實(shí)現(xiàn)利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器連接軸接麥克輪，來(lái)保證麥克輪的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，然后升降部分由步進(jìn)電機(jī)連接聯(lián)軸器連接滾珠絲杠，保證最后的 3d 打印平臺(tái)能上下運(yùn)動(dòng)。食品儲(chǔ)存與輸送部分由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。使儲(chǔ)藏在食物儲(chǔ)藏管里的食物被擠出噴頭，完成 3d 打印，這樣既保證了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，也保證了其輕便性，使其便于攜帶與運(yùn)送。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第第 3 章章 自行式食品 3d 打印機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的

38、底盤設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的底盤設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1 底座設(shè)計(jì)底座設(shè)計(jì)食品 3d 打印機(jī)器人可要求的最大轉(zhuǎn)速:100mm/s整機(jī)重量：不超過(guò) 1 千克工作溫度:室溫環(huán)境下 1035C底座材料選擇因?yàn)樽非蠼Y(jié)構(gòu)的輕量化所以選擇塑性材料作為底座底板的材料底盤材料最終尺寸：MM150 150 43底座的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)輪子最大轉(zhuǎn)速:100mm/s整機(jī)重量：不超過(guò) 1 千克工作溫度:室溫環(huán)境下 1035C相對(duì)濕度不大于 80%；周圍無(wú)震動(dòng)，無(wú)腐蝕性介質(zhì)和無(wú)較強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的環(huán)境中；在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上正確安裝，水平度不超過(guò) 0.2/1000.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 保持結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和輕便性，選用步進(jìn)電機(jī)直接連接萬(wàn)向輪的方法電機(jī)彈性聯(lián)軸

39、器軸萬(wàn)向輪3.1.2 底座的電機(jī)選擇底座的電機(jī)選擇底盤承重 3kg最大移動(dòng)速度 100mm/s摩擦系數(shù) 輪子主體為橡膠材料，摩擦系數(shù)為 0.5聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 ： 199%滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 ：298%則總傳動(dòng)效率： 總120.9702則f = mgw = 3 9.8 0.5 = 14.7 = 14.7 0.1/0.972 = 1.51取安全系數(shù)為 1.21.21.51=1.812w出P根據(jù)參考資料可知，最終選擇電機(jī)額定功率為 1.92w，額定電壓為 6v，額定電流為 0.16A，額定轉(zhuǎn)速為 21r/min。尺寸為25mm05圖 3-1 電機(jī)圖樣精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.1.

40、3底座的萬(wàn)向輪選擇底座的萬(wàn)向輪選擇萬(wàn)向輪根據(jù)底盤尺寸和萬(wàn)向輪最大載重選擇，首先要保證能夠承受自行式食品 3d 打印機(jī)器人的重量，還要保證其正常運(yùn)作下的自行式食品 3d 打印機(jī)器人的打印精度，綜上，選擇直徑為 58 毫米的萬(wàn)向輪，其參數(shù)如下車輪車輪直徑直徑 58MM 輥輥直徑直徑 13MM 閥閥體材體材質(zhì)質(zhì) 尼龍 輥輥材材質(zhì)質(zhì) TPR 負(fù)載負(fù)載容量容量 3Kg 產(chǎn)產(chǎn)品重量品重量 60g 圖 3-3 萬(wàn)向輪3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升降部分的設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升降部分的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 升降裝置系統(tǒng)電機(jī)的選升降裝置系統(tǒng)電機(jī)的選擇 3D 打印食品機(jī)的電機(jī)為 XYZ 三坐標(biāo)進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)。本次設(shè)計(jì)對(duì)電機(jī)的

41、要求高，故采用步進(jìn)電機(jī)，XYZ 軸的進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)直接影響打印精度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能一樣采用同種步進(jìn)電機(jī)。 （1）升降部分的步進(jìn)電機(jī)的選擇 選用進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力源時(shí)，主要需要考慮轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的大小應(yīng)滿足使用要求，響應(yīng)要迅速，不產(chǎn)生丟步現(xiàn)象等等。計(jì)算電機(jī)力矩，根據(jù)電機(jī)的力矩選擇電機(jī)的型號(hào)。 （3-1）mgF計(jì)算得：NF1 . 1111 . 0絲桿軸的直徑為 16mm，則所需力矩為 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)10002FT計(jì)算得：mNT0055. 010002161 . 1考慮滾珠絲桿副的摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素，同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在速度變化時(shí)應(yīng)該保證恒轉(zhuǎn)矩，所以安全系數(shù)選 3 比較穩(wěn)妥，故電機(jī)

