毕业设计(论文)
2.6.2 同步轮的选型
同步轮是安装在42BYGH47-401A步进电机上的元件，可以带动同步带运转，具有传递动力的作用。因为该简易3D打印机属于精加工类型，在选取加工类型精度比较高的同步带轮，依据表2-8，选取合适的同步带轮参数如下：
齿距：2.032 mm 齿数：20 槽宽：11 mm
d1 节圆直径：12.9 mm d 内径：5 mm D档边外径：18 mm D1凸台外径：18 mm L总长：20 mm
表2-8 MXL,XL,L同步轮规格表 MXL,XL,L同步轮规格表
齿型 齿数 外形尺寸 S E d1 d D 槽宽 节圆直径 内径 挡圆外径 12.9 18 5，6或 6.35 16 19.4 25 6或11 6.35 25.9 32 5，6，6.35或8 24.3 6.2 32 11 15 6，6.35，32.3 38 7，8或10 21 27 75.8 91 121.3 8.2 10 10 10 66 98 130 重量 0.01 0.02 0.04 MXL 齿距2.03mm 20 30 40 D1 凸台外径 18 25 20 L 总长 20 20 20 XL 齿距5.08mm L齿距9.53mm 15 20 24 17 26 23 48 68 80 25 0.06 0.06 20 30 40 38 0.25 0.6 1 15
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2.6.3 同步带的选取
根据同步带轮的选型，在满足啮合的条件下，选择MXL同步带，相关参数如下： 齿距：2.032 mm 齿高：0.51 mm 齿厚：1.14 mm
同步带的二维图见图2-12。
图2-12 同步带的二维图
2.6.4 深沟球轴承的选型
深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也能承受轴向载荷，承受纯径向载荷时，接触角为零，结构简单，使用方便，应用广泛。在3D打印机中，该轴承主要是支撑传送带的压应力，所以主要承受的是径向静载荷。
由于3D打印机构中，深沟球轴承主要是承受静载荷，所以深沟球轴承的选择可以按额定静载荷计算[7]，计算公式见式（2.3）
C0=S0P0 式中 C0——基本额定静载荷计算值，N； S0——安全因数，安全因数选择见表2-9； P0——当量静载荷，N，计算公式见表2-10； C0r——轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N C0a——轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N 表2-9 旋转轴承安全因数 旋转轴承安全因数 使用要求和载荷性质 对旋转精度及平稳性要求较高，或承受强大的冲击载荷 正常使用 对旋转精度及平稳性要求较低，没有冲击和震动 表2-10当量静载荷计算公式 S0 球轴承 1.5?2 0.5?2 0.5?2 滚子轴承 2.5?4 1?3.5 1?3 16 毕业设计(论文) 当量静载荷计算公式 轴承类型 α=0的向心滚子轴承 向心轴承 推力轴承 向心球轴承和α≠0的向心滚子轴承 α=90°的推力轴承 α≠90°的推力轴承 径向当量静载荷 轴向当量静载荷 计算公式 P0r=Fr P0r=X0Fr+Y0Fa P0r=Fr3 二式中的较大值 P0a=Fa P0a=2.3Frtanα+Fa 说明 Fr——径向载荷 Fa——径向载荷 X0——径向静载荷系数 Y0——轴向静载荷系数 根据表2-8，径向当量静载荷载荷P0r的公式: P0r=X0Fr+Y0Fa根据表2-9，S0取2 计算深沟球径向当量动载荷时，X0=0.6，Y0=0.5； 即P0r=0.6Fr+0.5Fa 且当P0r < Fr时，取P0r = Fr 因为3D打印机同步带绷紧时，对深沟球轴承的径向压应力约100N；轴向应力可忽略不计。 所以P0r = Fr = 50N C0=S0P0=S0P0r=S0Fr=2×10= 200 N 根据基本额定静载荷的计算，查机械设计手册第二卷P1055的深沟球轴承技术参数表（见表2-11），选择合适的深沟球轴承。 