摆线齿轮箱 ⚙️
这是我建造的摆线齿轮箱，以及我创建的用于生成它的Python脚本！
版本1
这个齿轮箱是一个手摇齿轮箱，专门用于测试Python摆线生成器的有效性。它的齿轮比为1:9。
版本2
这个设计是一个微型摆线齿轮箱，齿轮比为1:9，旨在只占用与NEMA 17相同的占地面积。由于小型摆线驱动所需的紧密公差以及3D打印缺乏精度，这个设计没有成功。
版本3
这个齿轮箱是第一个在NEMA 17上运行的正常工作版本。与版本2相比，它具有更大的占地面积，允许更大的公差和完全功能的设计。
🛠️ Python脚本
这个Python脚本基于SolidWorks文章Building a Cycloidal Drive with SOLIDWORKS。我使用的主要参数方程是：
$$x = R \cos(t) - E \cos(N t) - r \cos(t + \psi), \quad y = R \sin(t) - E \sin(N t) - r \sin(t + \psi)$$ $$\psi = \text{atan2}\left(\sin((1 - N) t), \frac{R}{E \cdot N} - \cos((1 - N) t)\right)$$ 减速比：$1 : (N - 1)$（转子旋转方向与输入轴相反）。
安装与执行
- 克隆仓库
- 打开Fusion 360并启动Scripts and Add-Ins（Shift + S）。
- 在Scripts选项卡下，点击**+ (Plus)**添加脚本。
- 选择cycloidal_generator文件夹并点击Run。
关键参数
- 销钉 ($N$) 和节圆半径 ($R$)： 设置外部固定外壳几何形状（转子有$N-1$个凸瓣）。
- 偏心距 ($E$)： 输入轴偏移距离。（约束：$R > E \cdot N$）。
- 外部销钉半径 ($r$)： 滚轮销钉半径。（约束：针对底切极限$r_{\text{max}}$进行验证）。
- 精度/轮廓偏移： 角度步长和公差偏移（$+$用于3D打印间隙）。
- 输出销钉和螺栓半径： 定义同心输出销钉和转子间隙孔（$r_{\text{pin}} + E$）。
🚀 版本3 — 详细概述与统计
注意 本节专门介绍版本3，其CAD文件可在
cad_models/version_3下找到。
关键规格与性能统计
| 指标/参数 | 值/详情 |
|---|---|
| 齿轮比 | 1:9（$N=10$个外部销钉，9个转子凸瓣） |
| 外径 | 9.0厘米（90毫米） |
| 驱动电机 | NEMA 17步进电机（42bygh40-A24dh） |
| 3D打印材料 | PLA |
| 主要紧固件/硬件 | 4× M3 × 8螺钉，2× 6704轴承 |
| 应用公差偏移 | +0.15毫米（+0.015厘米）四周 |
| 齿轮箱扭矩 | 1.3 N·m ± 0.007 N·m |
| 基础NEMA 17扭矩 | 0.21 N·m ± 0.007 N·m |
| 效率 | 66% ± 0.22% |
进一步改进空间
- 外壳销钉可以用MR128轴承替代，以减少摩擦并提高齿轮箱的效率。
- 输出销钉可以用带金属覆盖的M2螺钉替代，以增加刚性、最大扭矩输出和齿轮箱的效率。