42、力矩為 mN 0165. 030055. 0故選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為 LC57HS0601 步進(jìn)電機(jī)，其靜力矩為 ,步矩角 ,相電流 0.5A ,重mN 065. 009 . 0量為 0.12kg,尺寸為。mm2057573.2.2 升降部分聯(lián)軸器的選升降部分聯(lián)軸器的選擇擇 在本次的設(shè)計(jì)上，采用的是步進(jìn)電機(jī)直接通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)絲桿軸，這樣就減少了減速箱這一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在聯(lián)軸器的選擇上，在不考慮工作臺(tái)的基礎(chǔ)上，本次的設(shè)計(jì)的是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電機(jī)的聯(lián)軸器，軸頸較小，扭矩也較小。步進(jìn)電機(jī)聯(lián)軸器，主要用于聯(lián)接步進(jìn)電機(jī)軸與其他軸來(lái)傳遞扭矩，并且需要有精密的傳動(dòng)能力。應(yīng)該具有以下的特點(diǎn)，沒(méi)有間隙，聯(lián)軸器的整體

43、在傳動(dòng)運(yùn)行的過(guò)程中不能有間隙；合適的的剛性，聯(lián)軸器不可以出現(xiàn)傳動(dòng)的滯后性，否則將嚴(yán)重影響步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)的和工作的精度。比較小的慣量，在強(qiáng)度的基礎(chǔ)之上，應(yīng)降低步進(jìn)電機(jī)聯(lián)軸器的重量。柔性應(yīng)該較好，有精密要求的的步進(jìn)電機(jī)聯(lián)軸器，不僅需要?jiǎng)傂愿撸瑫r(shí)需要校正在安裝過(guò)程中產(chǎn)生的主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間的各種各樣的誤差。選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，GB/T 5014-2003，型號(hào)為 LX1，公稱轉(zhuǎn)矩為 250Nm，軸頸 18mm，D 為90mm，b 為 20mm，質(zhì)量為 2kg。圖 3-2 彈性柱銷聯(lián)軸器精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第第 4 章章 自行式食品 3d

44、 打印機(jī)器人擠出裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 擠出裝置部件的設(shè)計(jì)擠出裝置部件的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)的擠出裝置是應(yīng)用單螺桿擠出機(jī)的原理，參照其原理進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。我們擠出的材料為熔融的巧克力。把這種擠出機(jī)也稱為熔體擠出機(jī)。熔體擠出機(jī)的功能是泵送、加壓和混合熔體。從這些功能看亦可認(rèn)為熔體擠出機(jī)是一種特殊形式的螺桿泵。根據(jù)熔體擠出機(jī)的功能要求，與塑化擠出機(jī)相比，有下列特點(diǎn)。 螺桿直徑可選用較大尺寸。這是因?yàn)檩斔偷娜垠w質(zhì)是受螺桿直徑和螺槽深度影響較小，如最大宜徑可達(dá) 300 mm。螺桿長(zhǎng)徑比較小，一極不超過(guò) 22 mm。顯然這是由于熔體擠出螺桿不擔(dān)負(fù)固體輸送和熔融物料的緣故。螺桿結(jié)構(gòu)不一定采用三段式分段，如采用長(zhǎng)區(qū)

45、漸變式全錐形結(jié)構(gòu)。一般只要求裝設(shè)混和元件，僅在特殊需要時(shí)才裝設(shè)剪切元件。為防止剪切過(guò)熱螺桿速度可取較低值。同時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)功率也較小。根據(jù)自熱擠出原理，若取高螺桿轉(zhuǎn)速時(shí)，加熱功率必然很低。機(jī)筒加熱器的主要作用是保持熔體溫度。因此需要的加熱功率較低。一般進(jìn)料區(qū)不設(shè)冷卻裝置。擔(dān)負(fù)輸送熱敏性物料的擠出機(jī)，為防止過(guò)熱，可沿機(jī)簡(jiǎn)裝設(shè)冷風(fēng)系統(tǒng)濕度控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。一般不配置加料斗或料倉(cāng)，而用熔體管直接輸入熔體。在聚合物加工工業(yè)小應(yīng)用熔體擠出機(jī)作熔體輸送、配科等工作。4.1.1 擠出裝置系統(tǒng)電機(jī)的選擇擠出裝置系統(tǒng)電機(jī)的選擇 擠出裝置系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)有下列的要求。首先分辨率應(yīng)該高，速度調(diào)節(jié)方便快速，受環(huán)境等因素的影

