Verwendung von VEX IQ-Kunststoffzahnrädern, -kettenrädern und -riemenscheiben

Wenn neue Benutzer beginnen, ihre eigenen benutzerdefinierten Roboterdesigns zusammenzustellen, möchten sie möglicherweise irgendwann mehr von ihren VEX IQ Smart-Motoren. Die VEX IQ Smart Motors haben vielleicht die beste Leistung und Sensorik aller verfügbaren Snap-Together-Robotersysteme. Nichtsdestotrotz könnten Benutzer möchten, dass die Motoren Dinge schneller bewegen, schwerere Dinge heben oder Mechanismen weit vom Motor entfernen. VEX IQ Gears, Ritzel und Pulleys können diese Anforderungen erfüllen.

Getriebe	Kettenräder	Riemenscheiben

Output/Input-Verhältnisse

Bei der Diskussion der VEX-Kunststoffzahnräder/Kettenräder/Pulleys werden einige Standardbegriffe verwendet:

• Antrieb/Eingabe – Dies ist das Zahnrad/das Kettenrad/die Riemenscheibe, die auf der Welle platziert ist, die ein Smart Motor zum Drehen zwingt.
• Angetrieben/Ausgang – Dies ist das Zahnrad/das Kettenrad/die Riemenscheibe, das auf der Welle der Komponente (wie einem Rad oder einem Arm) platziert ist und die durch den Eingang gezwungen wird, sich zu drehen.
• Rotationsgeschwindigkeit - Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine Welle dreht, üblicherweise gemessen daran, wie oft sie sich in einer Minute dreht, auch bekannt als Umdrehungen pro Minute (U/min).
• Drehmoment – Dies ist die Kraft, die erforderlich ist, um eine Last über einen bestimmten Abstand zu drehen. Zum Beispiel ist mehr Drehmoment erforderlich, um einen längeren Arm zu drehen oder wenn mehr Gewicht auf den Arm gelegt wird. Es braucht auch mehr Drehmoment, um ein Rad mit größerem Durchmesser zu drehen oder wenn ein Rad etwas Schweres bewegt. Das Drehmoment wird üblicherweise in der metrischen Einheit gemessen, die Kraft und Weg kombiniert, genannt Newtonmeter (Nm).

Es gibt zwei Prinzipien, die den Benutzern helfen, die Verwendung von VEX-Kunststoffzahnrädern, -kettenrädern und -riemenscheiben zu verstehen:

Erhöhtes Drehmoment: Wenn das Eingangszahnrad/das Kettenrad/die Riemenscheibe (Komponente) einen kleineren Durchmesser als die Ausgangskomponente hat, ist dies erhöht das Ausgangsdrehmoment des Systems. Es wird jedoch die Ausgangsdrehzahl des Systems proportional verringern. Mit anderen Worten, wenn der Motor einen Arm nicht anheben kann, muss der Motor eine kleinere Komponente haben, die eine größere Komponente an der Armwelle antreibt.

Drehmoment erhöhen	Kettenrad Drehmoment erhöhen	Riemenscheibe Drehmoment erhöhen

Erhöhte Geschwindigkeit: Wenn die Eingangskomponente einen größeren Durchmesser als die Ausgangskomponente hat, erhöht dies die Ausgangsdrehzahl um das System. Es wird jedoch das Ausgangsdrehmoment des Systems proportional verringern. Wenn ein Benutzer beispielsweise möchte, dass sich ein Rad schneller dreht, als der Motor drehen kann, muss der Motor eine größere Komponente haben, die eine kleinere Komponente an der Radwelle antreibt.

Gang erhöhen Geschwindigkeit	Kettenrad-Geschwindigkeit erhöhen	Riemenscheibe Geschwindigkeit erhöhen

Der Betrag dieser Beziehungen kann durch ein Output/Input-Verhältnis berechnet werden. Das ist:

• Die Zähnezahl des Abtriebsrads / die Zähnezahl des Eingangsrads ergibt die Drehmomentübersetzung.
• Die Zähnezahl des Abtriebsritzels / die Zahl der Zähne des Antriebsritzels ergibt das Drehmoment-Ritzelverhältnis.
• Der Durchmesser der Abtriebsscheibe / der Durchmesser der Antriebsscheibe ergibt das Drehmoment-Riemenscheibenverhältnis.

VEX-Kunststoff-Getriebeverhältnisse (60 Zähne, 36 Zähne, 12 Zähne)

(Zahnräder mit 24 und 48 Zähnen sind in einem Add-on-Paketverfügbar)

Aus dem obigen VEX Plastic Gear Ratio-Diagramm sollte ersichtlich sein, dass Übersetzungen die Höhe der Ausgangsdrehzahl und des Ausgangsdrehmoments eines Smart Motors dramatisch verändern können. Es ist wichtig zu wissen, dass bei der Verwendung von Leistungs-/Eingangsverhältnissen diese Reibung und andere Faktoren im Robotersystem nicht berücksichtigen.

