基于優(yōu)化散熱的3d即時(shí)打印的位移曲線繪制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于優(yōu)化散熱的3D即時(shí)打印的位移曲線繪制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》等課程都含有凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容都包含凸輪位移曲線。教師口述難以把原理表達(dá)得清楚，學(xué)生繪圖時(shí)容易出錯(cuò)。目前現(xiàn)有的技術(shù)只有凸輪機(jī)構(gòu)的演示模型，較難理解凸輪形狀與從位移曲線之間的關(guān)系，曲線形成過(guò)程抽象，教學(xué)效果比較差。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了“申請(qǐng)?zhí)?201320865424.5”，專(zhuān)利名稱(chēng)為“幾何參數(shù)可變型凸輪運(yùn)動(dòng)位移曲線繪制儀”，該繪制儀器雖然能夠獲得凸輪的繪制曲線，但是學(xué)生無(wú)法得知繪制的精度，總之，現(xiàn)有的設(shè)備僅僅可以將符合繪制儀結(jié)構(gòu)的凸輪進(jìn)行位移曲線的繪制，無(wú)法得到凸輪的參數(shù)，如加速度、壓力角、偏心距等，對(duì)繪制的后續(xù)工作無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步的處理，使用不夠方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了基于優(yōu)化散熱的3D即時(shí)打印的位移曲線繪制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明不僅能夠達(dá)到隨著凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)其位移曲線可以同步繪制出來(lái)，而且可以實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)是否有誤差。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]基于優(yōu)化散熱的3D即時(shí)打印的位移曲線繪制系統(tǒng)，包括:
[0007]模型生成裝置，用于將待繪制曲線的設(shè)備的模型進(jìn)行生成；
[0008]模型制作裝置，用于將生成的模型進(jìn)行3D打印制作；
[0009]測(cè)繪裝置，用于將3D打印制作的模型進(jìn)行位移曲線同步繪制，并將繪制的曲線通過(guò)傳感設(shè)備傳輸至上位機(jī)，在上位機(jī)中將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的模型的位移曲線與模型生成時(shí)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行誤差對(duì)比。
[0010]進(jìn)一步的，所述模型制作裝置為3D打印設(shè)備，3D打印設(shè)備采用優(yōu)化的散熱組件。
[0011]進(jìn)一步的，所述優(yōu)化的散熱組件設(shè)置在3D打印機(jī)的噴頭內(nèi)部且包裹在噴出融化材料的導(dǎo)管的外部，用于對(duì)融化材料進(jìn)行有效散熱。
[0012]進(jìn)一步的，所述優(yōu)化的散熱組件包括散熱組件本體，在散熱組件本體上設(shè)置有直肋，直肋肋片間隔交叉開(kāi)孔，散熱組件本體一端設(shè)有在滾動(dòng)軸承連接處，滾動(dòng)軸承設(shè)置在滾動(dòng)軸承連接處的位置，滾動(dòng)軸承內(nèi)圈通過(guò)焊接的方式與散熱件相連，外圈通過(guò)焊接的方式與噴頭相連，具體為與噴頭內(nèi)部剩余原螺紋連接金屬部分相連。
[0013]進(jìn)一步的，所述噴頭內(nèi)還設(shè)有散熱風(fēng)扇，用于交錯(cuò)吹風(fēng)使散熱件轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步的，所述測(cè)繪裝置包括調(diào)速電機(jī)，所述調(diào)速電機(jī)輸出軸分別與皮帶傳輸機(jī)構(gòu)及待繪制曲線的設(shè)備的模型相連，待繪制曲線的設(shè)備的模型與水平方向繪制機(jī)構(gòu)相連，皮帶傳輸機(jī)構(gòu)與垂直方向繪制機(jī)構(gòu)，垂直方向繪制機(jī)構(gòu)與畫(huà)板相連，水平方向繪制機(jī)構(gòu)與畫(huà)筆相連。
[0015]進(jìn)一步的，所述畫(huà)筆前端裝有傳感器探頭，傳感器探頭采用光柵傳感器，光柵傳感器將檢測(cè)的信號(hào)傳輸至上位機(jī)。