46、響小，并且額定功率小，并且可用在數(shù)控開(kāi)環(huán)的系統(tǒng)。而 BF 系列步進(jìn)電機(jī)是反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。綜合以上的因素，我們選用了型號(hào) LC57HS0602 的電動(dòng)機(jī)作為本次設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。額定功率為 0.37kW，額定轉(zhuǎn)矩 0.882Nm，外形尺寸 75mm。 選用時(shí)主要有以下幾個(gè)步驟：根據(jù)需要的脈沖當(dāng)量和綜合最大靜轉(zhuǎn)矩電機(jī)型號(hào)，來(lái)初選步進(jìn)電機(jī)號(hào)，并從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到步距角,由于 （3-3） poiL360b綜合考慮，初選了，i =2.08，可滿足以上公式。步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距是指電機(jī)5 . 1b1M的額定的轉(zhuǎn)距。步進(jìn)電機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的存在一定的比例關(guān)系是：mMjM （3-4）jMMm步

47、進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)是這樣定義的，一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)在沒(méi)有外加工作負(fù)載情況下的啟動(dòng)，這時(shí)步進(jìn)電機(jī)所需要的空載轉(zhuǎn)矩。動(dòng)力式計(jì)算如下： (3-5)02MMMMfk在式中：Mk 為空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；M2 為空載啟動(dòng)時(shí)部件，由靜止一直到到最大快進(jìn)速度，從而折算到電機(jī)軸上的加速產(chǎn)生的力矩；Mf 為電機(jī)在空載時(shí)，來(lái)折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩。 并且，我們需要保證初選電機(jī)型號(hào)時(shí)，需要滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的所需空載啟動(dòng)力矩應(yīng)該小于步進(jìn)電機(jī)名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。經(jīng)過(guò)計(jì)算和校核，步進(jìn)電機(jī) LC57HS0602 滿足要求。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.1.2 擠出裝置聯(lián)軸器的選擇擠出裝置聯(lián)軸器的選擇擠出裝置上的聯(lián)軸器的要求與驅(qū)動(dòng)

48、系統(tǒng)上的有很大的不同。它傳遞的轉(zhuǎn)矩小，軸頸也較小，因此選用剛性聯(lián)軸器。選用聯(lián)軸器 LS9 -32-1214 L41，LS9 表示系列號(hào)，材料為鋁合金 。32 表示外徑尺寸為 32mm，定位螺絲固定 12mm，D1 軸徑為 12mm。4.2 螺桿的計(jì)算與校核螺桿的計(jì)算與校核4.2.1 螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 螺桿的材料選擇 38CrMoAIA 鋼。螺桿的幾何結(jié)構(gòu)直接決定螺桿的性能。設(shè)計(jì)螺桿的主要任務(wù)就是確定其合理的幾何形狀及尺寸。 (1) 螺桿的徑向尺寸食品熔體輸送速率計(jì)算 螺桿直徑 Ds 系指螺桿外徑，其名義尺寸與機(jī)筒內(nèi)孔直徑 Db 相等。螺桿的直徑是螺桿擠出的標(biāo)稱尺寸。這是由于螺桿直徑