表2-11深沟球轴承技术参数表 深沟球轴承技术参数表 基本尺寸 /mm d D 14 7 17 19 22 16 19 22 24 B 5 5 6 7 5 6 7 8 基本额定载荷 /kN C0r 0.5 0.8 1.08 1.35 0.65 0.92 1.38 1.4 极限转速 /r*min-1 油 40000 38000 36000 34000 38000 36000 34000 32000 质量 /kg W 0.0024 0.0057 0.007 0.014 0.004 0.0085 0.015 0.016 轴承代号 60000型 628/7 619/7 607 627 628/8 619/8 608 628 其他尺寸 /mm R min 0.15 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 安装尺寸 /mm da min 8.2 9.4 9.4 9.4 9.6 10.4 10.4 10.4 Da max 12.8 15.2 16.6 19.6 14.4 17.2 19.6 21.6 ra max 0.15 0.3 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.3 d2 9 9.6 10.7 11.8 10.8 11 11.8 12.8 D2 12 14.4 15.3 18.2 14 16 18.2 19.2 8 17 毕业设计(论文) 续表2-11 17 9 20 24 26 5 6 7 8 0.72 1.08 1.4 1.95 36000 34000 30000 30000 0.0042 0.0092 0.016 0.019 628/9 619/9 609 629 11.1 12 14.2 14.4 14.9 17 19.2 21.1 0.2 0.3 0.3 0.3 10.6 11.4 11.4 11.4 15.4 18.2 21.6 23.6 0.2 0.3 0.3 0.3 最后，综合顶框设计以及C0的值，根据表2-11，选择628/8型深沟球轴承作为传送带轴承。 2.6.5 直线轴承的选型 直线轴承是套在光轴上滑动的轴承，它的作用是引导滑动座做平行于光轴的直线运动，它的选型要根据光轴的尺寸规格来进行确定，直线轴承规格表见表2-12。 表2-12 直线轴承规格表 型号 球列数 4 4 4 4 主要尺寸 内径 dr 公差 6 8 10 12 0 -0.01 D 12 15 19 21 外径 公差 0 -0.013 0 L 35 45 55 57 长度 公差 0 -0.3 B 27 35 44 46 外止动槽 公差 0 -0.3 D1 W 基本额定载荷 动 33 44 60 83 静 54 80 112 160 LM6LUU LM8LUU LM10LUU LM12LUU 11.5 1.1 14.3 1.1 18 20 1.3 1.3 由于所设计的光轴直径是Φ8，所以根据表2-8，选择LM8LUU的直线轴承为滑动座轴承。 2.6.6 滑动座的设计 滑动座通过扎带可与直线轴承装配在一起，可以沿着光轴自由地运动，同步带的两端分别用扎带绑在滑动座的两头，随着3D打印机X、Y、Z三个塔上步进电机动作，滑动座就会沿着光轴做垂直上升或者垂直下降的运动，滑动座的材料选用PLA材料，方便3D打印制造，图2-13是滑动座结构示意图。 18 毕业设计(论文) 图2-13 滑动座结构示意图 2.6.7 万向节的设计 万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它相当于3D打印机的“关节”部件，通过推杆与万向节的连接，X，Y，Z三个塔上滑动座上下滑动的运动会转化成打印机构中的中心平台和喷头在一圆柱空间的运动。这种特制的万向节材料也选用PLA材料，强度和硬度较好，可以3D打印成型，万向节结构示意图如图2-14。 图2-14 万向节结构示意图 2.6.8 中心平台的设计 中心平台主要作用是用于喷头装置的定位，它在结构上也采用三角形结构，中心平台上装有6个万向节，通过推杆可以将中心平台与滑动座连接在一起，X、Y、Z塔上的步进电机控制滑动座上下运动可使中心平台在一个圆柱空间内平行于打印平台自由运动。由于 19