Resumen

Describir

Las cajas de engranajes de anillo dividido son conocidas por ser capaces de obtener engranajes muy grandes.
Reducción con muy pocas etapas. Los detalles del diseño capturados.
Aquí fueron proporcionados principalmente por David Hartkop. Ver:


Realmente me gustó este diseño porque mantuvo los dientes del planeta.
Alineados entre sí, haciéndolos más fáciles de imprimir en 3D también.
como permitir que un engranaje de salida ayude a prevenir que el planeta
Engranajes que se retuercen bajo carga. Aunque puedo llegar a velocidades muy altas.
La reducción es muy fácil con este diseño, solía necesitar mucho.
Menos reducción en la práctica, pero en cambio, lo utilizó como el resultado final.
Etapa para varios brazos que necesitan soportar más torque. El
El secreto de eso era imprimirlos grandes y usar muchos planetas.
Mantener el módulo de entrada/salida superior a 1 es probable que sea
también es útil.

Quería construir esta caja de cambios para una aplicación de robótica, pero yo...
Necesitaba rodamientos para soportar las cargas implicadas. Descubrí esto.
Excelente diseño para rodamientos impresos en 3D por Positive Attitude.
que pensé que sería perfecto para esta aplicación. Véase:
https://www.youtube.com/watch?v=NIIVZcgJWPs&t=46s
Al fusionar estos rodamientos con la caja de cambios original de David, llegué
Con el siguiente diseño. Terminé cambiando la salida.
Etapa para tener los orificios de montaje fuera de los dientes del anillo. Esto
Funciona mejor para transportar cargas altas y montar rodamientos, pero
Eso sí reduce los diámetros del anillo de entrada/salida, cosa que yo no hago.
Seguro que fue el mejor intercambio.

Dado que estaba usando esto para una aplicación de robótica, quería
Incluye en el diseño y el encoder absoluto en la salida final.
Inicialmente esperaba usar una olla de 10 vueltas, pero nunca lo logré del todo.
Me gustó cómo encajaba en el diseño. En vez de eso, decidí optar por...
Un módulo de encoder rotatorio (CJMCU-103, disponible en Amazon/AliExpress).
Por ~ $1-2 por unidad). Este módulo solo codifica 1 vuelta, así que necesitaba...
Para idear una caja de cambios con una alta relación de reducción para el encoder.
La caja de cambios que ideé puede soportar un anillo sensor de salida.
Con hasta 270 dientes. Es un sistema tradicional de múltiples etapas y tiene
Algunas reacciones negativas que espero sean difíciles de eliminar. Los engranajes.
Son realmente pequeños e incluso imprimí en 3D los "nudos del eje".
Parece que funciona bien, pero no estoy seguro de su durabilidad. Si lo ejecuto
En cuanto a los problemas de durabilidad, reemplazaré los "nudos de eje" impresos.
Con agujeros y poner en su lugar ejes/cables de metal sólidos de 2-3 mm.

Esperaba que muchas aplicaciones quisieran tener 2 idénticas.
Cajas de engranajes que accionan un brazo a ambos lados del brazo, pero impulsadas
por el mismo eje/motor. Esto requiere que las cajas de engranajes
ser ensamblados de manera idéntica. Esto puede ser un desafío, así que agregué
Algunas marcas de índice para ayudar en este esfuerzo, pero admito que es...
Probablemente sea un poco desafiante ensamblarlos de manera idéntica.

Configurabilidad e impresión.

El archivo OpenSCAD proporcionado admite el configurador y
Hay mensajes que muestran los valores calculados y las aserciones.
para comprobar que los ajustes que elegiste funcionan. La mayoría de estos vinieron
De la hoja de cálculo de David (gracias por eso), pero algunos los agregué yo.

La vista de la Asamblea muestra todas las partes juntas como lo harían.
Estar en la Asamblea final, pero sí corté una vista en sección, así que...
Puedes ver un poco por dentro y agregamos la capacidad de explotar el
Asamblea para ver las entrañas aún mejor. Para imprimir tu diseño, tú...
Necesitaría descargar los archivos STL de todas las piezas individuales. Yo...
Por lo general, descargaba el archivo STL de OpenSCAD desde el modelo explotado.
Diagrama (sin la sección transversal :) ). Luego simplemente dividí el
Partes a través de varias placas de construcción en mi slicer. Me gustó el
Vista de la impresión de las partes estacionarias (Base y Carcasa Exterior) en
Gris y las partes móviles (todos los engranajes, jaulas y Anillo de Salida)
en blanco.

Configuraciones de cortador de rebanadas.

Imprimí el mío en PETG con un diámetro de boquilla de 0,4 mm y una capa de 0,2 mm.
Altura. El torque de la caja de cambios es transportado por los engranajes planetarios.
y los 2 engranajes de anillo, todos cerca del diámetro exterior de la caja de engranajes.
Para hacer estos fuertes, los imprimí con muchos espesores de pared.
(5-10, lo que podría ser excesivo). Usé un 15%, relleno de Gyroid para qué?
Quedó, pero admito que no se necesitaba mucho relleno con todo.
Esas capas de pared.

