Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Lugege, kuidas oma käiku hõlpsasti valmistada

2010. aastal küsisime Dustyn Robertsilt, seejärel õpetasime NYU Interaktiivse telekommunikatsiooni programmi (ITP) kursust, mida nimetatakse mehhanismideks ja asjadeks, mis aitavad kaasa oma käikude valmistamisele meie füüsikalise ja mehaanika teema jaoks. Dustyn oli just kirjutanud raamatu, mida nimetatakse tegemise asjadeks, ja me tahtsime esile tuua mõningaid sisu, mida selles leidus. - Gareth

Käigukastid on kergesti mõistetavad, valmistatavad ja kasutatavad, kui teate sõnavara ja saate hammasrattaid õigel kaugusel. Üks kena asi käikude puhul on see, et kui te teate nende kohta kahte asja - ütleme näiteks välisläbimõõt ja hammaste arv -, saate kasutada mõningaid lihtsaid võrrandeid, et leida kõike muud, mida pead teadma, sealhulgas õige vahemaa nende vahel. Kõigepealt vaadake joonisel fig 1 kujutatud tõmbluku paari anatoomia ja allpool olevat vokaali.

  • Hammaste arv (N)
  • Pigi läbimõõt (D): ring, millel kaks hammasratast tõhusalt võrgusilma, umbes pooleldi läbi hamba. Kahe hammasratta pigi läbimõõt on puutuja, kui keskused paiknevad õigesti.
  • Läbimõõt (P): hammaste arv tolli läbimõõdu ümbermõõdu kohta. Mõelge sellele kui hammaste tihedusele - mida suurem on arv, seda väiksemad ja tihedamini paiknevad hambaid hammasratta peal. Harrastuse suurusega projektide ühised läbimõõdud on 24, 32 ja 48. Kõigi kinnitusvahendite läbimõõt peab olema sama.
  • Ümmargune südamik (p) = pi / P: Kaare pikkus ühe hamba keskpunkti ja selle kõrval oleva hamba keskosa vahel. See on vaid pi (= € = 3,14) jagatud läbimõõduga (P). Ehkki seda kasutatakse harva hammasrataste väljalülitamiseks, võib see parameeter osutuda vajalikuks 2D- ja 3D-tarkvara käikude modelleerimisel, nagu siin. Nagu läbimõõduga, Kõigi kinnitusvahendite ringikujuline kõrgus peab olema sama.
  • Välisläbimõõt (Do): suurim ring, mis puudutab hammasrataste servi. Seda saab mõõta, kasutades näiteks Sparkfun.com'i # TOL-00067. Märkus: ühtlase hammastega hammasrattad on kõige lihtsam mõõta, sest igal hammasel on hammas otse hammasratta ümber. Paaritu hammastega püügivahendil, kui tõmmate ühe hamba keskelt sirgelt läbi keskuse läbi käigu, langeb joon kahe hamba vahele. Lihtsalt olge oma arvutustes ettevaatlik, kui kasutate välise läbimõõdu kasutamist, kui hindasite seda paaritu hammastega püügivahendist.
  • Keskmise kaugus (C): Esimese käigu pigi läbimõõdu ja poole teise käigupikkuse läbimõõdu läbimõõt on võrdne õige keskmisega. See vahe on kriitilise tähtsusega sujuvate käikude loomiseks.
  • Rõhu nurk: kaldenurk toimimisjoone vahel (kuidas hammasrataste kontaktpunkt liigub nende pöörlemise ajal) ja pigi ringi puutuja. Standardse rõhu nurgad on mingil põhjusel 14,5 ° ja 20 °. Väikeste käikude puhul on rõhk 20 ° võrra parem, kuid see ei ole väga erinev. Selle parameetri mõistmine ei ole oluline, vaid teada, et kõigi käiguvahendite käigupikkus peab olema sama.

