上一篇文章确定了减速组的方案(2:1 减速比 + 模 0.8 齿轮),这篇记录一下具体配件怎么选。中间踩了几个坑,也找到了巧妙的解法,整理出来给大家参考。
齿轮:最难的一步
踩坑最多原以为齿轮最好买,结果是最折腾的一个。
第一个坑:5mm 内孔的模 0.8 齿轮,买不到
X2216 电机轴是 5mm 的,所以小齿轮内孔也得是 5mm。结果淘宝一搜,模 0.8 的小齿轮几乎全是 3.17mm 内孔的——因为模 0.8 这个级别,本来就是配小电机的,小电机轴大多是 3.17mm。
当时想了几个解决方案:
A变径套
5mm 轴套个变径套变成 3.17mm,然后用 3.17mm 的齿轮。可行,但多一个零件多一份重量,装配也麻烦。
B找店扩孔
买 3.17mm 孔的齿轮,找店家帮忙扩成 5mm。加几块钱加工费,但同心度没保证,齿轮偏了噪音大还磨损快。
C换 3.17mm 轴的电机 ✓
换一根前轴就是 3.17mm 的 X2216 电机。这样齿轮直接插上,不用任何转接,简单干净。
第二个坑:20T 和 40T 不在同一家
有些店只做小齿轮(15T~30T),大齿轮没有。找了好几家,最后找到一家万晟机械的 POM 凸台齿轮,模 0.8,从 15T 到 120T 全有,20T 和 40T 都能买到,还支持定制内孔。
| 齿轮参数 | 小齿轮(主动) | 大齿轮(从动) |
|---|---|---|
| 齿数 | 20T | 40T |
| 模数 | 0.8 | 0.8 |
| 材质 | POM(赛钢) | POM(赛钢) |
| 内孔 | Ø3.17mm(定制) | Ø5mm(定制) |
| 结构 | 凸台 + 双 M3 顶丝 | 凸台 + 双 M3 顶丝 |
| 价格 | 6.5 元/个 | 6.5 元/个 |
金属齿轮虽然"更结实",但在 X2216 这个功率级别完全是强度过剩。尼龙齿轮轻(重量只有金属的 1/3)、噪音小、自润滑免维护、炸机还能保护电机轴。选配件不是选最强的,是选最合适的。
轴承:MR105ZZ,选空转款
最省心轴承这个比较简单,输出轴是 5mm 的,对应型号就是 MR105ZZ。
型号怎么读:
MR系列代号
微型深沟球轴承系列,航模、遥控车、电动工具里大量使用。
105尺寸代号
内径 5mm(看后两位数字)。外径 10mm,厚度 4mm。标准公式:5×10×4 mm。
ZZ密封形式
双面铁盖密封,防尘用的。还有 2RS 是橡胶密封,防水更好但阻力稍大,我们没必要。
GCr15材质
轴承钢,标准材质,硬度高、耐磨,航模用完全够。
空转款 vs 非空转款
买的时候看到有"空转"和"非空转"两个选项,区别是内部游隙大小:
| 对比项 | 空转款 | 非空转款 |
|---|---|---|
| 手感 | 一拨转好多圈 | 一拨很快停 |
| 内部间隙 | 大(游隙大) | 小(有预紧) |
| 转动阻力 | 小,效率高 | 稍大 |
| 刚性 | 稍软 | 硬,不晃 |
| 我们的选择 | ✓ 选这个 | 不推荐 |
数量
一架飞机(双发)需要 4 个轴承:每个减速组前后各一个。建议买 6~8 个备用,这东西便宜,多备几个没坏处。
输出轴:必须有轴向限位
容易忽略输出轴这东西,看起来就是一根光杆,但轴向限位很重要——桨的拉力会拉着轴往前跑,如果没有东西挡住,轴直接从轴承里滑出来,桨就飞了。
前后怎么挡?
