Verwenden von Übersetzungsverhältnissen mit dem V5-Motor

Das VEX EDR-System verfügt über zwei Arten von Stirnrädern, das Zahnrad-Kit und das hochfeste Zahnrad-Kit (siehe So wählen Sie ein Stirnrad aus). Diese Zahnräder können zur Kraftübertragung, zur Drehmomenterhöhung oder zur Drehzahlerhöhung montiert werden. Dies kann erreicht werden, indem zwei oder mehr Zahnräder auf Antriebswellen so zusammengebaut werden, dass ihre Zähne ineinander greifen. Ein Motor treibt eine der Antriebswellen des Getriebes an.

Einfache Übersetzungsverhältnisse

Einfache Übersetzungsverhältnisse verwenden nur ein Zahnrad pro Antriebswelle und können zur Kraftübertragung, zur Erhöhung des Drehmoments oder zur Erhöhung der Geschwindigkeit verwendet werden. Das Zahnrad, das die Leistung oder den Eingang bereitstellt, wird als Antriebszahnrad bezeichnet und das Zahnrad, das gedreht oder ausgegeben wird, wird als Abtriebszahnrad bezeichnet.

Kraftübertragung - Bei dieser Art von Übersetzungsverhältnis besteht das Ziel darin, die Kraft von einem Ort zum anderen zu übertragen, z von einem Motor zu einem Rad, das nicht direkt mit dem Motor verbunden ist. Das Antriebsrad und das Abtriebsrad haben die gleiche Zähnezahl.Zum Beispiel treibt der Motor ein 60-Zahn-Zahnrad (60T) zu einem angetriebenen 60T-Zahnrad an einem Rad an. Der Motor dreht das 60T-Antriebszahnrad einmal und dreht das 60T-Abtriebszahnrad auf dem Rad einmal. Dies wird als 1:1-Verhältnis bezeichnet.

Drehmoment erhöhen (niedrige Drehzahl) – Bei dieser Art von Übersetzung besteht das Ziel darin, das Drehmoment des Motors zu erhöhen wie von einem Motor zu einem Arm. Das Antriebsrad hat weniger Zähne als das Abtriebsrad. Wenn beispielsweise ein Motor ein 12T-Zahnrad mit einem angetriebenen 60T-Zahnrad an einem Arm antreibt, muss sich das 12T-Antriebszahnrad fünfmal drehen, um das 60T-Abtriebsrad einmal zu drehen. Dies wird als 5:1-Verhältnis bezeichnet. Die Drehmomentabgabe ist 5-mal so hoch, die Drehzahlabgabe beträgt jedoch nur 1/5.

Geschwindigkeit erhöhen (hohe Geschwindigkeit) - Bei dieser Art von Übersetzungsverhältnis besteht das Ziel darin, die Geschwindigkeit des Motors zu erhöhen, wie von einem Motor zu einem Rad. Das Antriebsrad hat mehr Zähne als das Abtriebsrad. Wenn beispielsweise ein Motor ein 60T-Zahnrad mit einem angetriebenen 12T-Zahnrad an einem Rad antreibt, wenn sich das 60T-Antriebszahnrad einmal dreht, dreht sich das 12T-Zahnrad fünf (5) Mal . Dies wird als Übersetzungsverhältnis von 1:5bezeichnet. In diesem Fall beträgt die Drehzahlausgabe das 5/1-fache, die Drehmomentausgabe jedoch 1/5.

Besondere Hinweise

Die Übersetzungen für Ritzel- und Kettensysteme funktionieren genauso wie Übersetzungen. Ritzel- und Kettensysteme haben den Vorteil, dass die Ritzel in mehreren Abständen voneinander platziert werden können, da sie durch eine Kette verbunden sind.Die Kettenglieder können jedoch mit weniger Kraft brechen als ein Zahn bei einem hochfesten Zahnrad brechen kann. Jede Art von Bruch muss repariert werden, damit der Roboter voll funktionsfähig ist.

Zwischen dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad kann eine beliebige Anzahl von Zahnrädern beliebiger Größe in einem einfachen Übersetzungsverhältnis angeordnet werden, ohne dass sich das Übersetzungsverhältnis ändert. Zum Beispiel treibt ein 12T-Getriebe ein 36T-Getriebe an, das ein 60T-Abtriebsrad antreibt, das Übersetzungsverhältnis beträgt immer noch 5:1, genauso wie wenn das 60T-Zahnrad direkt vom 12T-Getriebe angetrieben würde.

Geschwindigkeit

Die Rotationsgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich ein Objekt dreht. Zum Beispiel könnte sich die Wellenbuchse eines V5 Smart Motors mit 100 Umdrehungen pro Minute oder 100 U/min drehen. Wie oben erläutert, wird bei Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses von 5:1 ein 60-Zahn-Antriebszahnrad von der Motorwelle gedreht und dann ein 12-Zahn-Abtriebszahnrad, das 12-Zähne-Zahnrad dreht sich mit einer 5-mal höheren Geschwindigkeit. Im obigen Beispiel dreht sich das 12-Zahn-Zahnrad dann mit 500 U/min im Vergleich zu den 100 U/min der Motorwelle. Wenn ein Übersetzungsverhältnis von 1:5 verwendet wird, wird ein 12-Zahn-Antriebszahnrad von der Motorwelle gedreht und dann dreht es ein 60-Zahn-Abtriebszahnrad, das 60-Zahn-Zahnrad dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 1/5 so schnell. Wenn Sie das obige Beispiel erneut verwenden, dreht sich das 60-Zähne-Zahnrad mit 20 U/min im Vergleich zu den 100 U/min der Motorwelle.

