Собрали циклоидальный редуктор с передаточным отношением 1:9, чтобы проверить собственный python-скрипт, который его генерирует. Первая версия крутилась вручную. Вторая была микровариантом под габарит NEMA 17 и не заработала: для маленькой циклоиды нужны слишком жёсткие допуски, а 3D-печать их не обеспечивает. Третья версия — первая рабочая на NEMA 17, она крупнее второй, поэтому допуски больше, и конструкция полностью функциональна.
Скрипт написан по статье Building a Cycloidal Drive with SOLIDWORKS. Главные параметрические уравнения: x = R cos(t) - E cos(N t) - r cos(t + ψ), y = R sin(t) - E sin(N t) - r sin(t + ψ), где ψ = atan2(sin((1 - N) t), R/(E·N) - cos((1 - N) t)). Передаточное отношение — 1:(N - 1), ротор вращается в сторону, противоположную входному валу.
Чтобы сгенерировать модель, нужно склонировать репозиторий, открыть Fusion 360, нажать Shift + S в Scripts and Add-Ins, добавить скрипт из папки cycloidal_generator и запустить его. Параметры: Pins (N) и Pitch Radius (R) задают внешний неподвижный корпус, при этом у ротора N - 1 лепестков. Eccentricity (E) — смещение входного вала, ограничение — R > E·N. Outer Pin Radius (r) — радиус роликовых пальцев, он проверяется по предельному условию r_max, чтобы избежать подреза. Precision / Profile Offset задаёт шаг угла и допуск (+ для зазора под 3D-печать). Output Pins & Bolt Radius определяет выходные пальцы и отверстия в роторе, их радиус — r_pin + E.
Для версии 3, файлы которой лежат в cad_models/version_3, характеристики такие. Передаточное отношение 1:9 (N=10 внешних пальцев, девять лепестков ротора), внешний диаметр 90 mm. Мотор — NEMA 17 Stepper Motor (42bygh40-A24dh), материал — PLA, крепёж — 4 винта M3 × 8 и 2 подшипника 6704. Компенсация допуска — +0.15 mm по всему контуру. Редуктор выдаёт 1.28 N·m ± 0.0061 при базовом моменте мотора 0.21 N·m ± 0.0061, эффективность — 66% ± 0.22%. Корпусные пальцы можно заменить на подшипники MR128: меньше трения, выше КПД. Выходные пальцы — на винты M2 с металлическими накладками, чтобы повысить жёсткость, максимальный момент и эффективность.