Planetová převodovka NEMA17

Dvoustupňová planetová převodovka, která se přišroubuje přímo na krokový motor NEMA17. První centrální kolo se nalisuje na D-hřídel motoru, čtyři satelity na stupeň se odvalují v jednom společném korunovém kole vyříznutém v žebrované skříni, první unašeč nese druhé centrální kolo a druhý unašeč otáčí výstupní přírubou přes šroub M8 běžící v ložisku 608 ve víku. Zmáčkni play a hřídel roztočí centrální kolo, satelity obíhají a otáčejí se a každý unašeč se točí svou skutečnou sníženou rychlostí. Kontroly dokazují, že kola jsou volná v klidu i v každé vzorkované poloze, že satelity jsou rovnoměrně rozmístěné a ve fázi, že zuby (napětí v patě podle Lewise) a ocelové kolíky 3 mm vydrží záběrný moment motoru 0,4 N m přes převod 16:1 (asi 5,4 N m na výstupu) a že každý díl má volnou cestu dovnitř. Je to stavebnice: tištěné díly plus kolíky, ložisko a pár šroubů.

Planetová převodovka NEMA17: model pro 3D tisk, 88 × 88 × 67 mm
Building the model
Loading the 3D view
No adjustable sizes

Ask for the sizes you want to tweak, e.g. “make the width adjustable”.

Parametry ve výchozí velikosti

Změřeno na skutečném sestavení na tiskárně Bambu Lab A1 z pla. Každé číslo se živě aktualizuje, když posuneš posuvník nahoře.

Celkové rozměry
88 × 88 × 67 mm
Díly
14
Filament
100 g
Doba tisku
3 h 23 min
Podložky
1
Podpěry
Nejsou potřeba

Inženýrské kontroly

Názvy kontrol a parametrů pocházejí přímo z CAD enginu a jsou anglicky.

  • Every part stands free at resttotal overlap 0.000 mm³ between gears, carriers, housing and cap with a 0.15 mm flank gap and 0.4 mm axial gaps
  • Planets space evenly(16 + 48) / 4 = 16, a whole number, so all four planets mesh in phase
  • Planets clear each other5.8 mm between neighbouring planet tips
  • No tooth undercutsun/planet 1.00:1 needs 13+ teeth at 20 deg; smallest here 16
  • Teeth overlap in meshcontact ratio 1.35 sun-planet, 1.51 planet-ring after the flank gaps (1.2+ runs smoothly)
  • Stage 1 teeth take the stall torque5.0 MPa at the tooth root (Lewis, Y 0.296, 8 mm face) with 0.40 N m on its sun shared by 3 of 4 planets; PLA allows 16.7 along the layers
  • Stage 1 planet pins hold27 N per pin: 44 MPa bending in the 3 mm hardened dowel (allow 500), 1.1 MPa in the planet bore (keep under ~6), 11.2 MPa in the 5 mm carrier socket vs 16.7
  • Stage 2 teeth take the stall torque13.6 MPa at the tooth root (Lewis, Y 0.296, 10 mm face) with 1.47 N m on its sun shared by 3 of 4 planets; PLA allows 16.7 along the layers
  • Stage 2 planet pins hold98 N per pin: 200 MPa bending in the 3 mm hardened dowel (allow 500), 3.3 MPa in the planet bore (keep under ~6), 13.9 MPa in the 10 mm carrier socket vs 16.7
  • Sun grips the D-shaft6.9 MPa on 9.7 mm of the shaft flat at 0.4 N m vs 16.7; the bore prints ~0.1 mm small for a press fit
  • Motor shaft clears all but its sunshaft tip at 24 mm runs in carrier 1's bushing; overlap 0.00 mm³, sun bore 0.01
  • Housing bolts to the motorseats on the 22 mm boss; M3x8 bites 4.5 mm into the motor's threads; 62 N per screw from the 5.4 N m reaction, 5.2 MPa on the floor vs 16.7
  • Output bolt carries the torque5.4 N m out: 102 MPa shear in the M8 core (8.8 bolt, allow 190); hex pockets 7.0 / 4.6 MPa vs 16.7
  • 608 is seated and capturedflush in a 7 mm pocket on a 3.00 mm lip under the outer race; the inner race is clamped between 8 x 12 mm speed rings by the carrier shoulder and the flange, which runs 1.0 mm clear of the cap; overlap -0.00 mm³
  • Cap centres on the housingthe cap sits 1.5 mm deep in the housing's bezel with 0.15 mm all round, so the bearing lands on the ring's axis; flat on the ring top; M3x12 into heat-set inserts in the lobes, 1.2 mm of cap round each screw head
  • Ring wall4.2 mm under the flutes, 2.3 mm between each insert and the ring's tooth roots, 3.4 mm bezel rim standing outside the tooth roots
  • Bolt and nut fitM8 x 30: the nyloc sits 5.9 mm above the flange underside, its top flush with the bolt end; the carrier shoulder passes the 8 mm lip hole with 0.5 mm all round
  • Ratio16.00:1 (2 x 4.00, 16/16/48 teeth, module 1.25): 4.0 motor turns = 0.25 output turns; about 5.4 N m out from 0.4 N m at 92% per stage
  • NEMA17 stepper goes in23 poses along its path clear of every part.
  • NEMA17 end caps goes in23 poses along its path clear of every part.
  • 608 bearing (in the cap) goes in6 poses along its path clear of every part.
  • 2x M8 speed ring 8 x 12 x 1 goes in15 poses along its path clear of every part.
  • M8 x 30 hex bolt goes in13 poses along its path clear of every part.
  • M8 nyloc nut (in the flange) goes in15 poses along its path clear of every part.
  • 3 mm steel pins, stage 1 goes in10 poses along its path clear of every part.
  • 3 mm steel pins, stage 2 goes in10 poses along its path clear of every part.
  • 4x M3x8 into the motor goes in15 poses along its path clear of every part.
  • 4x M3x12 cap screws goes in15 poses along its path clear of every part.
  • driver: motor screws (through the tool holes) goes in20 poses along its path clear of every part.
  • driver: cap screws goes in20 poses along its path clear of every part.

