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ギアボックスの製作

何年か前から作ろうと思ってなかなか手が出なかった羽ばたき機。
軽量なギアボックスで成功された先駆者の方々の素晴らしい機体を見ていると、なんかできる気もしません(負け犬)
でもせっかく3Dプリンタも使いこなしてきたので実験とゆーことでギアボックスを作ってみます。


ギアの計算方法が分からなかったので色々調査。
いわゆるギアにはピッチとかモジュールとか呼ばれる数値があります。
2枚のギアの歯同士が接する面を持つ円がピッチ円。
例えば0.5mmピッチはピッチ円の歯と歯の間隔が0.5mmということらしいです。
モジュールはピッチ円の直径を歯数で割った値です。
つまり、モジュール0.5mmの場合、48歯のギアのピッチ円の直径は
48歯×0.5mm=24mmとなります。

ここで今回使用するAP-03ブラシレスモータのKV値は7000KVです。
回転数はKV値×電圧なので
7000×4.2V=29400rpm(1分間の回転数)
1秒に換算すると
29400rpm÷60秒=490rps(1秒間の回転数)
となります。

羽ばたき機の羽ばたき周波数(1秒に羽ばたく回数)をとりあえず2~3回とします。
機体の大きさによっても異なるようですが、先駆者の方々がそんな感じで設定されています(急にユルい)
つまり2~3rps(Hz)になるように減速比を設計します。

今回は入手しやすい0.5mmモジュールのギアにします。
減速比を大きくするため、2段ギアを何枚か使うことになります。
あまり特殊な組み合わせの2段ギアではなく一般的なものを選んでみました。
ピニオンギア 8歯
1stギア 38歯+8歯
2ndギア 48歯+10歯
3rdギア 60歯

ギア比は噛み合う同士で以下のように求めます。
8歯(ピニオン)/38歯(1stギア1段目)=1/4.75
8歯(1stギア2段目)/48歯(2ndギア1段目)=1/6
10歯(2ndギア2段目)/60歯(3rdギア)=1/6
つまり減速比は1/171となります。
ピニオンギア(モータ軸)が171回転すると3rdギアが1回転します。

490rps(1秒間の回転数)÷171=約2.87rps(Hz)
となりました。
あ~、長かった。

いえいえ、まだ文字は続きます。
実際の設計での軸間距離は異なるギア同士の1段目と2段目がかみ合います。
例えば、1stギアと2ndギアの軸間距離は
8歯(1stギア2段目)×0.5mm÷2(半径)+48歯(2ndギア1段目)×0.5mm÷2
=2mm+12mm=14mm
となります。

これでやっとギアボックスの設計ができるよーになりました(疲労)

Bokky180526 (1)small
はい、印刷(投げやり)
ギアボックスも最初は一体でプリントしたのですがサポートを剥がすのが大変なので分割にしました。
パーツの割り方や組み立て方法なんかも考えながら設計してます(成長)
リンケージやクランクはとりあえず作ってみましたが、動かさないと必要な強度が分かりません。

Bokky180526 (5)small
0.5mmモジュールのギアとシャフトを購入です。

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おー

きれいに印刷できてますねぇ、しかもBLですかぁ、ほほぅ。
大きさにもよるけど、フルスロットルで5Hzくらいになるようにした方がいいような気がします。
強度は2ヶ所くらい心配なところがあるんだけど、まあ、やってみてください。
クランク付近は、大げさなくらいに補強した方がいいかもです。

まずは実験ですね

ふしみさん、こんにちわ!
アドバイスありがとうございまーす!
製作に当たってはふしみ製作所さんを隅から隅まで熟読し、パk…いえ参考にさせて頂きました。
目標はふしみさんの60cmチョウゲンボウですが、とりあえず翼面稼ぎで80cmで作る予定です。
モノをでっち上げましたら色々また教えてください!
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