NEMA17遊星ギアボックス
NEMA17ステッピングモーターに直接ボルト留めできる2段遊星ギアボックスです。1段目の太陽歯車はモーターのDカット軸に圧入し、各段4つの遊星歯車が溝模様のハウジングに刻まれた共通の内歯車の中を回ります。1段目のキャリアが2段目の太陽歯車を担い、2段目のキャリアは、キャップ内の608ベアリングに通したM8ボルトを介して出力フランジを回します。再生すると、軸が太陽歯車を回し、遊星が公転しながら自転し、各キャリアが実際の減速速度で回ります。チェックでは、ギアが静止時とすべてのサンプル姿勢で独立していること、遊星が均等に配置・位相合わせされていること、歯(ルイスの歯元応力)と3 mmの鋼製ピンが16:1の減速を通じてモーターのストールトルク0.4 N m(出力約5.4 N m)に耐えること、すべてのパーツに組み込み経路があることを確認しています。これはキットです:プリントパーツに加えて、ピン、ベアリング、数本のネジが必要です。

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デフォルトサイズでの仕様
Bambu Lab A1でplaを使った実際のビルドから計測。上のスライダーを動かすと、すべての数値がリアルタイムで更新されます。
- 全体サイズ
- 88 × 88 × 67 mm
- パーツ数
- 14
- フィラメント
- 100 g
- プリント時間
- 3 h 23 min
- プレート数
- 1
- サポート
- 不要
工学チェック
チェック名とパラメーター名はCADエンジンから直接出力されるため、英語で表示されます。
- 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.
調整できる寸法
| 設定 | 初期値 | 範囲 |
|---|---|---|
| Tooth size (module) | 1.25 mm | 1.25–1.75 mm |
| Sun teeth | 16 | 14–20 |
| Planet teeth | 16 | 14–22 |
| Stages | 2 | 1–2 |
| Gear gap (each flank) | 0.15 mm | 0.1–0.25 mm |
パーツリスト
| パーツ | 数量 | サイズ(mm) | フィラメント | 時間 |
|---|---|---|---|---|
| housing | 1 | 88 × 88 × 44 | 45 g | 1 h 6 min |
| sun 1 | 1 | 22 × 22 × 13 | 2 g | 8 min |
| planet 1-1 | 1 | 22 × 22 × 8 | 2 g | 7 min |
| planet 1-2 | 1 | 22 × 22 × 8 | 2 g | 7 min |
| planet 1-3 | 1 | 22 × 22 × 8 | 2 g | 7 min |
| planet 1-4 | 1 | 22 × 22 × 8 | 2 g | 7 min |
| planet 2-1 | 1 | 22 × 22 × 10 | 2 g | 8 min |
| planet 2-2 | 1 | 22 × 22 × 10 | 2 g | 8 min |
| planet 2-3 | 1 | 22 × 22 × 10 | 2 g | 8 min |
| planet 2-4 | 1 | 22 × 22 × 10 | 2 g | 8 min |
| carrier 1 | 1 | 52 × 52 × 15 | 8 g | 16 min |
| output carrier | 1 | 52 × 52 × 13 | 8 g | 15 min |
| cap | 1 | 80 × 80 × 10 | 15 g | 24 min |
| output flange | 1 | 38 × 38 × 14 | 7 g | 14 min |
作り方
- 歯の大きさ、太陽と遊星の歯数、1段か2段かを選びます。減速比と出力トルクはチェックで更新されます。
- ハウジング、キャリア、遊星は平らな面を下に、太陽歯車は歯を下に、キャップとフランジは平らな面を下にしてプリントします。サポートなし。
- M3ヒートセットインサートをハウジングの突出部に圧入し、4x M3x8でモーターにボルト留めし、太陽歯車を軸に押し込みます。続いて、圧入した3 mmピンに遊星を1段ずつ入れます。
- M8ボルトを出力キャリアに下から通してスペーサーリングを入れ、608をベゼルに収めたキャップをかぶせてネジ留めし、ナイロックナット付きのフランジをボルトにねじ込みます。
プリントのコツ
- 表示されているチェックの範囲ならPLAで十分です。一定の負荷がかかり続けるなら、PETGやPA-CFのギアのほうが長持ちします。歯がしっかり詰まるよう、ギアは3〜4壁でプリントしましょう。
- ギアが引っかかるならギア隙間を0.02 mm上げ、ガタつくなら下げます。ピンにドライPTFE潤滑剤を1滴たらすと効果的です。
- ピンのチェックは焼入れ済みの3 mmダウエルピン(ISO 8734)を前提にしています。切った釘や柔らかい棒は曲がります。
よくある質問
必要な金具は?
NEMA17ステッピングモーター、3 mmの鋼製ダウエルピン(1段あたり4本)、608ベアリング1個、8 x 12 x 1 mmのスペーサーリング2枚、M8六角ボルトとナイロックナット、4x M3x8と4x M3x12のネジ、キャップと出力フランジ用のM3ヒートセットインサート4 + 4個です。
実際のトルクはどのくらいですか?
デフォルトの16:1と0.4 N mのモーターで、プリントした1段あたり92%の効率を仮定すると、フランジで約5.4 N mと見積もられます。これは計算であって測定値ではないので、重い物をぶら下げる前に作業台で試してください。
1段のバージョンも作れますか?
作れます。段数を1にすると、同じフランジとベアリングのまま、短い4:1のボックスになります。モーター4回転ですべてのパーツが元の位置に戻るので、動作はきれいなループになります。
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