Nastavitelné rozměry

ParametrVýchozíRozsah
Tooth size (module)1.25 mm1.25–1.75 mm
Sun teeth1614–20
Planet teeth1614–22
Stages21–2
Gear gap (each flank)0.15 mm0.1–0.25 mm

Seznam dílů

DílKsRozměry (mm)FilamentČas
housing188 × 88 × 4445 g1 h 6 min
sun 1122 × 22 × 132 g8 min
planet 1-1122 × 22 × 82 g7 min
planet 1-2122 × 22 × 82 g7 min
planet 1-3122 × 22 × 82 g7 min
planet 1-4122 × 22 × 82 g7 min
planet 2-1122 × 22 × 102 g8 min
planet 2-2122 × 22 × 102 g8 min
planet 2-3122 × 22 × 102 g8 min
planet 2-4122 × 22 × 102 g8 min
carrier 1152 × 52 × 158 g16 min
output carrier152 × 52 × 138 g15 min
cap180 × 80 × 1015 g24 min
output flange138 × 38 × 147 g14 min

Jak na to

  1. Vyber velikost zubu, počty zubů centrálního kola a satelitů a jeden nebo dva stupně; převodový poměr a výstupní moment se aktualizují v kontrolách.
  2. Skříň, unašeče a satelity tiskni rovnou stranou dolů, centrální kolo zuby dolů a víko s přírubou rovnou stranou dolů. Bez podpěr.
  3. Zatav závitové vložky M3 do ok skříně, přišroubuj ji k motoru 4x M3x8, nalisuj centrální kolo na hřídel a pak stupeň po stupni vkládej satelity na nalisované kolíky 3 mm.
  4. Prostrč šroub M8 zespodu výstupním unašečem, přidej distanční podložku, spusť víko s ložiskem 608 v objímce, přišroubuj ho a pak našroubuj přírubu s pojistnou maticí na šroub.

Tipy pro tisk

  • PLA na zobrazené kontroly stačí; kola z PETG nebo PA-CF vydrží pod trvalou zátěží déle. Kola tiskni se 3-4 stěnami, aby zuby byly plné.
  • Když kola drhnou, zvyš vůli ozubení o 0,02 mm; když chrastí, sniž ji. Pomůže kapka suchého PTFE maziva na kolíky.
  • Kontrola kolíků počítá s kalenými válcovými kolíky 3 mm (ISO 8734); zkrácené hřebíky nebo měkký drát se ohnou.

Časté otázky

Jaký spojovací materiál potřebuju?

Krokový motor NEMA17, ocelové válcové kolíky 3 mm (čtyři na stupeň), jedno ložisko 608, dvě distanční podložky 8 × 12 × 1 mm, šroub M8 se šestihrannou hlavou a pojistnou matici, šrouby 4x M3x8 a 4x M3x12 a 4 + 4 zátavné vložky M3 pro víko a výstupní přírubu.

Jaký moment to opravdu dává?

S výchozím 16:1 a motorem 0,4 N m je odhad asi 5,4 N m na přírubě, při předpokladu 92 % na každý tištěný stupeň. Je to výpočet, ne měření, takže to vyzkoušej na stole, než na to pověsíš něco těžkého.

Můžu udělat jednostupňovou verzi?

Ano. Nastav počet stupňů na 1 a dostaneš kratší převodovku 4:1 se stejnou přírubou i ložiskem. Pohyb pak běží jako čistá smyčka, protože se každý díl po čtyřech otáčkách motoru vrátí tam, kde začal.

Potřebuješ tvar, který v katalogu není? Popiš ho vlastními slovy pomocí textu na CAD

Comments

Podobné generátory

Planetové ozubené ložisko

Mechanika

Twist-zoom lens barrel

Mechanika

Kroužková zbroj print-in-place

Mechanika

Stolní rameno GoPro s kulovými klouby

Mechanika