Gearbox 256 / Getriebe 256

Gearbox 256 /
Getriebe 256

https://youtu.be/84odyuiceQc

I used the parts from "Gearset 1:2 ratio" to build a gearbox, but instead of designing a reduction system, i wanted to go a different way and increase the outgoing speed.
The idea was to create a hand driven box for various tasks which require fast rotation. It's also a test of how much you can increase the speed with 3D-printed gears.
As the rotation speed goes up, accuracy and friction become more important. In the attached video, the crank is rotated at 10 rpm while the driven shaft spins at 2,560 rpm.
In conclusion, the crank rotation needs a bit too much force. I've just started designing a complete new gearbox for easier usage.

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Ich habe die Teile aus "Zahnradsatz 1:2 Übersetzung" verwendet um ein Getriebe zu bauen, aber anstatt ein Reduktionssystem zu konstruieren, wollte ich einen anderen Weg gehen
und die Ausgangsgeschwindigkeit erhöhen. Die Idee war, ein handbetriebenes Getriebe für verschiedene Aufgaben zu entwickeln, die eine schnelle Rotation benötigen.
Es ist auch ein Test wie hoch man die Geschwindigkeit mit zu 3D-gedruckten Zahnrädern erhöhen kann. Bei steigender Drehgeschwindigkeit werden Genauigkeit und Reibung immer
wichtiger. In dem angehängten Video wird die Kurbel mit etwa 10 u/min gedreht, während die angetriebene Welle mit 2.560 U/min rotiert. Zusammenfassend benötigt die Kurbel-Drehung
etwas zu viel Kraft. Ich habe gerade begonnen, ein komplett neues Getriebe für eine einfachere Nutzung zu entwickeln.

Parts/Teile

1. Box/Gehäuse - 1 Piece/Stück 182 x 63,7 x 80 mm

• Insert in pockets/In Taschen einsetzen: 2x Bearing/Lager 608 Z (7x8x22mm) 2x Bearing/Lager 6901 Z (6x12x24mm) 10x Nut/Mutter M5 1x Part/Teil 8 - Bearing-disk/Lagerscheibe 1 1x Part/Teil 19 - Bearing-disk/Lagerscheibe 2

1. Top / Deckel - 1 Piece/Stück 182 x 65,5 x 4 mm

• Includes holes for 3.5 mm screws, but the top fits perfectly without them. / Enthält Bohrungen für 3,5 mm Schrauben, aber der Deckel hält auch ohne sehr gut.

1. Shaft / Welle 1 - 1 Piece/Stück
   12 x 50 mm

   Part order / Reihenfolge der Teile

   a - Part/Teil 6 - Crank/Kurbel
   b - Part/Teil 7 - Spacer/Distanzstück 1
   c - Part/Teil 8 - Bearing-disk/Lagerscheibe 1
   d - Bearing/Lager 61901 ZZ (6x12x24mm)
   e - Part/Teil 9 - Clamp/Klemme 1
   f - Part/Teil 10 - Spur gear/Stirnrad 1
   g - Part/Teil 11 - Spacer/Distanzstück 2
   h - Bearing/Lager 61901 ZZ (6x12x24mm)

   The gear is rigidly connected to the shaft and spins with the crank rotation.
   This shaft transmits the biggest torque. Both parts must be printed more durable
   (4 perimeter, 4 solid top/bottom layers, infill 40%). The crank is glued to the outer
   end of the shaft.
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   Das Zahnrad ist starr mit der Welle verbunden und rotiert mit der Kurbeldrehung.
   Diese Welle überträgt das größte Drehmoment. Beide Teile müssen stabil gedruckt werden
   (4 Umrissbahnen, 4 Volle Boden- und Dachschichten, Füllung 40%). Die Kurbel ist mit dem
   äußeren Wellenende verklebt.

2. Shaft / Welle 2 - 2 Piece/Stück
   8 x 54 mm

   Part order "shaft 4 gears" / Reihenfolge der Teile "Welle mit 4 Zahnrädern"

   a - Part/Teil 12 Spacer/Distanzstück 3
   
   b - Assembly Doublegear without Part/Teil 18 Spacer/Distanzstück 7
   c - Assembly Doublegear
   d - Assembly Doublegear
   e - Assembly Doublegear
   f - Part/Teil 13 - Spacer/Distanzstück 4
   g - Part/Teil 14 - Clamp/Klemme 2

   Part order "shaft 3 gears" / Reihenfolge der Teile "Welle mit 3 Zahnrädern"

   a - Part/Teil 15 Spacer/Distanzstück 5
   b - Assembly Doublegear without Part/Teil 18 Spacer/Distanzstück 7
   b - Assembly Doublegear
   c - Assembly Doublegear
   a - Part/Teil 16 - Spacer/Distanzstück 6
   e - Part/Teil 14 - Clamp/Klemme 2

   Assembly Doublegear - 7 Piece/Stück

   a - Part/Teil 17 - Double spur gear / Doppelstirnrad
   b - Bearing/Lager 608Z (7x8x22mm)
   c - Part/Teil 18 - Spacer/Distanzstück 7

   The gears are spinning freely on the shafts and transmit the torque.
   The shafts can be printed with standard settings.
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   Die Zahnräder drehen frei auf den Wellen und übertragen das Drehmoment.
   Die Wellen können mit Standardeinstellungen gedruckt werden.