49、越大，機(jī)器產(chǎn)量越高，用螺桿直徑可大體估計(jì)機(jī)器的生產(chǎn)能力。取 Ds=32 mm。實(shí)際上機(jī)筒內(nèi)徑與螺桿外徑之間存在徑向間隙 f。顯然有如下關(guān)系： （3-6）rbDD 21f代入數(shù)據(jù)得：2 . 06 .31325 . 0f螺桿螺紋表面與機(jī)筒內(nèi)孔表面形成近似于矩形截面的物料流道，通常稱螺槽。螺槽深度 H 與螺槽內(nèi)容料體積有關(guān)，是重要的幾何參數(shù)。當(dāng)忽略徑向間隙時(shí)，螺槽深度即為螺桿螺紋高度。（2）螺桿的軸向尺寸 螺桿具有一般螺紋件的共同要素螺紋導(dǎo)程 S 和螺旋角。導(dǎo)程 S=32 mm。大多數(shù)單螺桿擠出機(jī)都配有單頭螺紋螺扦，因此螺距等于導(dǎo)程。螺旋角將螺桿的徑向尺寸和軸向尺寸聯(lián)系起來(lái)，具有如下關(guān)系： （3-7

50、）bDstan 代入數(shù)據(jù)得： 即螺旋角318. 03214. 332tan067.17螺槽軸向?qū)挾?B 是沿螺桿軸向量取的螺槽寬度。同樣螺的軸向?qū)挾葹?b。4bmm 二者與螺距有下列關(guān)系： B=S-b=32-4=28mm定義垂直于螺紋方向量取的尺寸為螺槽法向?qū)挾?W 和螺棱以向?qū)挾?e，并有下列關(guān)系式： (3-8)coscosbSBW代入數(shù)據(jù)得： mmW3 .2767.17cos28mmbe9 . 3cos （3） 食品熔體輸送速率計(jì)算 根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，螺桿直徑 Ds=32 mm，螺距 S=32mm，螺槽的深度為 4 mm，螺旋角。參照巧克力的物料參數(shù)，熔體粘度熔體密度067.17spa200

51、。 計(jì)算熔體輸送速率。31017. 1mp (3-9)LpDHnHDsQ2322sin121sincos21代入數(shù)據(jù)得：smQ/0031. 034.2.2 螺桿的校核螺桿的校核（1）強(qiáng)度校核 已知螺桿材料為 38CrMoAIA 鋼，許用應(yīng)力，機(jī)頭的壓力 P=10 MPa，螺桿2/278mMN精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)的最高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 1.5 kW，驅(qū)動(dòng)裝置效率。 計(jì)算軸向min/80r95. 0力 由常規(guī)螺桿的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式： （3-10）PAgPPa0941. 33059. 4帶入得：MNgPa0609. 0104810100941. 33059. 442由式： （3-

52、11）raAP計(jì)算壓應(yīng)力：224/7 .246 . 51040609. 0mMN由式 （3-12）maxmax9549nnNM 計(jì)算扭矩：mNMn249595. 080229549由式 （3-13）610nnWM計(jì)算剪應(yīng)力：2638/4 .72106 . 510162495mMN由式 （3-14） 24r計(jì)算螺桿強(qiáng)度： 222/14694 .7247 .24mMN校核結(jié)果：螺桿強(qiáng)度符合要求。（2）剛度校核 根據(jù)螺桿的材料為 38CrMoAIA 鋼，螺桿的許用扭轉(zhuǎn)角3 . 02/200mGNE 。 m/10由式 (3-15) 411167EDMn計(jì)算扭轉(zhuǎn)角： m/46. 0108102003 .

53、 012495116708-49校核結(jié)果：剛度符合要求。4.3 軸承的計(jì)算與校核軸承的計(jì)算與校核在本次設(shè)計(jì)中有多個(gè)軸，比如進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的三根絲桿軸，擠出裝置機(jī)構(gòu)中的一個(gè)傳動(dòng)軸。由于擠出裝置中的軸是豎直安裝，所受載荷小。軸的結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，故不需校核其剛度和強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)中對(duì) XYZ 進(jìn)給精度要求高，而且軸的跨度較大。比較 XYZ 軸所受載荷的大小，YZ 軸的安裝都是豎直的，所以其受的載荷相對(duì) X 軸的工作臺(tái)要小些。且絲桿軸只考慮其彎曲形變。在這里我們選取了一個(gè)具有典型意義的軸，X 軸上所在的絲桿軸。4.3.1 初估軸徑初估軸徑軸的材料均采用 45#鋼，為加強(qiáng)其性能，采用調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得MP