桨夹 + 轴肩 推荐
桨夹本身有夹紧结构,拧紧后夹住前轴承内圈,挡住轴不往前跑。轴上最好有个台阶(轴肩)更保险,但桨夹夹紧力一般也够了。
M5 螺母锁紧 推荐
轴末端车一段 M5 螺纹,拧一个螺母顶住后轴承内圈。既可以调节轴承松紧,拆装也方便。最实用的方案。
可以直接买 Ø5mm 的光轴自己加工(车螺纹),也可以搜"5mm 输出轴 带 M5 螺纹"看看有没有现成的。现成的省事,自己加工的灵活。
波箱:自己设计,3D 打印
最自由波箱(齿轮箱外壳)是唯一需要自己设计的零件。一开始想找成品减速箱,但匹配的太难找了——减速比、电机孔位、输出轴规格很难全部对上。最后决定自己设计、3D 打印。
为什么 3D 打印可以?
很多人觉得波箱要受力,打印的不行。其实波箱受力真不大:
| 受力类型 | 大小(估算) | 3D 打印扛得住吗? |
|---|---|---|
| 齿轮径向撑开力 | ~16 kg(两轴承分摊) | 绰绰有余 |
| 桨的轴向拉力 | ~1.5 kg | 小菜一碟 |
| 电机反扭矩 | 很小 | 可以忽略 |
波箱的主要作用是"定位"而不是"承重"——它的核心任务是把齿轮和轴承的位置固定准,强度要求其实不高。
波箱结构
结构非常简单,就是前后两块板,用螺丝一夹:
前前盖
两个孔:小齿轮侧通孔(让轴穿过)、大齿轮侧轴承孔(Ø10mm,镶嵌前轴承)。厚度约 5mm。
后后盖 + 电机座
两个轴承孔 + 电机安装螺丝孔(X2216 标准 16×19mm,M3)。后盖外侧有凸台定位电机。厚度约 7mm。
连4 颗 M2 螺丝
前后盖四角用 M2 螺丝锁紧。建议用通孔+螺母的方式,比直接拧塑料里耐用。
空中间空腔
前后盖之间的空间放齿轮,齿宽 6mm + 间隙 1~2mm,总间距约 8~10mm。
打印材料
推荐排序:PETG > 尼龙 > PLA
PETG 最好打,层间强度不错,韧性也好。尼龙(PA)强度更高但容易翘边,对打印机要求高。PLA 太脆别用。有碳纤维尼龙(PA-CF)的话是最佳选择,刚性最好。
BOM 清单(单减速组)
汇总| 序号 | 零件 | 规格 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 小齿轮 | 模0.8 / 20T / 内孔Ø3.17 / POM / 凸台带顶丝 | 1 | 主动轮,装电机轴 |
| 2 | 大齿轮 | 模0.8 / 40T / 内孔Ø5 / POM / 凸台带顶丝 | 1 | 从动轮,装输出轴 |
| 3 | 轴承 | MR105ZZ(5×10×4mm)GCr15 空转款 | 2 | 前后各一个 |
| 4 | 输出轴 | Ø5mm / 末端带 M5 螺纹 | 1 | 长度约 28~30mm |
| 5 | 波箱前盖 | 3D 打印(PETG/尼龙) | 1 | 待设计建模 |
| 6 | 波箱后盖 | 3D 打印(PETG/尼龙) | 1 | 带电机安装位 |
| 7 | 连接螺丝 | M2 × 12mm + 螺母 | 4套 | 前后盖紧固 |
| 8 | 电机螺丝 | M3 × 6mm | 4 | 固定电机到后盖 |
| 9 | 桨夹 | 内孔Ø5 / 适配12寸桨 / 带M5螺纹 | 1 | 兼做前轴向限位 |
| 10 | 轴端螺母 | M5 六角螺母 | 1 | 后轴向锁紧 |
目前齿轮和轴承已经下单,等配件到手后量实际尺寸,就可以开始波箱的建模和打印了。下一篇更新波箱设计过程。