总结

描述

分体式环形变速箱以能传动非常大的齿轮而闻名。
只需经过极少数几个阶段就能实现减速。设计方案的具体细节已被完整记录下来。
以下内容主要由大卫·哈特科普提供。详情请见：
https://github.com/IdeaPropulsionSystems/CoolEpicyclicGearing
https://www.youtube.com/watch?v=-VtbSvVxaFA
我真的很喜欢这个设计，因为它保留了行星齿轮的结构。
这些部件彼此对齐，这样一来也更便于进行3D打印了。
比如，设计一个输出太阳轮，有助于防止行星齿轮出现故障。
齿轮在负载下会发生扭曲。虽然我能达到很高的转速，
采用这种设计后，减肥变得非常容易，但我发现自己还是需要付出更多努力才能达到理想的效果。
实际上，他们并没有过多削减内容，而是将其作为最终的输出成果呈现出来。
用于各种需要承受更大扭矩的机械部件的支撑平台。
秘诀在于把它们印得足够大，并大量使用行星元素作为装饰。
保持输入/输出模块的数值大于1，似乎是可行的。
也很有帮助。

我原本想为一个机器人应用项目制作这个变速箱，但我...
需要用轴承来承受相关的负荷。我发现了这一点。
积极态度公司设计的 3D 打印轴承堪称卓越之作。
那些我原本以为非常适合这个应用程序的功能。详情请见：
https://www.youtube.com/watch?v=NIIVZcgJWPs&t=46s
通过将这些轴承与大卫原来的变速箱结合起来，我成功了。
最终采用了下面的设计方案。不过最后我还是对输出内容做了些调整。
舞台设计中，安装孔应位于环形齿的外面。这一点很重要。
它更适合承载重物和安装轴承，但
它的确会缩小输入/输出环的直径，但我对此并不在意。
确实是最明智的选择了。

由于我要将这个用于机器人应用程序，所以我想...
请在设计中加入绝对式编码器，并将其纳入最终的输出部分。
原本我打算用一个10圈的电位器，但最终还是没能如愿以偿。
喜欢它与设计相融合的效果。不过，最终我还是决定选择另外一种方案。
一个旋转编码器模块(CJMCU-103，可在亚马逊/速卖通上购买)
每个单元的价格约为1至2美元。该模块仅能对单圈数据进行编码，因此我需要将数据转换为可被该模块识别的格式。
设计一款用于编码器的高减速比变速箱。
由我设计的变速箱能够兼容输出传感器环。
它拥有多达270个齿。这是一款传统的多级研磨机，具有以下特点：
有些负面反响，我觉得很难消除。那些恶意攻击真是让人头疼。
它们真的很小，我甚至还用3D打印技术打印出了"轴突"部件。
看起来运行得还不错，但我不确定它的耐用性如何。如果我继续使用下去，
鉴于存在耐用性问题，我会把那些印刷的"轴突"部件换掉。
把有孔的部分去掉，换上2-3毫米厚的实心金属轴/金属丝即可。

我原本以为很多应用程序会希望拥有两个完全相同的副本。
变速箱驱动着机械臂的两侧，但驱动方式有所不同。
由同一根轴/同一台电机驱动。这就要求变速箱必须具备以下条件：
需要完全相同地组装起来。这可能颇具挑战性，所以我特意加了说明。
有些索引标记能帮助我们完成这项工作，但我得承认这确实挺费劲的。
把它们完美地组装在一起可能颇具挑战性。

配置与打印功能

所提供的 OpenSCAD 文件支持配置器和其他相关功能。
有些消息会显示计算出的值，并进行断言检查。
检查你选择的设置是否有效。大多数这些设置都是默认配置的，无需特别调整。
这些数据来自大卫的电子表格(多谢提供)，但其中有些是我自己添加的。

装配视图会将所有零件整合在一起，呈现出它们在实际装配时的样子。
尽管我没能参加最终的装配环节，但我确实画了一张剖面图，所以...
你可以稍微看看里面的情况，还添加了让它爆炸的功能。
将其拆解，更清楚地了解内部结构。若想打印你的设计作品，你需要先进行设计图纸的准备工作。
就需要导出所有单独部件的STL文件。我得先把这些文件整理好。
通常会从 OpenSCAD 导出一个 STL 文件，里面包含各个零件的分解图。
图表(不含横截面图)。然后我只需将其拆分即可。
我的切片软件里有多个构建板上的零件列表。我很喜欢这个功能。
关于打印固定部件(底座和外壳)的相关内容，请参考下方链接：
灰色部分以及活动部件(包括所有齿轮、齿轮箱和输出环)。
身着白色服装的。

切片器配置

我用PETG材料打印的，喷嘴直径0.4毫米，层厚0.2毫米。
高度。变速箱的扭矩由行星齿轮来传递。
且这三个齿轮均位于变速箱的外径附近。
为了让这些模型更坚固，我用了多种不同的墙体厚度进行打印。
(5-10个可能有点过头了)。不过我用了15%的填充率和吉奥德
剩下了一些，但我得承认，用不了太多填充材料就能完成整个工程了。
那些墙面装饰层。

组装

若要组装默认配置，您将需要所有已打印的组件。
零件加：

• 4号、6号平头螺丝、螺母、垫圈、防松垫圈，螺丝长度至少3/4英寸。
• 8号、10号螺丝、螺母、垫圈、防松垫圈，至少1.5英寸长。
• 6套1/4英寸×20英寸的六角头螺栓，配套的螺母、垫圈及防松垫圈，所有部件长度均不得低于1.0英寸。
• 57毫米、4毫米的球形轴承
• 1个CJMCU-103可变电阻编码器模块