54、a，查得 C=110，由公式得：MPab640精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) （3-16） 3npcd 確定該軸最最小軸處的軸徑。一般情況下，開(kāi)一個(gè)鍵槽軸徑應(yīng)增大 5%；開(kāi)鍵軸可將估算的軸頸 d 的值增大 7%作為其小徑。由已知數(shù)據(jù)，求得軸徑并適當(dāng)取整為：mmd8 .101000753 .4391103 由于所求 d 應(yīng)該為受扭部分的最細(xì)處，即安裝帶輪處，此處的軸徑應(yīng)該有一個(gè)鍵槽，故軸徑應(yīng)該增大 5%。則：mmd34.118 .1005. 1min 取整得此處軸徑大小為，此處安裝聯(lián)軸器。軸的各處軸徑依次分別為mmd121，此處安裝角接觸球軸承；，此處尺寸的確定是根據(jù)軸承的安裝要mm

55、d162mmd123求來(lái)確定的。 4.3.2 軸的剛度校核軸的剛度校核將絲桿軸簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁。簡(jiǎn)化過(guò)程：絲桿軸兩端有軸承支撐，分別簡(jiǎn)化成 A、B 鉸支點(diǎn)。將 X 工作臺(tái)的重力簡(jiǎn)化成集中力，并作用于中點(diǎn)處，因?yàn)樘幱谥悬c(diǎn)時(shí)絲桿軸的撓度最大。也就是對(duì)工作臺(tái)的精度影響最明顯。設(shè)工作臺(tái)整體重量。NFC301)計(jì)算變形。絲桿軸橫截面的慣性矩為 (3-17)464DI代入數(shù)據(jù)得：4432151664mmI當(dāng) Fc 作用時(shí)會(huì)引起中點(diǎn) C 處產(chǎn)生撓度和截面的轉(zhuǎn)角，分別為： (3-18)EIFlwc483 (3-19) EIFlBA162代入數(shù)據(jù)得：mmwc0074. 0102103215482003033radB

56、A0022. 01021032151620030322)校核剛度由于 X 軸進(jìn)給精度為 0.01mm,所以許用撓度與許用轉(zhuǎn)角： mmlw440001. 001. 0 rad01. 0所以，,故滿足剛度要求。 wwc BA4.4 軸承的壽命計(jì)算軸承的壽命計(jì)算4.4.1 初選軸承型號(hào)初選軸承型號(hào)根據(jù)工作條件和軸頸直徑，初選軸 1 的支撐軸承型號(hào)為 C7205。有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：最大靜載荷，額定靜載荷,，,KNCr5 .16KNCr5 .10022. 0e00. 1X0Y4.4.2 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 在 XYZ 進(jìn)給系統(tǒng)中，軸的最高轉(zhuǎn)速為 682r/min，且軸承所承受的軸

57、向力較大。所以對(duì)于軸承進(jìn)行校核。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)B 點(diǎn)所受的力 , NFnh2 .1811NFnv1 .14801D 點(diǎn)所受得力 ,NFnh6 .1722NFnv6 .14612在 B 點(diǎn)所受徑向載荷 （3-20）21211nhnvrFFF在 D 點(diǎn)所受徑向載荷 （3-21）22222nhnvrFFF代入數(shù)據(jù)得：,NFr14911NFr2 .14722因?yàn)樵?B 點(diǎn)的徑向的載荷大于在 D 點(diǎn)的所受的徑向的載荷，所以按 B 點(diǎn)處軸承計(jì)算軸承壽命。4.4.3 軸承的壽命計(jì)算軸承的壽命計(jì)算因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)工作環(huán)境溫度低于 120，由機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)表查得溫度系數(shù) 1tf，所以該軸承

58、的壽命為： （3-22）pcfnLth6010610式中，C 表示額定靜載荷，P 表示所受的載荷，n 表示轉(zhuǎn)速，表示溫度系數(shù)。 代入數(shù)據(jù)tf得，故選用 7205C 軸承能滿足使用要求。hhLh120001305710精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第第 5 章章 結(jié)論與展望結(jié)論與展望這次歷時(shí) 4 個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得了設(shè)計(jì)并不是嘴上說(shuō)說(shuō)，而是要經(jīng)過(guò)大量的考據(jù)與計(jì)算得來(lái)的，雖說(shuō)以前也有過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)類似的經(jīng)驗(yàn)，但是和畢業(yè)設(shè)計(jì)相比，要考慮的東西增加了太多太多，以前我總是片面的去考慮許多機(jī)械設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，沒(méi)有考慮一個(gè)整體應(yīng)該去考慮的東西，通過(guò)這次

