Аннотация. При проектировании 3D-принтеров и станков с ЧПУ широко используются конструкции из алюминиевого станочного профиля. Разработчик должен учитывать не только статические деформации подобных конструкций, но и вибрационные характеристики, поскольку они непосредственно влияют на качество работы устройства. Предложена математическая модель сочленения двух станочных профилей в виде линейного упругого шарнира, и экспериментально определены ее параметры. Выполнено сравнение результатов, полученных с помощью предлагаемой модели, и результатов моделирования методом конечных элементов в пакете Fusion 360 с экспериментально измеренными данными. Сделан вывод о наилучшем соответствии предложенной математической модели экспериментальным данным.

Ключевые слова: частотный анализ, 3D-печать, уравнения Лагранжа, станочный профиль, автоматизация проектирования, жесткость конструкций

Список литературы:

1. Kun K. Reconstruction and development of a 3D printer using FDM technology // Procedia Eng. Elsevier. 2016. Vol. 149. P. 203–211.
2. Finnes T. High definition 3d printing-comparing SLA and FDM printing technologies // J. Undergrad. Res. 2015. Vol. 13, N 1. P. 3.
3. Horvath J. The Desktop 3D Printer // Mastering 3D Printing. Springer, 2014. P. 11—20.
4. Grutle Ø. K. 5-axis 3D Printer. Master's thesis. University of Oslo, 2015.
5. Donaldson R. R., Thompson D. C., Loewen E. G. Design and performance of a small precision CNC turning machine // CIRP Ann. Elsevier, 1986. Vol. 35, N 1. P. 373—376.
6. Prasetyawan A. T. Redesign CNC plotter batik dengan transmisi everman belt drive menggunakan rangka v-slot aluminium profile. Thesis Undergraduate. University of Muhammadiyah Malang, 2019.
7. Megalingam R. K., Darla V. P., Nimmala C. S. K. Autonomous Wall Painting Robot // 2020 Intern. Conf. for Emerging Technology (INCET). 2020. P. 1—6.
8. Pilch Z., Domin J., Szłapa A. The impact of vibration of the 3D printer table on the quality of print // 2015 Selected Problems of Electrical Engineering and Electronics (WZEE). 2015. P. 1—6.
9. Stejskal T. et al. Measurement of static stiffness after motion on a three-axis CNC milling table // Appl. Sci. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2018. Vol. 8, N 1. P. 15.
10. Labuschagne A., van Rensburg N. F. J., der Merwe A. J. Comparison of linear beam theories // Math. Comput. Model. Elsevier, 2009. Vol. 49, N 1—2. P. 20—30.
11. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.
12. Holman J. M., Serdar T. Analyzing the composite 3-D printer frame for rigidity // 2018 ASEE Annual Conference & Exposition. 2018.
13. Bedri R., Al-Nais M. O. Prestressed modal analysis using finite element package ANSYS // Intern. Conf. on Numerical Analysis and Its Applications. 2004. P. 171—178.
14. Munde K. H., Mestry M. M. P. Pre stressed modal FE Analysis of bolted joint // ETIR. 2018. Vol. 5, is. 7. https://www.researchgate.net/publication/326588021_Pre-Stressed_Modal_Analysis_of_Composite_Bolted_Structure.
15. Piscan I., Janssens T., Pupaza C. Dynamic parameter estimation of bolted assemblies // Proc. of ISMA Conf. on Noise and Vibration Engineering. Leuven, Belgium, 2012. P. 3461—3474.
16. Wang F. et al. The investigation of vibration characteristics on the bolted disk-drum joints structure // Adv. Mech. Eng. 2019. Vol. 11, N 3. P. 1687814019831477.
17. Zhang K. et al. Modal Analysis of Bolted Structure Based on Equivalent Material of Joint Interface // Materials. 2019. Vol. 12, N 18. P. 3004.
18. Chen G. et al. Dynamics modeling and experimental modal analysis of bolt loosening for lightning rod // J. Vibroengineering. JVE International Ltd., 2020. Vol. 22, N 3. P. 657—671.
19. Shirokov V. S., Kholopov I. S., Solovejv A. V. Determination of the frequency of natural vibrations of a modular building // Procedia Eng. 2016. Vol. 153. P. 655—661.
20. Маркеев А. П. О движении связанных маятников // Нелинейная динамика. 2013. Т. 9, № 1. С. 27—38.