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2021/10/24

第九篇_雷切應用_發電機製作_補充說明
【前言】
本篇補充其他關於發電機製作、增減速機製作的相關知識
Q1:如何將增減速比相乘
基本上就是在第二個軸上安裝第二顆大小的齒輪，由第二顆齒輪去帶動第三個軸，圖片請見簡報。
Q2:雷切機製作的齒論和軸，如何和發電馬達結合
一般來說，馬達上有個軸，通常輸出軸會用「聯軸器」和馬達上的軸作連結。那如果使用雷射切割的話，我會建議做在齒輪設計上，最後一個齒輪的孔製作成D的形狀，而非圓孔，因為雷切的版型較薄，較難製作止付孔，所以容易打滑，將馬達的軸用挫刀磨出一個平片，可以塞入齒輪，最後上點膠水固定就好
Q3:在第七篇中的行星齒輪發電機，發電馬達安裝在哪裡？
是安裝在如簡報檔案中所顯示的位置。
在齒輪到行星齒輪減速機這幾個單元裡，主要是教導畫齒輪的方法，關於發電機的部分比較沒有說明，主要是讓大家有這個關鍵的能力去自行設計自己的發電機，我是去電子材料行買標榜「發電機馬達」的小馬達
Q4:如何在不取消指令的狀態下開啟「快速計算機」功能?
這部分在前兩篇的影片中，我只要從螢幕上方的功能選單按下「快速計算機」的按鈕的話，會跳出圓的指令，我後來找到方法，只要在圓的指令下，用滑鼠右鍵點擊螢幕就會跳出選單，這時選「快速計算機」，就不會跳出指令了！有趣的是在2022的版本中，這個方法跳出了快速計算機是白色的，而從上方的功能選單點擊跳出來的是黑色的
偷偷吐槽一下，AUTOCAD有這種，相同的功能從不同地方點出來，卻是不一樣的……真是……難怪需要我們這些老師呢哈哈
Q5:如何避免齒輪干涉(過切)
有幾個方法
1. 縮短齒冠高：本系列的齒冠高度為一倍模數，但其實有一部份的高度應該是不會用到，可以稍微縮短一點，比如0.8倍的模數高
2. 齒頂端增加圓角：使用圓角功能，如簡報檔所示
3. 增加中心距：其實把兩個齒輪稍微往外一點點(比如移動個0.5mm)是不太會影響齒輪作動的，但可以大幅降低齒輪的干涉(過切)問題
4. 增大壓力角：目前壓力角設計為20，如果把壓力角加大，齒腹會稍微窄一點
其他更多關於齒輪的知識可以參考：
看更多
第九篇_雷切應用_發電機製作_補充說明
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袁丞宗

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2021/10/24

第八篇_雷切應用_發電機製作_行星式齒輪增減速機
第八篇_雷切應用_發電機製作_行星式齒輪增減速機
【前言】
這次要來說明行星式齒輪增減速機，再裝上前篇的增減速機，就成為一個有大增減速比的機構，最後裝上馬達，用手去帶動機器即可發電。
雖然用單用多階的增速機就能完成發電機用的增速比，不過我大學時期作這個作品的時候並非完全是要拿來發電，主要是看行星齒輪機構的運轉過程，當時是要做給南方創客的開幕作品，現在則是躺在虎科機械設計系的實驗室中。
【學習目標】
1. 認識行星式齒輪機構
2. 了解用AUTOCAD的內齒輪繪製方法
【行星式齒輪減速機基本知識】
行星式齒輪機構是為了實現大減速比、結構紮實、輸入和輸出軸再同一軸線上等特殊目的的齒輪機構。常常會用在風力發電機和一些減速機構上
行星齒輪機由三部分的齒輪構成，分別為:
1. 太陽齒輪：最中間的齒輪，就像太陽一樣被行星齒輪圍繞
2. 行星齒輪：外圈的齒輪，通常是三顆，就像行星一樣圍繞太陽旋轉
3. 內齒輪：最外圍的齒輪，齒朝內
在這三種齒輪中，行星齒輪一定會搭配一組支架，連結3顆或複數顆行星齒輪
這三種各有一軸，互相纏繞旋轉，各有一組固定、輸入和輸出，有六種排列組合，所以就有六種可能，本範例以內齒輪固定為例，有最大的增減速比，還有太陽齒輪固定和行星齒輪固定(自轉不公轉)，其中行星齒輪固定的方式會讓輸出和輸入的旋轉方向相反，能運用於汽車的倒檔系統中。
行星齒輪機構的齒數有以下特殊的條件限制
1. 內齒輪齒數=太陽齒輪齒數+2*行星齒輪齒數
2. (太陽齒輪齒數+行星齒輪齒數)／行星齒輪數量=整數
內齒輪較容易和行星齒輪發生干涉，基本上，齒數越多，越不容易干涉，建議將行星齒輪設計>36齒
行星齒輪機構的減速比可用下列公式求得
以太陽齒輪為輸入軸，行星齒輪的支架為出力軸為例，是減速使用
=(內齒數／太陽齒輪齒數)+1
本範例為增速，故使用行星齒輪為輸入軸，太陽齒輪為出力軸，有5倍的增速
【正式教學】
＊此篇為練習範例，僅提供範本，見簡報和影片
本次範例設計為：
太陽齒輪24齒
行星齒輪36齒
內齒輪96齒
增減速比為(96/24)+1=5
教學內容包含內齒輪繪製和排列齒輪
＊上篇提到到增減速比疊加的部分移到下篇進行補充
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第八篇_雷切應用_發電機製作_行星式齒輪增減速機
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袁丞宗

