Puff Tinker Puzzle

Egy kis javítás, alaposan megvizsgálva

Nagy gondolkodás ujjnyi méretben

Az a szekrényajtó, amelyen nincs hely a fogantyúnak. Az a töltőkábel, amely minden este lecsúszik az asztalról. A csavarokkal teli fiók, amelyben hetente kétszer kotorászik. Mindegyik apró, ismétlődő bosszúság, és mindegyik megszüntethető egy kompakt mechanizmussal, ha úgy építik meg, hogy több ezer alkalommal is megismételhető legyen, és egy közönséges csavarhúzóval karbantartható legyen.

Kis megoldás megvizsgálásaMűhelyprobléma kiválasztása
Kezek nyomnak egy kis 3D-nyomtatott, nyomásra nyíló retesz prototípust egy fa konyhaasztalon, ablak mellett, közelben mérőkaliberrel és csavarokkal
Kiemelt találmány

A nyomásra nyíló szívbütykös retesz

Egyszer nyomja meg az ajtót, és bezáródik; újra nyomja meg, és rugós mechanizmussal kinyílik. Belül egy rugóterhelésű csap egy szív alakú horonyban halad. Az első nyomás a csapot a szív tetején lévő bemetszésbe nyomja; a második nyomás kissé továbbtolja, így a rugó visszaviszi a visszatérő pályán lefelé. Nincs kilincs, nincs gomb, és semmi sem nyúlik ki egy keskeny folyosóra.

Azért ezzel kezdjük, mert az egész mechanizmus egy gyufásdobozba fér, minden ciklusban ugyanazt a mozgást ismétli, és meghibásodás esetén általában látható az ok: egy kopott horonyél vagy egy fáradt rugó.

A teljes retesz-elemzés elolvasása

Szemléltető méretek – a mi műhelyprototípusunk, nem szabvány

≈ 40 mmA házhossz a nyomtatott tesztdarabunkon
≈ 6 mmA csap útja nyomásonként
2Nyomás egy teljes zárás–nyitás ciklusonként (tervezés szerint)

Négy témakör

Válassza ki a műhelyproblémáját

Kezdje azzal a kellemetlenséggel, amelyet valóban tapasztal. Minden témakör bemutatja a megoldó mechanizmusokat, a meghibásodásuk módját, és azt, milyen karbantartást igényelnek.

Forrásokkal alátámasztott tervezési szempontok

Mitől megbízható

Az újdonság felhívja a figyelmet egy mechanizmusra. A méret, az ismételhetőség és a karbantarthatóság tartja meg a helyét. Ezek azok a szempontok, amelyek alapján minden projektet ellenőrzünk, és az is, honnan származnak.

Ellenőrzött referenciaértékek

6Egy szabad merev test szabadsági fokainak száma – ebből indul ki a pontosan korlátozott tervezés
H7/g6Klasszikus ISO 286 szerinti szoros csúszóillesztés tengelyekhez és furatokhoz
42 mmA Gridfinity alaprács osztása, 7 mm-es magassági egységekkel
80 °CSzabványos N-minőségű NdFeB mágnesek jellemző maximális üzemi hőmérséklete

Minden mozgást egyszer korlátozzon

A túlkorlátozott alkatrészek beszorulnak, az alulkorlátozottak zörögnek. Douglas Blanding Exact Constraint: Machine Design Using Kinematic Principles című műve (ASME Press, 1999) a mi referenciánk arra, hogy anyagleválasztás előtt megszámoljuk a korlátozásokat.

Forrás: Blanding, 1999

Nevezze meg az illesztést, ne csak a méretet

„8 mm” keveset mond, amíg nem mondja meg, mekkora hézagot kap. Az ISO 286 tűrésosztályai olyan szókincset adnak a hézagokhoz, amelyet a szerelők és a hobbisták is megértenek.

Forrás: ISO 286-1 és 286-2

Ahol lehet, a rugalmasság váltsa ki a csuklókat

A rugalmas mechanizmusokat a Brigham Young Egyetem Larry Howell vezette csoportja kiterjedten tanulmányozta. Ezek kiiktatják a kopó csapokat és csuklókat, de cserébe olyan fáradási határokat hoznak, amelyeket tiszteletben kell tartani.

Forrás: Howell, Compliant Mechanisms, 2001

Bevált mozgásformák átvétele

Henry T. Brown 507 Mechanical Movements című műve (1868) még mindig a leggyorsabb módja annak, hogy kiderüljön: valaki 150 éve megoldotta az Ön mozgási problémáját.

Forrás: Brown, 1868

Négyrésű Geneva-hajtás prototípus közelről, ujjhegyek között tartva, a hajtócsap a csillagkerék egyik résébe lép
A négyrésű Geneva-tesztdarabunk léptetés közben.

Kiemelt részlet

A mozgó alkatrészek belsejében

A Geneva-hajtás a folyamatos forgást tiszta, negyedfordulatos lépésekre bontja – ideális forgó szerszámtárcsához vagy napi gyógyszeradagoló tárcsához. Íme, mit csinál az egyes alkatrész.

  1. Hajtócsap – érintőlegesen lép be a résbe, így a csillagkerék rándulás nélkül indul el.
  2. Csillagkerék-rések – négy rés hajtáskörönként 90°-os léptetést ad.
  3. Zárótárcsa – a kiemelkedő félhold tartja mozdulatlanul a csillagkereket a szünet alatt.
  4. Hézagvágás – lehetővé teszi, hogy a csillagkerék léptetés közben elhaladjon a zárótárcsa mellett.

Négy réssel a csillagkerék a hajtás 90°-os fordulata alatt mozog, a fennmaradó 270° alatt pedig áll. Több rés kisebb lépéseket és rövidebb mozgási szakaszt jelent.

Teljes Geneva-hajtás jegyzetek

GYIK előnézet

Válaszok összeszerelés előtt

Szükségem van 3D-nyomtatóra ezeknek a projekteknek a követéséhez?

Nem. Sok szerkezet működik rétegelt lemezből, sárgárézcsőből és kész kötőelemekből. A nyomtató gyorsítja az iterációt, de a meghibásodási módokra vonatkozó jegyzetek legtöbbje bármilyen anyagra érvényes.

Miért alig tartja a szerszámomat az 5 kg-os névleges teherbírású mágnes?

A névleges húzóerőt vastag acéllemezen, rés nélkül mérik. A festék, a műanyag burkolat és az oldalirányú terhelés jelentősen csökkenti a valós tartóerőt.

Milyen hézagra tervezzek egy csúszóillesztésnél?

Ez a gyártástechnológiától függ. Megmunkált fémnél használhatók az ISO 286 osztályok; nyomtatott alkatrészeknél saját gépükön készült, tapasztalati próbadarabokra van szükség.

Összes építési válasz

Szerkesztőségi kapcsolat

Mutassa meg a hasznos részletet

Épített valami kicsit, ami egy bosszantó dolgot megjavított? Kevésbé érdekel, mennyire okosnak tűnik, mint az, hány ciklust bírt ki, mi kopott el először és mit változtatott. Küldje el a méréseket, a meghibásodást és a javítást.

Ötlet beküldése