Joonis 1

Kõik need käiguparameetrid on üksteisega seotud lihtsate võrranditega. Järgmises tabelis toodud võrrandid pärinevad suurepärasest (ja tasuta) disainijuhist, mille on välja andnud Boston Gear [PDF].

Oma tegemine

See projekt on kohandatud blogipostist, mida üliõpilane tegi oma esimeses mehhanismis ja asjades, mis liiguvad klassis NYU ITP-s. Me projekteerime ja valmistame ergutusvahendeid vaba tarkvara (Inkscape) ja e-poe (Ponoko.com) abil, mis teeb erinevate materjalide hulgast sobiva hinnaga laserlõikamise. Kui teil on ligipääs laserilõikurile kohalikus koolis või häkkeriruumis, isegi parem! Saate printida ka malli ja kinnitada selle kartongi või puidu külge, et käsi käsitsi lõigata.

    1. Laadige alla ja installige Inkscape Inkscape'ist. See on vaba, avatud lähtekoodiga vektoripõhine joonistusprogramm, mis sarnaneb Adobe Illustratorile. See toimib hästi tänapäeva Windowsi, Maci ja Linuxi operatsioonisüsteemidega (üksikasju vaadake KKK-st).
    2. Mine Ponoko ja laadige alla oma Inkscape'i stardikomplekt. See annab sulle juhendi (PDF-faili) ja kolm malli, mis on seotud materjalide suurusega Ponoko varud. Laadige fail lahti ja salvestage see kusagil mäletate.
    3. Avage uus fail Inkscape'is. Avage failimenüüs menüü Dokumendi atribuudid, et saada joonisel 2 näidatud aken. Muutke vaikimisi ühikuid ülemises paremas nurgas tolli. Tagasi peaaknasse muutke joonlauad pikslite asemel tööriistaribal tolli. Ekraan peaks nägema välja nagu joonis 2. Kui see on määratud, siis välju sellest aknast.

Joonis 2

  1. Nüüd teeme mõned käigud! Mine tööriistaribale ja valige Extensions -> Render -> Gear. Avaneb väike käigukast, mis annab teile kolm võimalust: hammaste arv, ümmargune pigi, px ja surve nurk. Jäta rõhu nurk üksi - 20 ° vaikimisi on riiulist välja lülitatud, sest see on hea koht alustamiseks. Joonisel 3 on näha, et ma valisin 28 hammast ringikujulise pigi 24-ga. Klikkige Apply, seejärel Close.Märkus ringikujulise pigi kohta: Inkscape'is antakse ringikujuline piksel, mitte tolli, nagu oleme harjunud kasutama ülaltoodud tabelis toodud võrrandites. Te saate erinevaid ülekandearvusid, valides lihtsalt ringikujulise pigi, mis näeb hea välja ja muudab hammaste arvu, kuid kui soovid teha käiku, mis ühendab riiulivahendeid, peate pöörama veidi rohkem tähelepanu. Vaikimisi on Inkscape'is 1 piksel 90 pikslit. Niisiis, kui seadistate ülaltoodud püügivahendisse ringikujulise kõrguse 24 pikslit, ümardatakse see 0,247 tolli (24/90 = 0,2666…). Kuna läbimõõt (P) = Ï € / ümmargune pigi (p), on läbimõõt (P) tollides = Ï € / 0,267 = 11,781. Te ei leia riiulist käiku, mille läbimõõt on 11,781. Nagu varem mainitud, on ühised läbimõõduga kohad 24, 32 ja 48. Nii et kui plaanite käikude sooritamiseks riiulivahendite abil kena mängida, siis alustage riiulivahendi läbimõõduga ja kasutage tabelis toodud võrrandeid töötage tagurpidi sellele, milline peaks olema teie ringikujuline pigi Inkscape'i pikslites.