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2021/10/21

第七篇_雷切應用_發電機製作_增／減速機設計
【前言】
【學習目標】
1. 學習增／減速機的基本知識
2. 學習如何使用AUTOCAD設計增／減速機
【增減速機的基本知識】
增減速機，其實是增速機和減速機的簡稱，增速機就是我們轉一圈，輸出會轉很多圈，減速機我們轉一圈，輸出在幾分之一圈。
一般減速機比較常出現，但以發電機來說，我們需要讓馬達有高轉速才會有發電量，不然久久才轉一圈，是能發多少電呢？
單純以機構來看，減速機和增速機，只要把輸出和輸入端對調，增速機就變減速機，減速機就變增速機
齒輪直徑比會決定增減速的比例，如果輸入和輸出的齒輪節圓直徑比為2:1，那代表輸入端的齒輪轉1圈，輸出會轉2圈，所以會放大2倍，反之則是變成1/2倍。
如果再同一個平面上，不管用幾個齒輪去傳動，增減速比都由第一顆和最後一顆決定，和過程的齒輪沒有任何影響，只有旋轉方向會有差，比如有3顆齒輪，直徑比為1:3:5，代表第一顆轉1圈，二顆轉1/3圈，那第3顆轉1/3*3/5=1/5圈，跟拿掉第2顆齒輪，1:5的直徑比去算是一樣的。
如果要把增減速比疊加，要在”同一個軸”上堆疊第二顆齒輪，才能讓增減速比相乘起來。 下篇會有更詳細的圖文說明
【正式教學】
＊此篇為練習範例，僅提供範本，見簡報
決定增／減速比
1. 繪製對應齒輪(方法見上一篇教學文)
2. 繪製齒輪間距
3. 繪製外框
4. 繪製軸與把手
5. 排版並匯出DXF檔案進入雷雕機軟體給雷雕機雷切
【設計注意事項】
本範例中，齒輪安裝的外框，有個厚度要安裝齒輪，這個厚度必須要比齒輪大一點，才能讓齒輪轉動順暢，但通常設計上這個厚度是和齒輪一樣的，如果用機械設計的說法來說，就是齒輪厚度要負公差，外框安裝齒輪的厚度要正公差，而在實際安裝上，可以夾紙片或墊片讓寬度大一點點
【其他應用問題】
Q1.增減速比有上限嗎?
減速機沒有上限，你轉999999才轉一圈的減速機一定也可以做動，但增速機就不同了，增速機的上限取決於機構間的摩擦，如果摩擦力被放大之後，讓動力轉不動或是讓機構轉動會造成破壞，那就是上限了，如果摩擦越小，齒輪、軸承之間的運轉越順暢，精度越高，理論上可以放大的倍數就越高，一般來說放大個幾十倍應該都不成問題。
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第七篇_雷切應用_發電機製作_增／減速機設計
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袁丞宗

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2021/10/19

第六篇_雷切應用_發電機製作_齒輪切割
【前言】
這篇開始新的單元，使用雷切機製作發電機！
發電機只需要一顆馬達、增／減速機構、動力源即可，這裡需要先製作增／減速機構。這次我們先來做增減速機構，我們需要使用一種核心零件”齒輪”，齒輪其實很難買到自己設計的尺寸，所以用雷切機來製作是個很好的選擇，大大小小的齒輪都能自己做！
不過如果只是要請廠商來製作你需要的齒輪，只需要提供繪製簡圖和提供齒輪參數不需要把齒輪外型畫出來，但是如果是用雷切機，就必須把齒輪外型畫出來囉！
【學習目標】
1. 學習齒輪的基本知識
2. 學習如何使用AUTOCAD繪製齒輪
【齒輪的基本知識】
齒輪的齒型不是隨便畫就好，使用齒輪的場合可能伴隨者高轉速或高扭力，因此齒輪必須盡量減少傳動時磨耗，要達成這個條件，齒輪要以”漸開線”或”擺線”這兩種曲線來繪製
繪製齒輪時需要決定齒輪的大小，大小靠”齒數Z”和”模數m”來決定
兩個齒輪在傳動時，相切的圓稱為節圓d=Z X m
齒頂端稱為齒頂圓，直徑為d+2m
齒底部稱為齒底圓，直徑為d-2.5m
有個參數稱為”壓力角α”以20度居多，壓力角是齒輪受力時的受力方向和圓相切線的角度
以壓力角為基礎，會有個基圓，直徑為d X cosα，會以基圓開始繪製齒型
所以繪製齒輪，需要有基圓、節圓、齒頂圓和齒底圓，以下開始繪製
【正式教學】
＊這次的操作細節都在影片內，就不附工作室網址囉！
本方法是”2度”的近似漸開線畫法，如果要提高精度可以縮短度數，比如1度，或是想畫快一點可以用大一點的度數去近似，比如5度。
注意，2度綽綽有餘，如果畫太小，雷切機的精度也不一定能切到
【其他應用問題】
1. 每次齒數不同是否需要重新繪製?
理論上是需要重新繪製，不過也可以偷懶，把其他已經畫好的齒拿去複製做環形陣列，大小不同的畫在比例放大就好，不過齒數不同的齒型其實有一點點的不同，齒數差異越大，齒型的差異越多，但以雷切機的精度是差不了多少，還是能使用。
2. 有沒有更快的繪製方法
有一個偷吃步的方法，就是直接用別的軟體內建的齒輪，轉平面圖DXF檔案之後直接上雷切機加工
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第六篇_雷切應用_發電機製作_齒輪切割
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