59、畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的考慮更加全面，設(shè)計(jì)和計(jì)算的結(jié)構(gòu)也更加完善。總的來(lái)說(shuō)，從 12 月底制定命題，開(kāi)始我因?yàn)閺臎](méi)有過(guò)具體的設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，而手足無(wú)措，不知道該如何下手，但是在不斷的學(xué)習(xí)與查閱資料后，我逐漸的找到了設(shè)計(jì)該自行式食品 3d 打印機(jī)器人的方法和手段，通過(guò)書籍和導(dǎo)師的幫助下慢慢的對(duì)設(shè)計(jì)該自行式食品 3d 打印機(jī)器人有了自己的看法和理解，從無(wú)到有，對(duì)于自行式食品 3d 打印機(jī)器人從內(nèi)容到結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了幾次對(duì)結(jié)構(gòu)理解的錯(cuò)誤后，終于在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，找對(duì)了方向，最終成功的設(shè)計(jì)出來(lái)這樣一款自行式食品 3d 打印機(jī)器人。對(duì)未來(lái)而言，3d 打印技術(shù)正在成為這個(gè)社會(huì)的主流中的主流，食品 3d 打印自然而然的也是未

60、來(lái)食品制造的主流之一，對(duì)于未來(lái)來(lái)說(shuō)，食品制造裝置的小型化至關(guān)重要，輕便簡(jiǎn)潔的食品制造裝置既可以減少用地面積，也可以減少能源的損耗，至此，自行式食品 3d 打印機(jī)器人也將成為新一代人們關(guān)注的對(duì)象，從家用到工業(yè)生產(chǎn)，相信今后的食品制造業(yè)在不斷追求營(yíng)養(yǎng)健康，花樣繁多，綠色環(huán)保的食品制造中一定對(duì)大力的支持和研究自行式食品 3d 打印機(jī)器人的。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.5 版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.2 任嘉卉. 公差與配合手冊(cè)M.3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.3 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)編

61、委會(huì). 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)D. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.4.4 孫靖民，梁迎春. 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)-5 版D. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.5.5 崇凱. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南-2 版D. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.4.6 濮良貴，陳國(guó)定. 機(jī)械設(shè)計(jì)M.9 版.北京：高等教育出版社，2012.7 吳世嘉，張輝，賈敬敦. 3D 打印技術(shù)在我國(guó)食品加工中的發(fā)展前景和建議A，中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，中文核心期刊，2015.8 龍航. J. 杭州科技. 2013.59 一平. J.交通與運(yùn)輸. 2013.610朱福珍,潘慶勇,張興福, J.農(nóng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)管理. 2013.311Elena Ba

62、ssoli Andrea Gatto Luca Iuliano Maria Grazia Violante. Rapid, J. Prototyping Journal, 2007,312Daniel Gnther Bastian Heymel Johannes Franz Gnther, Ingo Ederer. J. Rapid Prototyping Journal. 2014 ,413Periard Dan,Schaal Noy,Schaal Maor,et al. Printing food. 18th Solid Freeform Fabrication Symposium (SF

63、F 2007) . 200714Millen Caleb,Gupta Gourab Sen,Archer Richard,et al. Investigations into colour distribution for voxel deposition in 3Dfood formation. International Conference on Control Automation and Information Sciences (ICCAIS 2012) . 201215Jin Gong,Mariko Shitara,Ryo Serizawa,Masato Makino,M.J Materials Science Forum . 2014 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)致致 謝謝這次機(jī)械的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)機(jī)械方面加深了了解，鞏固了我以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，加強(qiáng)了我對(duì)機(jī)械方面的認(rèn)識(shí)，使我對(duì)以后的機(jī)械方向有了更深的了解，對(duì)我今后的發(fā)展有了十足的信心。 在這里我要感謝我們張老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)，也要感謝我的同學(xué)們對(duì)我的熱情幫助，是他們給了我指導(dǎo)和建議，使我能完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，最后，感謝學(xué)校，能夠培養(yǎng)我，讓我從一個(gè)高中生，用了四年的時(shí)光，走向了社會(huì)，走向了人生中邁向社會(huì)的起點(diǎn)。.精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)