Двухступенчатый соосный печатный редуктор с i=4 на Nema17

Для одного своего будущего проекта потребовалось разработать двухступенчатый соосный печатный редуктор, который по задумке находился бы в габаритах Nema 17. Для проведения ходовых испытаний было выбрано передаточное отношение i=4.

В предыдущей статье я использовал данный редуктор для проверки мифа о дроблении шагов на оси Z. Об этом можно почитать тут. В комментариях под этой статьей пользователи портала попросили поделиться данным редуктором.

Принятые решения:

Редуктор выполнен по сосной схеме.

Первая ступень редуктора имеет передаточное отношение i=2. В качестве первой ступени используется пара прямозубых шестерней с m=1 мм, α=20°, z1=10, z2=20.

Вторая ступень редуктора имеет передаточное отношение i=2. В качестве второй ступени используется пара шевронных шестерней с mt=1 (m= mt*cos β=0,866025 мм), α=20°, β=30°, z1=10, z2=20. Так как для изготовления шестерней будем пользоваться 3d принтером, то нам нет необходимости выбирать нормальный модуль из стандартного ряда.

Для уменьшения длины редуктора было принято несколько спорное решение по подшипниковому узлу зубчатого колеса второй ступени. Но мне как-то все равно – у меня работает. Возможно, при применении в других местах, придется добавлять дополнительный подшипник на конце вала. Тем самым будет исключаться консольные нагрузки. На картинке представлен разрез редуктора по диагонали.

Рекомендации к печати (ссылка на детали в конце статьи):

Детали разрабатывались исходя из печати соплом 0,4 мм, толщиной слоя 0,15-0,2 мм.

1. Basic_1, Basic_2 печатаются с поддержками. Так как эти детали будут контактировать с мотором, то рекомендую печатать из термостойкого пластика: ABS, HIPS, в крайнем случае PETG.

2. Gear_z10_b10, Gear_z20_b6-zw10_b9, Gear_zw20_b8 печатать без поддержек. При печати шестерен стараюсь, при возможности, чтобы поверхность зубьев печаталась двумя полными линиями. Для этого уменьшаю ширину линии. Ниже на фото ширина линии 0,38 мм. Толщина слоя 0,15 мм.

3. Ring (нужно 4 шт.) печатается без поддержек любым пластиком. Лучше использовать ABS или HIPS. Так как при сборке необходимо на наждачной бумаге уменьшать ее высоту. 

Сборка редуктора.

Для сборки редуктора необходимо:

1. Двигатель Nema17 с валом стандартной длины. На Ender-3, например, установлены двигатели с укороченным валом без лыски (фрезерованного участка).

2. Подшипник 685ZZ (5х11х5) – 4 шт. 

3. Вал для промежуточной шестерни, d5 мм, длина 27 мм. Для изготовления валов использовал круг алюминиевый из Леруа Мерлен. В качестве альтернативы можно использовать участок болта без нарезанной резьбы. Конечно же лучше всего приобрести калиброванный круг.

4. Вал выходной, d5 мм, стандартная длина 37 мм (15 мм внутри редуктора и 22 мм снаружи). 

5. Гайка М3 – 7 шт.

6. Винт М3х8 ISO7380-1 – 3 шт. Для крепления двигателя. ISO7380-1 – это винты с полукруглой головкой с шестигранным углублением под ключ. Можно посмотреть тут.

7. М3х12 ISO7380-1 – 3 шт. Для сборки редуктора.

8. Винт установочный М3х6 DIN914 – 1 шт. Для фиксации выходного вала. DIN914 - это винт без головки с шестигранным углублением под ключ. Такие винты стоят на шестернях подачи филамента. Можно посмотреть тут.

9. Шайбы d3 – при необходимости.

10. Комплект печатных деталей. Все детали печатать по одному экземпляру, кроме Ring.STL. Ring.STL нужно 4 шт.

Сборка выполняется в соответствии с картинкой (для увеличения изображения - открыть в новой вкладке):

Регулировка зазоров осуществляется стиранием печатных шайб (Ring.STL - выделены красным). 

Немного фото самого редуктора:

У меня не было винтов М3х8, а были М3х10, поэтому пришлось добавить шайбочек.

Детали выложил на портал. Если хотите внести изменения, то выложил файл .step.

П.С. Если что-то не подходит, то воспользуйтесь надфилем.