3. Shaft 3 / Welle 3 - 1 Piece/Stück
   8 x 62 mm

   Part order / Reihenfolge der Teile

   a - Part/Teil 19 - Bearing-disk/Lagerscheibe 2
   b - Bearing/Lager 608Z (7x8x22mm) outside/außen
   c - Part/Teil 20 - Spur gear/Stirnrad 2
   d - Part/Teil 14 - Clamp/Klemme 2
   e - Bearing/Lager 608Z (7x8x22mm) inside/innen

4. Crank/Kurbel - 1 Piece/Stück
   181 x 34 x 10 mm

   Part order / Reihenfolge der Teile

   a - Bearing/Lager 61901 ZZ (6x12x24mm)
   b - Part/Teil 21 - Spacer handle bearing/Scheibe Grifflager
   c - Part/Teil 22 - Handle/Griff
   d - Part/Teil 9 - Clamp/Klemme 1
   e - Part/Teil 9 - Clamp/Klemme 1
   f - Part/Teil 9 - Clamp/Klemme 1
   g - Part/Teil 9 - Clamp/Klemme 1
   f - Part/Teil 9 - Clamp/Klemme 1

   The crank and the handle transmit a high bending moment. Both parts must be printed more durable
   (3 perimeter, 3 solid top/bottom layers, infill 30%). The "spacer handle bearing" is glued.
   
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   Die Kurbel und der Griff übertragen ein hohes Biegemoment. Beide Teile müssen stabil gedruckt werden
   (3 Umrissbahnen, 3 Volle Boden- und Dachschichten, Füllung 30%). Die "Scheibe am Grifflager" ist eingeklebt.

5. Spacer/Distanzstück 1 - 1 Piece/Stück
   6.4 x 16 x 12 mm

6. Bearing-disk/Lagerscheibe 1 - 1 Piece/Stück
   1 x 32 x 18 mm

7. Clamp/Klemme 1 - 6 Piece/Stück
   10 x 20 x 12 mm

8. Spur gear/Stirnrad 1 - 1 Piece/Stück

   Number of teeth / Zähnezahl: 30
   Pitch circle / Wälzkreisdurchmesser: 67.5 mm
   Hub diameter / Nabendurchmesser: 12 mm

9. Spacer/Distanzstück 2 - 1 Piece/Stück
   2 x 16 x 12 mm

10. Spacer/Distanzstück 3 - 1 Piece/Stück
    1,5 x 12 x 8 mm

11. Spacer/Distanzstück 4 - 1 Piece/Stück
    2,25 x 12 x 8 mm

12. Clamp/Klemme 2 - 3 Piece/Stück
    10 x 16 x 8 mm

13. Spacer/Distanzstück 5 - 1 Piece/Stück
    6 x 12 x 8 mm

14. Spacer/Distanzstück 6 - 1 Piece/Stück
    6,75 x 12 x 8 mm

15. Double spur gear / Doppelstirnrad - 7 Piece/Stück

    Number of teeth / Zähnezahl: 15 and 30
    Pitch circle / Wälzkreisdurchmesser: 33.75 and 67.5 mm
    Hub diameter / Nabendurchmesser: 22 mm

16. Spacer/Distanzstück 7 - 5 Piece/Stück
    2 x 12 x 8 mm

17. Bearing-disk/Lagerscheibe 2 - 1 Piece/Stück
    1 x 29 x 18 mm

18. Spur gear/Stirnrad 2 - 1 Piece/Stück

    Number of teeth/Zähnezahl: 15
    Pitch circle/Wälzkreisdurchmesser: 33.75 mm
    Hub diameter/Nabendurchmesser: 8 mm

19. Spacer handle bearing/Scheibe Grifflager - 1 Piece/Stück
    2 x 29,5 x 21 mm

20. Handle/Griff - 1 Piece/Stück
    12 x 58 mm

In order for the gears to work well together, the 3D printer should be
calibrated properly and produce clean external surfaces. If possible
aline the starting points of the outer perimeters and
remove the plastic bumps in a single cut.

The shafts are constructed without play. If the parts are not
plug into each other, STL files must be downsized in the radial direction.

Some parts includes a clamping function with nuts and grub screws. I noticed during the assembly,
that the clamping can be implemented easier by variation of the parts dimensions.

After the assembly the gearbox might need some running time till the gears are working smoothly. Lubrication is very helpful.

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Damit die Zahnräder gut miteinander arbeiten sollte der 3D-Drucker korrekt
kalibriert sein und saubere Außenflächen produzieren. Nach Möglichkeit setzt
man den Startpunkt der äußeren Bahnen übereinander um die dortige
Kunststoffanhäufung mit einem Schnitt entfernen zu können.

Die Wellen sind ohne Spiel konstruiert. Falls sich die Teile nicht
ineinander stecken lassen, müssen STL-Dateien in radialer Richtung
verkleinert werden.

Bei einige Teile ist eine Klemmfunktion mit Muttern und Madenschrauben vorgesehen. Ich habe während der Montage bemerkt,
dass die Klemmung durch Variation der Teileabmessungen einfacher zu realisieren ist.

Nach der Montage benötigt das
Getriebe einige Zeit, bis die Zahnräder reibungslos funktionieren. Schmierung ist sehr hilfreich.

Printparameter / Druckparameter

Printer / Drucker: Velleman K8200

Material: PLA
Temp. Extruder: 190 °C
Temp. Bed / Bett: 50 °C

Layerheight / Schichthöhe: 0.25 mm
Perimeters / Umrissbahnen: 2 - 4
Solid Top Bottom Layer / Volle Boden- und Dachschichten: 2
Infill / Fülldichte: 40 %

No Support needed / keine Stützkonstruktion nötig