本科毕业设计（论文）说明书并联机械手式三维打印机结构设计学院机电工程学院专业班级机械工程及自动化五班学生姓名学生学号指导教师提交日期2014年5月28日毕业设计（论文）评语：毕业设计（论文）总评成绩：毕业设计（论文）答辩小组负责人签字：年月日摘要三维打印技术是集机械、自动控制、计算机科学、材料学等为一体的先进制造技术。
本文首先介绍了三维打印技术的基本原理和特点，以及三维打印技术的发展现状和关键技术。
接着阐述并联机器人的机构原理和特点，还有它的发展国内外发展情况。
然后通过选题背景及设计目的引出如今三维打印机存在的问题，比如成型精度和速度等。
本文是对并联机械手式三维打印的整体结构设计。
着重于机械手的机构的设计，简单性地说明打印机的整体设计。
在机械手的机构设计部分，需要建立运动学模型。
对于机器人的控制系统来说，运动学正解和运动学反解都是不可避免的。
还有一个重要点是并联机器人的尺度综合。
尺度综合是并联机械手设计的重要内容，速度、精度、刚度、工作空间是评价并联机械手系统性能的重要指标。
机械手的机构设计完成后，因为是基于并联机械手的三维打印机，还需要讨论三维打印机的整体设计，这也是为了能将并联机械手和三维打印机很好地结合为一体。
对于部分结构，本文会予以重点讨论。
关键词：三维打印技术，并联机械手，运动学模型，尺度综合AbstractThree-dimensional printing technology is one of the advanced manufacturing technology of machinery, automatic control, computer science, material science etc.. This paper first introduces the basic principle and characteristics of 3D printing technology, as well as 3D printing technology development status and key technology. Then it elaborates the mechanism principle and the characteristic of the parallel robot, and the development of its domestic and foreign development. And then through the background and the design objective leads now 3D printer problems, such as molding speed and precision.This paper is the overall structure design of parallel manipulator type of three-dimensional printing. The design focuses on the manipulator mechanism, the simple description of the overall design of the printer.In the design of manipulator mechanism part, needs to establish the kinematics model. For the control system of robot, kinematics and inverse kinematics is inevitable. Another important point is the synthesis of parallel robot. Synthesis is an important content of design parallel machine, speed, precision, rigidity, the working space is an important index for evaluating the performance of parallel manipulator system.The mechanism of robot design, because it is a 3D printer parallel manipulator based on, also need to discuss the overall design of 3D printers, this is to be the good combination of parallel manipulator and a 3D printer as a whole. For part of the structure, this paper will be focused on.Keywords: 3D printing technology, parallel manipulator, kinematics model, dimension synthesisKey words: Multivariable system, Predictive control, Environmental test device目录摘要................................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................................... I I 目录............................................................................................................................................. III 第一章绪论 (1)1.1三维打印机概述 (1)1.1.1桥梁检修的概述 (1)1.1.2应用前景 (1)1.1.3存在的问题 (2)1.2并联机械手综述 (4)1.2.1并联机构的特点 (4)1.2.2并联机构的分类 (5)1.2.3并联机器人的应用 (9)1.2.4发展展望 (11)1.3选题背景及设计目的 (11)1.4选题背景及设计目的 (12)第二章机械手的设计 (13)2.1 设计前分析 (13)2.2 Delta机器人结构分析 (13)2.3动平台位置反解 (15)2.3.1坐标系建立 (15)2.3.2位置反解分析 (16)2.4动平台位置正解 (18)2.5机械手的工作空间 (18)2.6机械手的驱动部分 (20)2.6.1电机选型 (20)2.6.2扭力校验 (20)2.7机械手材料选择 (21)2.7.1主动臂材料选择 (22)2.7.2动平台材料选择 (23)2.7.3静平台材料选择 (24)2.7.4其他部分确定 (25)2.8本章小结 (27)第三章三维打印机其他部分的设计 (28)3.1 支架的设计 (28)3.2送料机构 (29)3.3热平台固定 (30)3.4料架设计 (30)3.5喷头清理设计 (32)3.6防护板设计 (32)3.7本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)附录.............................................................................................................. 错误！未定义书签。
致谢.............................................................................................................. 错误！未定义书签。
第一章绪论第一章绪论1.1三维打印机概述三维打印机（Three Dimension Printers），又称3DP。
是一位名为恩里科·迪尼（Enrico Dini）的发明家设计的一种神奇的打印机，它甚至可以“打印”出一幢完整的建筑1.1.1桥梁检修的概述三维打印机在过去通常又被称为“快速成型机”，它是添加制造技术的一种形式。
工作原理类似打印机的打印头，不同点在于除了喷头在做X-Y平面运动外，工作台还沿着Z轴方向进行垂直运动；并且喷头喷出的材料不是油墨或打印机用的粉末，而是一种特殊的粘结剂或者熔融状态下的塑料、金属。
[1]它通过对电脑中三维软件的识别，进行STL格式（也是三角网格格式）转换，再结合切层软件确定摆放方位和切层路径，并进行切层工作和相关支撑材料的构造。
最后使用喷头将固态的线型成型材料加热成半熔融状态之后挤出来（采用粘结剂的就直接挤出），和支撑材料自下而上，一次一层的构铸成最终实体。
简单点说，可以理解为软件把物体分成若干个横截面，而三维打印机将这些横截面一次一层的沉淀、堆积。
整个过程就像是普通的二维打印机再加个Z轴，一层叠一层地打印，最终形成我们所需的实体。
从它整个成像的过程来看，我们知道三维打印机至少要由软件控制系统、成型材料、支撑材料、成型材料匣、支撑材料匣、喷头、加热模组、成型空间等几大部份构成。
其中成型材料和支撑材料就相当于我们普通打印机的耗材，也有的机型不需要支撑材料，大大降低了用户的后期使用成本，如美国Z Corperation公司的Z系列机型。
1.1.2应用前景3D打印已经成为一种潮流，三维打印机除了能够在制造业中生成各种模型外，由于它的占地空间和环保理念都逐步适应了现代商务区的要求，也开始应用于教育、建筑、设计等多个行业，尤其是工业设计，数码产品开模等，可以在数小时内完成一个模具的打印，节约了很多产品到市场的开发时间。
3D 打印机可以使用各种原料打印三维模型。
使用三维铺助设计软件，工程师设计出一个模型或原型之后，无论设计的是一所房子还是人工心脏瓣膜，之后通过相关公司生产的3D打印机进行打印，打印的原料可以是有机或者无机的的材料，例如橡胶、塑料、甚至是人体器官，不同的打印机厂商所提供的打印材质不同。