Show HN: 15歳のエンジニア志望者が作ったサイクロイド減速機

サイクロイド減速機 ⚙️ これは私が作ったサイクロイド減速機と、それを生成するために作成したPythonスクリプトです！ 設計プロセス バージョン1 この減速機は、Pythonサイクロイドジェネレーターの有効性をテストするために特別に作られた手回し式の減速機でした。ギア比は1:9でした。 バージョン2 この設計は、NEMA 17と同じフットプリントしか占有しないように設計された、比率1:9のマイクロサイクロイド減速機でした。小型のサイクロイドドライブに必要なタイトな公差と、3Dプリンティングで提供される精度の欠如のため、この設計は機能しませんでした。 バージョン3 この減速機は、NEMA 17で動作する最初の実用バージョンでした。バージョン2と比較してフットプリントが大きいため、より大きな公差と完全に機能する設計が可能になりました。 🛠️ Pythonスクリプト このPythonスクリプトは、SolidWorksの記事「Building a Cycloidal Drive with SOLIDWORKS」に基づいています。私が使用した2つの主要なパラメトリック方程式は次のとおりです。 $$x = R \cos(t) - E \cos(N t) - r \cos(t + \psi), \quad y = R \sin(t) - E \sin(N t) - r \sin(t + \psi)$$ $$\psi = \text{atan2}\left(\sin((1 - N) t), \frac{R}{E \cdot N} - \cos((1 - N) t)\right)$$ 減速比: $1 : (N - 1)$ (ローターは入力シャフトと反対方向に回転します)。 インストールと実行 リポジトリをクローンします。 Fusion 360を開き、Scripts and Add-Ins (Shift + S) を起動します。 Scriptsタブの下にある+ (プラス)をクリックしてスクリプトを追加します。 cycloidal_generatorフォルダを選択し、Runをクリックします。 主要パラメータ ピン ($N$) & ピッチ半径 ($R$): 外側の固定ハウジングのジオメトリを設定します (ローターは $N-1$ 個のローブを持ちます)。 偏心量 ($E$): 入力シャフトのオフセット距離。(制約: $R > E \cdot N$) 外側ピン半径 ($r$): ローラーピンの半径。(制約: アンダーカット制限 $r_{\text{max}}$ に対して検証済み)。 精度 / プロファイルオフセット: 角ステップサイズと公差オフセット (+は3Dプリントのクリアランス用)。 出力ピン & ボルト半径: 同心出力ピンとローターのクリアランス穴を定義します ($r_{\text{pin}} + E$) 🚀 バージョン3 — 詳細概要 & 仕様 注: このセクションはバージョン3専用であり、そのCADファイルは cad_models/version_3 にあります。 主要仕様 & パフォーマンス統計 | メトリック / パラメータ | 値 / 詳細 | |---|---| | ギア比 | 1:9 ($N=10$ 外側ピン、9 ローターローブ) | | 外径 | 9.0 cm (90 mm) | | ドライブモーター | NEMA 17 ステッピングモーター (42bygh40-A24dh) | | 3Dプリント素材 | PLA | | 主要ファスナー / ハードウェア | M3 × 8 ネジ 4本、6704 ベアリング 2個 | | 公差オフセット適用 | 全周に +0.15 mm (+0.015 cm) | | 減速機トルク | 1.28 N·m ± 0.0061 N·m | | ベース NEMA 17 トルク | 0.21 N·m ± 0.0061 N·m | | 効率 | 66% ± 0.220% | さらなる成長の余地 ハウジングピンをMR128ベアリングに交換することで、摩擦を減らし、減速機の効率を高めることができます。 出力ピンを金属被覆付きのM2ネジに交換することで、剛性、最大トルク出力、および減速機の効率を向上させることができます。