Esta caja de cambios de onda de tensión de bricolaje es lo suficientemente fuerte como para tirar de un automóvil
Equipo Arduino — 19 de septiembre de 2022
Podría decirse que la ventaja mecánica es el concepto de ingeniería más importante que la humanidad ha aprendido a aprovechar. Al convertir la distancia, como la longitud de una palanca o las rotaciones de un engranaje, en par (y viceversa), podemos superar casi cualquier desafío físico. Pero esta distancia puede ser un problema. Por ejemplo, si tiene un engranaje de entrada de 10 mm de diámetro y desea una reducción de 100:1, su engranaje de salida debe tener un metro completo de diámetro. Las cajas de engranajes de ondas de estrés resuelven este problema y el video de Brian Brocken le mostrará cómo construye el tuyo lo suficientemente fuerte como para tirar de un coche.
Para evitar engranajes de un metro de ancho, los ingenieros suelen recurrir a cajas de cambios que incorporan múltiples engranajes. Cada marcha multiplica la reducción de la marcha anterior, por lo que varias marchas pueden conseguir reducciones espectaculares y pueden disponerse en un espacio compacto. Pero una onda de tensión, también conocida como “accionamiento armónico”, puede lograr una reducción similar con solo tres partes: un generador de ondas, una ranura flexible y una ranura circular.
La estría circular es la parte más externa y tiene dientes de engranaje internos de geometría convencional. La spline flexible engrana con esta spline circular, pero solo en dos puntos opuestos. El generador de ondas, que es la entrada y la parte más interna, tiene una forma oblonga y obliga a los dientes de la columna flexible a entrar en contacto con la estría circular. Esta extraña disposición hace que la estría flexible empuje la estría circular hacia adelante aproximadamente un diente por revolución completa, lo que da como resultado una gran reducción. El diseño de Brocken produce una reducción de 54:1, lo cual es increíble para el tamaño. Debido a que solo hay dos puntos donde los dientes del engranaje engranan, produce menos fricción que una caja de cambios típica y tiene tolerancias más estrictas gracias a la falta de juego.
La mayoría de las partes mecánicas de esta caja de engranajes de ondas de tensión se pueden imprimir en 3D, pero necesitará alguna forma de controlar el motor de CC que impulsa la caja de engranajes. Brocken usó un placa arduino nano que encaja en una PCB de distribución de energía personalizada. Con esto, Brocken puede usar una gran fuente de alimentación y permitir que Nano controle un controlador de motor de puente H lBT2 que maneja hasta 43A. Mediante el uso de un motor CC con escobillas convencional, esta caja de engranajes puede producir alrededor de 3,75 N*m. Suena como un motor de combustión interna de 79 cc y es suficiente para tirar de un Dodge Charger sobre una superficie plana.
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