[0016]進(jìn)一步的，所述測(cè)繪裝置還包括底座，所述底座上設(shè)置有電機(jī)座，電機(jī)座上設(shè)有調(diào)速電機(jī)，所述底座上還設(shè)有底板，所述底板上設(shè)有水平方向繪制機(jī)構(gòu)，所述水平方向繪制機(jī)構(gòu)包括滾子，被測(cè)件凸輪通過(guò)滾子與直線軸承支架相連，所述直線軸承支架由支撐裝置支撐，支撐裝置包括兩個(gè)直線軸承滑桿，兩個(gè)直線軸承滑桿上分別設(shè)有各自對(duì)應(yīng)的直線軸承滑塊，直線軸承支架與筆架相連所述筆架通過(guò)拉簧與畫(huà)筆相連。
[0017]進(jìn)一步的，垂直方向繪制機(jī)構(gòu)包括皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在調(diào)速電機(jī)的輸出軸上的第一皮帶輪，第一皮帶輪通過(guò)皮帶與第二皮帶輪相連，所述第二皮帶輪與傳動(dòng)軸相連，傳動(dòng)軸通過(guò)相嚙合的第一錐齒輪及第二錐齒輪相連，第二錐齒輪通過(guò)同軸的第一齒輪和第二齒輪與上滾筒相連。
[0018]進(jìn)一步的，所述上滾筒通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接在畫(huà)板架上，畫(huà)板架通過(guò)螺栓連接在底座上。上滾筒與下滾筒相連，上滾筒與下滾筒之間設(shè)有畫(huà)板。
[0019]進(jìn)一步的，基于優(yōu)化散熱的3D即時(shí)打印的位移曲線繪制方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一:在上位機(jī)中將待繪制曲線的設(shè)備的模型進(jìn)行生成；
[0021]步驟二:將生成的模型傳輸至3D打印設(shè)備并進(jìn)行3D打印制作；
[0022]步驟三:將打印好的待繪制曲線的設(shè)備的模型放入測(cè)繪裝置，啟動(dòng)調(diào)速電機(jī)，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)水平方向繪制機(jī)構(gòu)及垂直方向繪制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，垂直方向繪制機(jī)構(gòu)帶動(dòng)畫(huà)板垂直運(yùn)動(dòng)，水平方向繪制機(jī)構(gòu)帶動(dòng)畫(huà)板水平運(yùn)動(dòng)，畫(huà)筆在畫(huà)板上畫(huà)出待繪制曲線的設(shè)備的模型的位移曲線；
[0023]步驟四:畫(huà)筆通過(guò)傳感設(shè)備將模型的位移曲線傳輸至上位機(jī)，在上位機(jī)中將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的模型的位移曲線與模型生成時(shí)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行誤差對(duì)比。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]1、將凸輪的設(shè)計(jì)、制作和測(cè)繪這三個(gè)步驟巧妙的結(jié)合在一起，與目前存在的測(cè)繪儀器有很大的不同，創(chuàng)新了一種更有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，填補(bǔ)了目前教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器市場(chǎng)上的空白。
[0026]2、凸輪測(cè)繪儀器部分，可以通過(guò)改變中心距、更換凸輪輪廓這兩種方式，快速便捷的調(diào)整凸輪的幾何參數(shù)。通過(guò)測(cè)繪，獲取凸輪相關(guān)參數(shù)，可以反向驗(yàn)證是否與自主設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)定參數(shù)相吻合。
[0027]3、凸輪制作設(shè)備部分，采用了更加優(yōu)化的散熱組件，相較現(xiàn)有的打印機(jī)散熱片形式，采取直肋的形式，在表面積一定的條件下，獲取更大的換熱面積。散熱片上下連接處通過(guò)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，肋片采用間隔交叉開(kāi)孔的方式，并借助風(fēng)扇相向交錯(cuò)吹風(fēng)，以形成空氣流場(chǎng)增強(qiáng)散熱。這種優(yōu)化散熱的方式可以使打印機(jī)高效制作需要的凸輪，并節(jié)省了因噴頭堵塞造成的材料浪費(fèi)。
[0028]4、信號(hào)輸出部分，借助光柵采集運(yùn)動(dòng)路徑將圖像導(dǎo)入電腦。方便直觀，可以有效地進(jìn)行凸輪壓力角、加速度、位移等誤差的對(duì)比，學(xué)生能深入了解凸輪結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1本發(fā)明的測(cè)繪裝置的正視圖；
[0030]圖2本發(fā)明的測(cè)繪裝置的俯視圖；
[0031 ]圖3本發(fā)明的測(cè)繪裝置的左視圖；