Joonis 3

  1. Nüüd, kuna käik ei ole lõbus, järgige uuesti samme 4 ja 5, et teha vähemalt üks käik. Joonisel fig. 30 näidatud teisel käigul on 14 hammast. Pidage meeles: survetegur ja ümmargune pigi peavad olema võrgusilma jaoks ühesugused - ainult hammaste arvu muutmine!
  2. Kasutage ringi tööriista ja hoidke CTRL nuppu (arvuti peal), et joonistada ring suuresse käiku sisse. Vaikimisi kuvatakse ring mustaga. Suurendage, kui soovite. Veenduge, et noolenupp on aktiivne ja klikkige ringil. Veenduge, et tööriistaribal on valitud tolli ja lukustusnupp on lukustatud. Tippige tööriistaribal W-kasti 0,250, vajutage sisestusklahvi ja vaadake, et H-kasti muutuks automaatselt. Teie ring muutub läbimõõduga 0,250 tolli ja ekraan peaks nägema nagu joonis 4.

Joonis 4

  1. Klõpsake ja lohistage kast suurte käikude, väikeste käikude ja ringikujude ümber, et neid kõiki valida. Valige menüüribalt Object -> Fill and Stroke. Ilmub aken, mis näeb välja nagu joonis 5.
    • In Täitke klõpsa värvi puudutamiseks nuppu X.
    • In Löögivärv vahekaardil, klõpsa tasasele värvile X kõrval asuvale nupule. Jätke värvi vaikeväärtus (must) nüüd.
    • In Stroke stiilis vahekaardil, muutke laiust 0,030 mm ja vajutage sisestusklahvi. See on see, mida Ponoko tahab, et liini paksus oleks laserlõikuseks. Vajadusel reguleerige teistsugust laserlõikurit. Sulge aken.

Joonis 5

  1. Nüüd peame selle ringi käiku täpsesse keskpunkti saama. Veenduge, et noolenupp on aktiivne. Klõpsake ja lohistage kast suurte käikude ja ringi ümber, et valida mõlemad. Minge menüüribal objektile -> Joondamine ja levitamine. Klõpsa joonisel 6 esile tõstetud nupp „Keskme objekt horisontaalselt”, siis paremal all oleval nupul - “Keskte objektid vertikaalselt.” Nüüd on teil käik, mille auk on täiesti tsentreeritud! Kopeerige ja kleepige see ring ja korrake seda sammu, et tsentreerida ring ümber teise käiku.

Joonis 6

    1. Nüüd, kui meil on käik, loome aluse, mille augud on õiges vahekauguses, nii et saame hammasrattad paigaldada 1/4 ″ puidust tüübliga ja teha need spin.
      1. Esiteks peame arvutama, milline on meie püügivahendite tsentraalne kaugus (CD), kasutades tabelis toodud võrrandeid. Mõlemal meie käigul on ringikujuline piki 24 px, rõhu nurk 20 °. Suurel käigul on 28 hammast ja väikese hammasratas on 14. Sammu 4 märkuses teisendasime ringikujulise pikslite pikslites läbimõõduks 11,781. Kui me vaatame lauda, ​​siis on vaja ainult seda arvu ja hammaste arvu kahel vahelduval käigul, et leida keskpunkt (CD). Kasutage võrrandit CD = (N1 + N2) / 2P ja leiad, et CD = 1.783.
      2. Nüüd kopeerige üks ringidest käikude sees ja kleepige kaks neist umbes kaks tolli kaugusel malli alumisest osast. Valige üks, mis on kõige kaugemal vasakule, ja muutke tööriistaribal X-koordinaati 3 tolli ning seejärel vajutage sisestusklahvi. Ekraan peaks nägema nagu joonis 7.

      Joonis 7

      1. Kasutage sama protseduuri teise ringi asetamiseks esimesest paremale, X koordinaadiga 4,783. See on keskpunkt, mille me arvutasime eespool (1,783) esimese ringi X koordinaadile (3.000).
      2. Nüüd tõmmake baasi lõpuleviimiseks kahe ringi ümber ristkülik. Joondage ristkülik kahe ringiga, nagu on näidatud joonisel 8.

