1.研究目的与意义
本项目以“模块化齿轮减速箱”为工程载体，聚焦三维建模与3D打印技术在机械传动系统设计与制造中的深度融合，旨在构建一个贯通“设计—建模—制造—测试—优化”全链条的实践教学闭环。三维建模与增材制造作为现代智能制造体系的关键支撑技术，不仅显著缩短了产品开发周期，也为复杂机械结构的快速验证与迭代提供了可能。通过本项目，学生将在真实工程情境中系统掌握UG软件在参数化建模、虚拟装配及工程图输出等方面的综合应用能力，并深入理解3D打印工艺对机械零件功能性、精度与可靠性的直接影响。
2.研究目标与内容
本研究旨在系统探索三维建模与3D打印技术的深度融合与实际应用，培养学生在数字化设计与增材制造领域的综合实践能力。
研究目标明确指向四个维度：一是熟练运用UG平台完成齿轮及箱体等核心零部件的参数化建模与高精度虚拟装配，确保模型符合机械设计规范并能通过干涉检查；二是深入掌握面向FDM 3D打印的工艺适配方法，针对齿轮啮合区域、轴孔配合等关键特征，科学设定打印方向、层厚、填充率及支撑策略，在保证结构强度的同时满足装配公差要求；三是成功制造出具备实际传动功能的物理样机，并通过搭建简易测试平台，对其传动效率、速比准确性、运行噪音及负载能力进行定量评估，从而验证设计方案与制造工艺的可行性；四是系统整理项目全过程的技术文档，形成涵盖三维模型、工程图纸、结题报告在内的完整技术档案，强化工程规范意识与项目管理素养。
围绕上述目标，研究内容将从四个方面展开：首先，在数字化设计层面，基于齿轮传动理论合理确定模数、齿数、压力角等参数，利用UG完成高保真三维建模；其次，在增材制造适配性方面，对比分析PLA、ABS、PETG等常用打印材料在强度、耐磨性与尺寸稳定性上的差异，针对细长传动轴易变形、薄壁箱体易翘曲等典型问题，优化打印路径与结构支撑方案，提升零件成形质量；再次，在样机制作与测试阶段，完成所有零部件的打印、后处理（如去支撑、孔位修整、轴表面抛光）及精密装；最后，基于测试中暴露的问题（如传动不平稳、异响或局部磨损），反向驱动三维模型的结构优化，例如调整齿廓修形、增强零件刚度等，从而完整体验现代产品开发中“设计—验证—再设计”的迭代逻辑。通过这一系列环环相扣的研究活动，项目不仅提升了学生的综合工程实践能力，也为未来在高端装备、智能传动及先进制造领域的深入发展奠定了坚实基础。
3. 特色及创新点
本研究的特色与创新之处在于构建了一个贯通设计与制造的完整实践链条，突出“全过程融合”的教学理念。通过实现“设计—建模—打印—测试”的闭环流程，学生不仅掌握单项技能，更深入理解数字化制造的系统逻辑，强化从抽象构想到实体验证的工程转化能力。在项目实施中，强调结构创新与功能导向，鼓励学生将机械原理知识（如连杆机构、齿轮传动、凸轮运动等）融入设计，开发具有实际应用价值或参与学科竞赛潜力的功能性作品，激发创新意识与工程思维。同时，研究支持学生开展多材料与多工艺的探索实践，对比分析PLA、ABS、柔性材料及光敏树脂等在不同打印工艺下的成形特性与性能表现，拓展其对现代增材制造技术多样性和适应性的认知边界。此外，项目注重跨学科能力的培养，有机融合机械设计、材料科学与先进制造工艺，引导学生在真实工程问题中综合运用多学科知识，全面提升其工程素养与解决复杂问题的创新能力。这一实践模式不仅提升了学生的动手能力，更培养了其系统化思维和面向未来的制造技术视野。
4.学生获得的训练
通过本项目的实施，学生将在多个维度获得系统而深入的训练。在技术技能方面，学生将熟练掌握主流三维建模软件的操作方法与3D打印设备的使用流程，具备将数字模型高效转化为物理实体的实践能力。在工程设计层面，通过完成从结构构思、三维建模、工程图输出到工艺规划与功能测试的全过程，学生的综合设计能力与工程规范意识得到显著提升。项目采用项目式学习（PBL）模式，鼓励学生以团队形式开展课题研究，在协作中锻炼创新思维、批判性思维与实际问题解决能力，增强团队沟通与协作意识。同时，项目强调科研规范与工程管理能力的培养，要求学生制定合理的项目计划，系统整理设计文档、打印参数与测试数据，并撰写结构完整的技术总结报告，从而提升其技术表达、项目管理与科研素养，为未来从事工程研发或继续深造奠定坚实基础。1.机械、材料成型及相关工科专业；
2.课程要求：机械制图、CAD基础、机械设计基础、工程材料；
3.能力要求：具备一定的三维建模基础，动手能力强，对数字化制造有浓厚兴趣，具备良好的团队合作与沟通能力。