[0032]圖4本發(fā)明的優(yōu)化散熱組件的正視圖；
[0033]圖5本發(fā)明的優(yōu)化散熱組件的俯視圖；
[0034]圖6本發(fā)明的優(yōu)化散熱組件的左視圖；
[0035]圖中，1、被測(cè)件凸輪，2、第一皮帶輪，3、皮帶，4、第一齒輪，5、第二皮帶輪，6、上滾筒，7、畫(huà)板，8、下滾筒，9、筆架，10、直線軸承滑桿，11、直線軸承滑塊，12、底座，13、第二齒輪，14、調(diào)速電機(jī)，15、第一錐齒輪，16、第二錐齒輪，17、畫(huà)筆，18、拉簧，19、位移傳感器的桿，20位移傳感器的箱體，1-1、孔，1-2、直肋，I _3、散熱件滾動(dòng)軸承連接處。
【具體實(shí)施方式】
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[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0037]實(shí)施例子中，測(cè)繪裝置可以測(cè)繪多種構(gòu)件，以凸輪為例進(jìn)行說(shuō)明；測(cè)繪部分可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)部分的參數(shù)，這是與現(xiàn)存測(cè)繪裝置的一大不同；將即時(shí)設(shè)計(jì)制作、測(cè)繪、反向驗(yàn)證巧妙結(jié)合，也是一大特點(diǎn)。
[0038]本申請(qǐng)給出一種可以同步繪制出不同型號(hào)凸輪位移曲線來(lái)讓學(xué)生更直觀的理解，能夠達(dá)到隨著凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)其位移曲線可以同步繪制出來(lái)。本研究構(gòu)想能夠設(shè)-H套可以讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)凸輪并進(jìn)行制作的模塊，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)一步了解凸輪的各項(xiàng)性能，設(shè)計(jì)出的凸輪可以進(jìn)行同步曲線測(cè)繪并來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)是否有誤差。
[0039]本裝置可分為設(shè)計(jì)模塊、制作模塊、測(cè)繪模塊和信號(hào)輸出四個(gè)模塊，學(xué)生可以通過(guò)電腦軟件自主設(shè)計(jì)凸輪結(jié)構(gòu)，在3D打印模塊上即時(shí)制作出來(lái)，然后將凸輪實(shí)物放到測(cè)繪模塊上進(jìn)行同步繪圖，將繪制曲線及數(shù)據(jù)顯示在電腦上，便于學(xué)生們數(shù)據(jù)分析及驗(yàn)證。
[0040]儀器工作過(guò)程:凸輪自主設(shè)計(jì)—3D即時(shí)打印—位移曲線同步測(cè)繪—光柵信號(hào)采集輸出。
[0041]在凸輪自主設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)或計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。在設(shè)計(jì)中，學(xué)生可以對(duì)凸輪的各項(xiàng)知識(shí)有一個(gè)具體的了解，實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)的整體把握。
[0042]在3D即時(shí)打印過(guò)程中，為防止打印機(jī)噴嘴因溫度過(guò)高而導(dǎo)致堵塞，采用一種新型噴頭，可以?xún)?yōu)化噴頭的散熱。3D打印機(jī)通過(guò)讀取文件中的橫截面信息，用長(zhǎng)條狀材料將這些截面逐層地打印出來(lái)，再將各層截面以堆積方式粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)實(shí)體。學(xué)生可以很直觀的觀察3D打印機(jī)制作凸輪的過(guò)程，對(duì)凸輪的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)也有很直觀的了解。
[0043]即時(shí)打印部分，創(chuàng)新了一種新的噴頭喉管處的散熱件，采取直肋交叉打孔的方式，一排肋開(kāi)三個(gè)孔，與之緊挨的兩個(gè)肋開(kāi)兩個(gè)孔，并在滾動(dòng)軸承連接處采用滾動(dòng)軸承而非螺紋相連，輔以散熱風(fēng)扇交錯(cuò)吹風(fēng)使散熱件轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就大大優(yōu)化了噴頭的散熱，能夠更好地防止嗔頭堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。
[0044]該優(yōu)化散熱件就在3D打印機(jī)的噴頭內(nèi)部，包裹在噴出融化材