Tellurion to moduł do symulacji ruchu ziemi i księżyca. Tego rodzaju moduł można znaleźć w muzeum, ale rzadko można go zobaczyć na rynku. Niektóre uproszczone wersje tellurion można znaleźć w Internecie, jednak DIYers rzadko robił kompletny (prawie) moduł tellurion. W tym podręczniku wyjaśnię, jak zaprojektowałem (oryginalny) i zrobiłem tellurion przy użyciu materiałów zakupionych w sklepach internetowych. Całkowity koszt bez opłaty za wysyłkę wynosi około 80 USD, co obejmuje przekładnie, rury miedziane, łożyska, silnik, diody LED i części drukowane 3D. Aby zebrać tellurion, może zaistnieć potrzeba ponad 5 godzin. Wszystkie projekty korzystają z bezpłatnego narzędzia 3D online onshape .

Kieszonkowe dzieci:

Krok 1: Wprowadzenie

Mój syn Linxi bardzo lubi wiedzę o układzie słonecznym. Znalazłem serię wideo na temat układu słonecznego dla dzieci na Youtube, a mój syn oglądał je wszystkie raz za razem. Pewnego dnia znalazłem film o holzmechaniku z drewnianym tellurionem, który zainspirował mnie do zrobienia jednego dla mojego syna.

Projekt tellurionu z holzmechanik jest świetny: prosty i elegancki. Nie mam jednak narzędzi do cięcia drewnianych narzędzi, jak pokazano na filmie. Poza tym ziemia się nie kręci, a szkoda (wiem, że dodanie tej funkcji będzie wymagało więcej biegów, co osłabi prostotę i elegancję projektu)! Jednak wirująca ziemia może pokazać, jak zmienia się dzień i noc. Myślę, że ta funkcja musi być zachowana.

Projekt Solar System Orrery bardzo mnie zainspirował. Jednak słońce w tym projekcie będzie się obracać, co nie pasuje do prawdy. Ale projekt słońca 3D z diodą LED dał mi nowy pomysł, aby oświetlić słońce mojego modelu tellurion.

Obejrzałem więcej filmów, stwierdziłem, że płaszczyzna orbity księżyca jest nachylona do ekliptyki o około 5 ° i to jest powód, dla którego występuje zaćmienie Księżyca (wstyd! Nie wiem tego wcześniej). Ta funkcja jest również bardzo ważna, musi mieć.

Tak więc mój tellurion musi mieć następujące cechy:

• Ziemia się obróci
• Księżyc obraca się wokół Ziemi z nachyleniem 5 stopni
• Słońce to żarówka.
• Oś Ziemi zawsze wskazuje na Polaris.

Dzięki powyższej funkcji tellurion może się wykazać zmiana dzienna i nocna, zmiana pór roku, zaćmienie słońca i księżyca oraz fazy księżyca.

Krok 2: Projektowanie i materiały

Na ** Youtube ** jest wiele modeli orrery i tellurion, większość z nich została wykonana z miedzi, a ja nie mam narzędzi, by zrobić to sam. Nie mam też narzędzi do tworzenia drewnianych narzędzi, więc postanowiłem wykonać tellurion za pomocą akrylu. Nie mam też narzędzi do cięcia akrylu, ale istnieje wiele sklepów internetowych sprzedających tę usługę.

Dostępne są trójwymiarowe projekty kół zębatych i części drukowanych 3D. Należy pamiętać, że przy cięciu kół zębatych za pomocą wycinarki laserowej należy wziąć pod uwagę szerokość lasera.

• Do 6 mm rury miedzianej: średnica zewnętrzna wynosi 6 mm, a średnica wewnętrzna 3 mm. a średnica zewnętrzna rury 3 mm wynosi 3 mm, średnica wewnętrzna wynosi 1 mm. Może być potrzebny papier ścierny do polerowania rury 3 mm, aby umożliwić jej płynne obracanie się wewnątrz rury 6 mm.
• Wymiary łożysk kulkowych to: 6 mm (wewnątrz) x 13 mm (na zewnątrz) x 5 mm (wysokość) i 3 mm (wewnątrz) x 8 mm (na zewnątrz) x 4 mm.
• Rozmiar łożysk dociskowych wynosi: 7 mm (wewnątrz) x 17 mm (na zewnątrz) x 6 mm (wysokość).
• Klej akrylowy

Możesz użyć innych rozmiarów rur i łożysk, modyfikując projekt, który moim zdaniem jest zawsze konieczny. Uwaga: jako „the_tool_man„wspomniałem, że użycie tulei zamiast łożysk kulkowych może rozwiązać problem luzu i naprawdę mam nadzieję, że spróbujesz.

Krok 3: Mechanizm

• Płyta A i bieg B należą do części księżyca, są sklejone i obracają się wokół swojej osi (rury).
• Przekładnie C i D są sklejone i przymocowane do osi. Więc nie będą się kręcić. Gdy ramię podtrzymujące obraca się wraz ze swoją osią, z powodu biegu C jest ustalone, więc bieg B zacznie się obracać, więc płaszczyzna A. Będzie to symulować obrót księżyca na ziemię.