通过安装适当数量的轴承，将太阳轮轴承组装起来。
将滚珠轴承安装在外圈上(全部位于同一侧)，然后进行安装。
确保太阳轮处于合适的朝向。握住太阳轮齿轮
开始分发轴承时，要小心别让它们相互碰撞。
关于比赛周边事宜。一旦你大致了解了赛事的各个环节后，
内、外圈将共同固定轴承，确保其正常运转。
努力将轴承均匀分布。一旦轴承安装到位后，需要进行校准，确保它们在轴上正确对齐，并保持适当的间隙。
分布较为均匀，可使用下方配套的笼子来收纳物品。
以轴承为导向，使球分布得更加均匀。一旦...
每个球笼位置都有一个随时准备投篮的球，点击屏幕即可投篮。
用轴承将笼子固定到位。操作步骤如下：
与输出轴承相关的操作流程。

所有轴承组装完成后，将 6 1/4-20 六角头螺栓插入其中。
将螺栓穿过输出环上的孔洞。可能需要先将输出环固定住，以便操作更方便。
将螺母拧紧但不要拧得太紧，这样在你完成操作时，它们就不会掉出来了。
大会。

将输入太阳轮上的指示标记与对应的指示标记对齐。
将行星齿轮安装在底座上，然后利用对齐工具将其正确安装到位。
输入太阳轮和底座上都有痕迹。一旦所有这些问题都解决了，我们就可以开始生产了。
行星被插入并排列成均匀分布的状态，彼此间隔均匀。
将输出轴承组件放在其上方... 旋转输出轴承组件。
按需安装太阳轮和输出齿轮，以便与行星齿轮啮合。
齿轮。使用10号螺栓将输出组件固定在底座上。

既然变速箱已经组装完成，现在你可以开始组装其他部件了。
编码器变速箱。在组装编码器变速箱之前，你需要先进行以下操作：
想把电线或者提供的跳线针焊接到...上。
CJMCU-103开发板，需将跳线插针连接至电路板较长的一侧。
将其从电路板底部取出。把CJMCU-103滑入插槽中。
这样一来，插头/电线就能从底部的接入孔中伸出来了。
接下来，在安装过程中，要确保编码器齿轮的较长轴/键正确无误地插入到安装座中。
这样它就能与 CJMCU-103 上的可变电阻模块进行交互了。
接下来，将10:20的齿轮放置到位，使其10齿的那一侧与另一齿轮相啮合。
编码器齿轮和轴套位于安装座上的孔内。
接下来，将20:30的齿轮放置到位，确保其20齿的一侧能够与另一齿轮啮合。
将上一步中使用的20齿齿轮与车轴上的凸起部分对齐。
编码器齿轮上的那个孔。接下来，将10:30齿轮放置到合适的位置。
即10齿的那一侧与30齿的那一侧相互啮合。
完成前一步后，阿克塞尔动作的关键点位于20:30档位的齿轮处。
最后，将编码器盖盖在组件上，确保其位置正确无误。
封面上的阿克塞尔图案与顶部两个孔洞的位置完美契合。
安装齿轮并用 #6 号螺丝/螺母进行组装。可能需要进行以下操作：
取下盖子，调整编码器的位置，使其处于合适的位置，以便更好地发挥作用。
测距范围与您变速箱的有效工作范围相匹配。

负载测试

，我搭建了 33:1 的配置，并成功将其加载至 84 英尺磅(114 牛米)的扭矩值。
就在输入太阳轮的六边形花键被磨损掉之前。用
无论是不同的动力输出还是更高的齿轮传动比，我预计...
变速箱本身本可以承受更大的扭矩。但变速箱出现了反向驱动的情况。
施加约14英尺磅(19牛米)的扭矩后，轴承的表现令人满意。
处理径向载荷的工作做得很棒，甚至可以说做得相当不错了。
处理轴向载荷时，虽然遇到了一些困难，但我最终还是成功地将输出环拉了出来。
尽管其承载能力较弱，但其承受的弯矩载荷相对较小。
测试轴承时，我发现行星齿轮没有正确安装到位。

我也搭建了56:1的配置，并对其进行了极限测试。
这种配置似乎无法实现倒车驱动。在扭矩达到70英尺磅(94.9牛米)时，系统出现了故障。
输出齿轮中的几颗齿轮出现了故障(还有几颗齿轮也出现了问题)。
行星齿轮也略有变形。共有6个行星齿轮。
齿轮中，每个齿能够承受的扭矩为94.9/6=15.82牛米。转动半径为...
齿距约为48.7毫米，这意味着一个8毫米高的齿轮，其齿距也应为48.7毫米。
用PETG材料打印的部件，在失效前大约能承受320牛顿的力。接下来我要...
添加一条输出消息，显示某个部件的粗略扭矩估算值。
基于这些数据进行配置设置。

我还摆弄了一下配置器，上传了几个文件。
变速箱的不同配置，展示其多样化的选择范围：

• 默认比例：33:1
• 91:1
• 165:1
• 246:1

历史

1.0 初稿修订版
1.1 固定部分编码器孔
1.2 将太阳轮轴承进行了更换，以便能够对其进行拆卸检修。
1.3 为编码器盖板添加了沉头孔
1.4 添加了组装说明书
1.5 对 $fn 进行了更好的控制，以提高质量并缩短渲染时间。
1.6 添加了编码器的标记以及测试结果
1.7 将编码器齿轮轴加粗，以增强其强度并提升打印质量。
1.8 新增扭矩估算功能，作为输出结果呈现。