Warum sollte also nicht immer die schnellstmögliche Übersetzung verwendet werden? Es scheint, je schneller sich ein Roboter bewegen könnte, desto wettbewerbsfähiger wäre er. Der erste Grund ist, dass es eine obere Geschwindigkeit gibt, mit der die Funktionen eines Roboters gesteuert werden können. Einige Beispiele: Wenn die Funktion darin besteht, dass der Roboter herumfährt, kann es sehr schwierig sein, die Räder zu steuern, wenn die Räder zu schnell drehen. Wenn es sich bei der Funktion um einen nach oben und unten drehenden Arm handelt, kann er, wenn er sich zu schnell dreht, ebenfalls schwierig zu steuern sein.

Drehmoment

Das Drehmoment ist die Kraft, die benötigt wird, um eine Last über einen bestimmten Abstand zu drehen. Motoren haben ein begrenztes Drehmoment. Wenn beispielsweise ein V5 Smart-Motor ein Drehmoment von 1 Nm (Newtonmeter) erzeugt, gibt das angetriebene 12-Zähne-Zahnrad bei Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses von 5:1 ⅕ das Drehmoment des Motors ab, die Leistung beträgt 0,2 Nm und mit der Übersetzungsverhältnis 1:5, das 60-Zähne-Getriebe gibt das 5-fache des Drehmoments des Motors ab, die Leistung beträgt 5 Nm.

Das Drehmoment ist der zweite Grund, warum bei der Konstruktion eines Roboters nicht immer die schnellstmögliche Übersetzung verwendet werden kann. Wenn ein Übersetzungsverhältnis mit erhöhter Geschwindigkeit verwendet wird, um die Räder eines Roboters schneller anzutreiben, kann das Übersetzungsverhältnis das verfügbare Drehmoment des Motors überschreiten und der Roboter bewegt sich nicht so schnell oder überhaupt. Es ist auch möglich, wenn zwei Roboter mit nahezu gleichem Design interagieren, der Roboter mit einem Antriebsstrang mit niedrigerem Übersetzungsverhältnis wahrscheinlich in der Lage sein wird, den Roboter mit einem Antriebsstrang mit höherem Übersetzungsverhältnis zu schieben, da der Roboter mit niedrigerem Übersetzungsverhältnis mehr Drehmoment hat. Ein weiteres Beispiel ist, dass sich ein Arm möglicherweise nicht dreht, selbst wenn er direkt an einer Welle befestigt ist, die in einen Motor eingesetzt wird, da die Drehung das verfügbare Drehmoment des Motors überschreiten kann. In diesem Fall muss ein erhöhtes Drehmomentübersetzungsverhältnis verwendet werden, um die Leistung des Motordrehmoments zu erhöhen und das Drehmoment zu überschreiten, das zum Drehen des Arms erforderlich ist.

Die Drehzahl und das Drehmoment eines V5 Smart Motors können mit dem Motor Dashboard gemessen werden

Roboter-Realität

Glücklicherweise reichen die Übersetzungsverhältnisse, die in der Bauanleitung für die Montage des V5 ClawBot verwendet werden, aus, um mit der Entwicklung von kundenspezifischen Robotern zu beginnen. Viele Antriebsstränge funktionieren gut, indem sie die Wellen von Rädern oder Kettenrädern mit dem V5 Smart Motor mit der grünen 200 RPM V5 Gear Cartridge direkt antreiben. Wenn jedoch eine Konstruktion im Design wie ein Turm oder eine Spielsteinaufnahme dort platziert werden muss, wo sich ein Motor befindet, kann eine Kraftübertragung mit Kettenrädern und Kette oder Zahnrädern wie oben beschrieben verwendet werden. Für die meisten Arme reicht das oben erläuterte Übersetzungsverhältnis von 7:1 zur Erhöhung des Drehmoments aus, indem das 12T-Zahnrad mit einem 200-U/min-Motor angetrieben und ein 84T-Abtriebsrad am Arm angebracht wird. Da ein Wettbewerbsvorteil immer wichtiger wird, wird es immer wichtiger, das „Sweet Spot“-Gleichgewicht zwischen Drehzahl und Drehmoment zu finden. Dies kann erreicht werden, indem ein V5 Smart Motor mit einer der drei verfügbaren V5-Getriebekartuschen (Rot: 100 U/min, Grün: 200 U/min, Blau: 600 U/min) verwendet und bei Bedarf der Motor mit einem Übersetzungsverhältnis kombiniert wird, um das Drehmoment zu erhöhen, oder ein Übersetzungsverhältnis, um die Geschwindigkeit zu erhöhen.

Zahnräder und andere Bewegungshardware können unter https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motionerworben werden .