Lewy bieg na największy bieg jest przeznaczony na księżyc. Księżyc ma okres około 27,32, więc księżyc będzie miał 35,25 / 27,32 = 13,369 rund rocznie. Stosunek średnic dwóch kół zębatych powinien wynosić 13,369. Nie możemy mieć dokładnego współczynnika ze względu na liczbę zębów kół zębatych, które muszą być całkowite. Napisałem więc skrypt (w R), aby znaleźć najlepsze narzędzia:

for (x1 in 110: 135) {for (x2 in 8:12) {współczynnik <- x1 / x2 jeśli (abs (współczynnik-R) <d) {druk (abs (współczynnik)) d <- abs (stosunek- R) drukuj (wklej (d, x1, x2, collapse = ""))}}}

Uruchom powyższy skrypt, aby uzyskać wynik:

1 13.33333 1 '0.0359931673987308 120 9' 1 13.4 1 '0.0306734992679356 134 10'

Tak więc najlepsze biegi to 134 i 10, jednak średnica jest nieco większa (268 cm), więc wybieram parę: 120 i 9.

• Przekładnie D, E, F, G i H zostały zaprojektowane tak, aby upewnić się, że bieg H obróci się o jedną rundę w roku, co doprowadzi do osi Ziemi zawsze do Polarisa. Liczba zębów przekładni D&H i przekładni E&G powinna być odpowiednio równa.
• Przekładnie I, J, K, L, M, N, O i P zostały zaprojektowane w celu zwiększenia prędkości przekładni, która skierowana była na spin ziemi. Przekładnie N&O, przekładnia L&M, przekładnia J&K zostały sklejone i mogą obracać się odpowiednio do swojej osi. Bieg I przymocowałem do jego osi, podczas gdy jego oś może kręgosłup wewnątrz zewnętrznej rury, która ostatecznie prowadzi do wirowania ziemi.
• Przekładnie V, U, T, S, R i Q zostały zaprojektowane jako przekładnie redukcyjne, które będą napędzać koło zębate G, a na końcu ziemia napędowa obraca się ze słońcem. Bieg S&R, narzędzia U&T były sklejane i obracały się odpowiednio w swojej osi. Przekładnia V jest przymocowana do swojej osi. Przekładnia G jest przymocowana do osi, dzięki czemu może obracać koło zębate F i E. Podczas gdy bieg D jest przymocowany do swojej osi, tak bieg G będzie faktycznie napędzał ramię podtrzymujące, aby obracać się wraz z jego osią, która symuluje obrót ziemi do słońca.
• Przekładnia P, Q i I razem z płaszczyzną 3 i 4 zostały sklejone i mogą obracać się wraz z osią.
• Przekładnia X, Y to przekładnie redukcyjne, a przekładnia Y będzie napędzana silnikiem.
• Sprzęt I - V wykorzystano do zapewnienia, że ​​Ziemia obraca się 365 razy w roku. Matematyczna zależność grupy przekładni jest taka, że ​​gdy bieg V obraca się o jedną rundę, bieg powinien obracać 365 rund. Aby znaleźć prawidłową liczbę zębów w zębach, napisałem ten skrypt (w R):

i0 = 32 i1 = 32 i2 = 32 i3 = 32 d = 100

for (x1 in 15:24) {for (x2 in 15:24) {for (x3 in 15:22) {for (y3 in 15:22) {for (y2 in 15:24) {for (y1 in 15: 24) {for (y0 w 16:21) {ratio <- (x1 / (i1 -x1)) * (x2 / (i2-x2)) * (x3 / (i3 -x3)) * (y3 / (i3 - y3)) * (y2 / (i2 - y2)) * (y1 / (i1 - y1)) * (y0 / (i0 - y0)) jeśli (abs (stosunek 365.25) <d) {drukuj (abs (stosunek -365.25)) d <- abs (stosunek -365.25) jeśli (d <5) {drukuj (wklej (x1, x2, x3, y3, y2, y1, y0)) drukuj ((y3 / (i3 - y3)) * (y2 / (i2 - y2)) * (y1 / (i1 - y1)) * (y0 / (i0 - y0))) print ("")}}}}}}}}} 1 0.6253846 1 "21 24 22 22 24 24 19" 1 28.93846 1 "" 1 0.5157143 1 "23 23 22 22 24 24 18" 1 25.45714 1 ""

Mam dwie grupy, które są bardzo blisko 365.25. Wybrałem drugi, więc mogę powiedzieć, że ten tellurion ma tylko pół dnia błędu w ciągu jednego roku. Innym powodem wyboru drugiej przekładni jest to, że sprawiają, że grzbiet ziemi jest wolniejszy niż pierwsza przekładnia.

Krok 4: Schemat obwodu dla diody LED i silnika

Krok 5: Praca końcowa

Krok 6: Wniosek

Tellurion działa ogólnie zgodnie z oczekiwaniami. Jednym z nieoczekiwanych problemów jest to, że księżyc nie obraca się płynnie. Jednym z powodów tego problemu są bardzo ciasne otwory do utrzymywania łożysk na ramieniu nośnym, które dociskają kształt łożysk od koła do owalu, innym powodem są szczeliny między zębami, tym większe, im gorsze.