Joonis 8

    1. Nüüd peame üles laadima üleslaaditava ja tellitava faili Ponoko.com.
        1. Ponoko kasutab värve, et näidata, kuidas neid faile käsitsema - näiteks sinine 0,030 mm pikkune joon tähendab, et see lõikab selle lõpuni. Nii et vali kõik, mida olete seni joonistanud, minge ekraani allosas olevate värvitoonide juurde ja hoidke sinist nuppu klõpsates all nuppu Nupp.
        2. Avage varem alla laaditud P1.svg mall. Valige kõik, mida olete seni joonistanud, ja kopeerige see kleebi sellesse malli, nagu on näidatud joonisel 9. Ära muretse oranži piiri ja sõnade pärast - Ponoko teab ainult siniste piirjoonte kärpimist.

      Joonis 9

      1. Salvesta fail ja minge Ponoko.com-sse, et luua tasuta konto, laadida see üles, valida materjal ja saada see kätte! Valisin blondi bambusest, nagu on näidatud joonisel 10, ja kogumaksumus oli vaid 4,13 dollarit (pluss saatmine).Märkus. Kui olete oma tasuta konto avanud, minge oma kontodele> Eelistused, et seada oma transpordikeskuse Ponoko - Ameerika Ühendriikidesse (või teie lähimasse asukohta). Miin oli juhuslikult Uus-Meremaale seatud, nii et mu transpordikulud olid uudishimulikult kõrged, kuni ma sellest aru sain.

Joonis 10

    1. Teie Ponoko tellimus peaks jõudma paari nädala jooksul, kui te ei määra kiirust. Oodates oodake 1/4 ″ puidust tüübl oma kohalikust riist- või käsitöö poest (või muidugi McMaster). Lõigake kaks 2-tollist sektsiooni hobi-noaga ja asetage kõik libisemisotsad maha.
    2. Hammasrattad tulevad ruudukujulise malli külge kleepuva paberikaitsega mõlemal küljel. Keerake paber maha, tõmmake käigukastid välja ja asetage need kaks käiku aluse avadesse. Sisestage oma puidust tüüblid ja voila!

Joonis 11


BIO: Dustyn Roberts on traditsiooniliselt koolitatud insener, kellel on ebatraditsioonilised ideed inseneriteaduse õpetamise kohta. Ta alustas oma karjääri Honeybee Robotics, insenerina NASA Marsi Teaduslabori missiooni proovikorraldussüsteemi projektis, mis on kavas käivitada 2011. aastal. Pärast konsulteerimist kahe kunstnikuga ajal, mil ta viibis Eyebeam Art + tehnoloogia keskuses NYC-s 2006. aastal, asutas Dustyn Robotsi (www.dustynrobots.com) ja jätkab konsultatsioonitööd alates kõndimisanalüüsist kuni juhitud langevarju süsteemide kujundamiseni. 2007. aastal töötas ta välja kursuse NYU interaktiivsele telekommunikatsiooniprogrammile (ITP), mida nimetatakse mehhanismideks ja asjadeks, mis viisid kirja koostamiseni nimega Asjade muutmine: DIY mehhanismid leiutajate, hobide ja kunstnike jaoks, mis toimus sügisel 2010. Dustyn hoiab BS in mehaanika- ja biomeditsiinitehnika in Carnegie Melloni Ülikool, MS Biomehaanika ja Liikumise Teaduse Ülikoolist Delaware'i ülikoolist ning alustab käesoleva aasta augustis doktoriprogrammi masinaehituses NYU-Polyis. Tema töö meediakajastus on ilmunud Time Out New York'is, IEEE Spectrum'is ja teistes kohalikes organisatsioonides. Ta elab New Yorgis koos oma partneriga Lorena ja kass Simba.

Veel:

  • Vaadake kõiki meie füüsikateaduste ja mehaanika postitusi MAKE-s
  • Kõik meie püügivahendid on siin

Osa

Jätnud Kommentaari