3D打印是增材制造技术的一种,因其快速成型的特点,消除了传统的产品设计局限,可以实现传统制造业无法完成的产品。该技术在工业生产中对于节省原材料及制造成本方面效果显著。近些年来,3D打印技术更是对人类生活的诸多方面产生了影响。为了进一步提高3D打印机自身打印速度以及打印精度,本文以Delta型3D打印机为研究对象,针对打印机自身结构特点进行合理的设计以及数值建模,并重点开展运动学、动力学、惯性参数辨识以及样机实验的相关研究。(1)在对Delta型3D打印机设计和建模的基础上,根据各构件之间的几何关系结合数值代数方法,推导了打印机滑块与动平台位置相对关系的反解运动方程,进而求出了速度雅克比矩阵;利用MATLAB软件,运用数值分析法,通过运动学反解模型搜索求出了该型3D打印机的有效工作工作空间;最后,采用Adams软件作运动学仿真,得到了打印机动平台喷嘴处的位移、速度以及加速度随时间变化的运动曲线,说明了该型3D打印机具有的运动平滑性,同时,也验证了所建立的运动学模型的正确性。(2)构建了Delta型3D打印机系统机、电耦合的全局动力学模型。利用旋量键合图在并联机器人动力学建模上的优势,构建了该打印机机械本体子系统的动力学模型,结合传统键合图建立驱动子系统的动力学模型,获得打印机系统机、电耦合的全局动力学模型,形象、直观地描述了该系统各能域之间能量传递与交换的因果关系,并且体现了各构件之间运动力的传递关系。对于给定的动平台运动轨迹,对比ADAMS数值仿真、MATLAB理论计算以及实验实测驱动力结果,对该机构多能域系统动力学全解模型进行了验证。(3)基于上述全局动力学模型,对机构进行关键点速度旋量等效以及力旋量等效,根据功率守恒的原则获得了关于该型3D打印机惯性参数的线性化模型。使Delta型3D打印机样机重复运行优化后的运动轨迹,通过力传感器采集实验数据,并对数据进行后续的优化处理,通过运算以及数据拟合,最终得到了该型3D打印机的惯性参数估计值。(4)为了检验得到的Delta型3D打印惯性参数的估计值是否准确,需要再次通过实验进行验证。首先在加工完实验样机的基础上,给定样机任意轨迹,通过力传感器以及测力仪表采集实验过程中驱动的数据,通过与理论计算的驱动力进行对比,验证了所求惯性参数辨识的准确性。