Asamblea

Para ensamblar la configuración predeterminada, necesitarás todos los componentes impresos.
Las partes más:

• 4, #6 tornillos de cabeza plana, tuercas, arandelas, arandelas de bloqueo de al menos 3/4" de largo.
• 8 tornillos #10, tuercas, arandelas y arandelas de bloqueo de al menos 1,5" de largo.
• 6, 1/4x20 pernos de cabeza hexagonal, tuercas, arandelas, arandelas de bloqueo de al menos 1,0" de largo.
• Rodamientos de bolas de 57, 4 mm.
• 1 módulo de encoder de resistor variable CJMCU-103

Monta los rodamientos del engranaje solar colocando el número apropiado.
de rodamientos de bolas en la carrera exterior (todos en un lado) y luego insertando
El sol brillando en la orientación adecuada. Sostén el engranaje solar.
Contra los rodamientos de bolas mientras comienzas a distribuir los rodamientos.
Alrededor de la carrera. Una vez que tengas las coordenadas distribuidas aproximadamente,
Las carreras interiores y exteriores mantendrán unido el rodamiento mientras tú...
Trabaja para distribuir los rodamientos de manera uniforme. Una vez que los rodamientos estén
Distribuido de manera casi uniforme, use la jaula asociada debajo del
Usando esto como guía para distribuir las bolas de manera uniforme. Una vez
Cada posición de la jaula tiene una pelota lista para entrar, presiona hacia abajo.
El cojinete para encajar la jaula en su lugar. Sigue el mismo procedimiento.
Procedimiento con el rodamiento de salida.

Después de que todos los rodamientos estén ensamblados, inserte la cabeza hexagonal 6 1/4-20.
Perfiles a través de las cavidades en el anillo de salida. Puede que necesites ponerlos.
Aprieta los tornillos sueltamente para evitar que se caigan mientras los completas.
la asamblea.

Alinee la marca de índice en el engranaje solar de entrada con la marca de índice.
En la base. Luego, inserte los engranajes planetarios utilizando la alineación.
Marcas tanto en el engranaje solar de entrada como en la base. Una vez que todo esté...
Los planetas se insertan y alinean de manera que estén espaciados uniformemente.
Pon el conjunto de rodamientos de salida encima de él ... haciendo girar la salida.
Engranaje solar y engranaje de anillo de salida según sea necesario para engancharse con el planeta.
Engranajes. Asegure el conjunto de salida a la base utilizando los pernos #10.

Ahora que la caja de cambios está ensamblada, puedes ensamblar el
Caja de engranajes del encoder. Antes de ensamblar la caja de engranajes del encoder, tú vas a...
Quiero soldar ya sea cables o los pines de puente proporcionados en el
Placa CJMCU-103 con los cables o el lado más largo de los pines de puente.
Saliendo de la parte inferior de la placa. Desliza el CJMCU-103 en la ranura.
con los pines/cables capaces de salir por el orificio de acceso en la parte inferior.
del montaje. A continuación, inserte el engranaje del codificador con el eje/llave más largo.
De modo que se involucra con el módulo de resistor variable en el CJMCU-103.
A continuación, coloque el engranaje de dientes 10:20 de manera que el lado de 10 dientes se acople.
Con el engranaje del codificador y el casco del eje está en el agujero del montaje.
A continuación, coloque el engranaje de dientes 20:30 de manera que el lado de 20 dientes se acople.
Con el lado de 20 dientes del paso anterior y el protuberancia del eje está dentro.
El agujero en el engranaje del encoder. A continuación, coloque el engranaje de dientes 10:30 de manera que
que el lado de 10 dientes se acopla con el lado de 30 dientes desde el
El paso anterior y el nudo de Axel están en el agujero en el engranaje de 20:30.
Por último, coloque la cubierta del codificador sobre el ensamblaje, asegurándose de que
Los bultos de Axel en la cubierta se alinean con los agujeros en los dos superiores.
Engranajes y ensamblar con tornillos/tuercas #6. Puede que tengas que...
Quita la cubierta y alinea el codificador para que el área útil
El rango está alineado con el rango útil para tu caja de cambios.

Prueba de carga.

Construí la configuración 33:1 y pude cargarla con 84 pies-libras (114 Nm).
Antes de que la leva hexagonal del engranaje solar de entrada se desprendiera. Con
Una entrega de potencia diferente o una relación de engranajes más alta, espero que el
La caja de cambios en sí misma podría soportar más par motor. La caja de cambios hizo una conducción inversa.
con alrededor de 14 pies-libras (19 Nm) de torque aplicado. Los rodamientos hicieron un
Gran trabajo al manejar las cargas radiales e incluso un trabajo razonable.
Manejando las cargas axiales, pero pude sacar el anillo de salida.
de su soporte con una carga de momento comparativamente menor (aunque el
Los engranajes del planeta no estaban en su lugar cuando estaba probando los rodamientos).

Construí la configuración 56:1 también y la probé hasta el fracaso.
Esta configuración no parecía funcionar en reversa. Falló a 70 pies-libras (94.9 Nm).
Con un par de dientes en el anillo de salida que fallan (y un par más).
Los engranajes del planeta también estaban ligeramente deformados). Con 6 planetas
Engranajes, cada diente pudo soportar 94.9/6=15.82Nm. El radio para
El paso del diente era de aproximadamente 48,7 mm, lo que significa que un diente de 8 mm de altura,
Imprimido en PETG, puede soportar aproximadamente 320N antes de que falle. Voy a...
Añade un mensaje de salida que muestre la estimación aproximada del torque para un
Dada la configuración utilizando estos datos.

También jugué con el configurador y subí un par de cosas.
Diferentes configuraciones de la caja de cambios para mostrar el rango de opciones:

• Por defecto: 33:1
• 165:1
• 246:1

Historia

1.0 Revisión inicial.
1.1 Agujero de codificador parcial fijo.
1.2 Cambié los rodamientos del engranaje solar para permitir que se desmonten.
1.3 Se añadieron orificios escariados para la cubierta del encoder.
1.4 Se añadieron instrucciones de montaje.
1.5 Tomó un mejor control de $fn para mejorar la calidad y reducir el tiempo de renderización.
1.6 Se añadieron marcas para el codificador y los resultados de las pruebas.
1.7 Eje del EncoderGear ampliado para ser más fuerte/imprimir mejor.
1.8 Se añadió la estimación de torque como salida.