Zum Beispiel könnte es verlockend sein, ein Übersetzungsverhältnis von 1:5 für den Antriebsstrang zu bauen, damit sich der Roboter sehr schnell bewegt (500 U/min). Es gibt mehrere Faktoren, die dies unpraktisch machen. Erstens sind die 60-Zähne-Zahnräder größer als die standardmäßigen 200-mm-Fahrräder, sodass das Zahnrad das Rad vom Boden abhebt. Darüber hinaus ist das Ausgangsdrehmoment so gering (0,08 Nm), dass der Smart Motor das Rad/den Roboter möglicherweise nicht bewegen kann. Selbst wenn es möglich wäre, dieses Verhältnis zu nutzen, wäre es sehr schwierig, den Roboter zu steuern, wenn er sich mit fünffacher seiner normalen Geschwindigkeit bewegen würde.

Dieses Beispiel veranschaulicht, wie das Ziel bei der Verwendung von Ausgangs-/Eingangsverhältnissen darin besteht, ein „Sweet Spot“-Gleichgewicht zwischen Drehmoment und Drehzahl zu finden. Es ist auch wichtig, sicherzustellen, dass die Komponenten in das Design des Roboters passen.

VEX Plastic Ritzel haben fünf verschiedene Ritzelgrößen (8 Zähne Ritzel, 16 Zähne Ritzel, 24 Zähne Ritzel, 32 Zähne Ritzel, 40 Zähne Ritzel), die kombiniert werden können. Die VEX Plastic Pulleys sind in vier Größen erhältlich (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Kraftübertragung

VEX-Kunststoffzahnräder, Kettenräder und Riemenscheiben können auch zur Kraftübertragung verwendet werden. Dies ist erforderlich, wenn eine Konstruktion es einem Smart Motor nicht erlaubt, die Welle eines Rads oder einer anderen Komponente direkt anzutreiben. In diesem Fall haben die Eingangs- und Ausgangszahnräder/Kettenräder/Riemenscheiben die gleiche Größe, sodass sich weder das Drehmoment noch die Drehzahl ändern. Dies wird oft als 1:1-Verhältnis bezeichnet.

Einige Beispiele hierfür könnten sein:

• Ein Antriebsstrang kann beide Räder einer Seite antreiben, indem er ein Rad direkt mit einem Smart Motor antreibt und das andere Rad antreibt, indem er sie mit 1:1-Kettenrädern und -Kette verbindet.
• Ein Antriebsstrang kann 3 Gänge (oder jede andere ungerade Zahl) in Reihe haben und ein Rad am ersten Gang und ein Rad am letzten Gang haben. Wenn alle Zahnräder gleich groß sind, kann der Motor jedes der Zahnräder antreiben.

Bitte beachten Sie bei der Verwendung von Gängen innerhalb eines Antriebsstrangs, dass es wichtig ist, eine ungerade Anzahl von Gängen zwischen den Rädern zu haben. Denn wenn ein Zahnrad ein anderes antreibt, drehen sie sich in entgegengesetzte Richtungen. Bei einer geraden Anzahl von Gängen zwischen den Rädern drehen sich die beiden Räder gegeneinander.

Kraftübertragungskettenräder	Kraftübertragungsgetriebe

Entscheiden, welche Komponente verwendet werden soll: Zahnräder, Kettenräder oder Riemenscheiben

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die bestimmen, ob Zahnräder, Kettenräder. oder Riemenscheiben sollten mit einem Roboterdesign verwendet werden. Einige davon sind:

Zahnräder: Zahnräder sind eine der zuverlässigsten der drei Komponenten. Es sei denn, es gibt eine zu große Spannweite zwischen den Stützen der Zahnradwellen, die es den Wellen ermöglicht, sich genug zu biegen, damit sich die Zähne der beiden Zahnräder trennen können; bei Zahnrädern, wenn sich das Eingangszahnrad dreht, dreht sich das Ausgangszahnrad. Es gibt jedoch einige Nachteile:

• Zahnräder müssen in festen Abständen zueinander angeordnet werden, damit die Zähne des einen Zahnrads mit den Zähnen des nächsten kämmen.
• Zahnräder müssen geradlinig zueinander ausgerichtet sein. (Bemerkte Ausnahme: zum Mischen von "Primär" 12/36/50-Zahnrädern mit den "Sekundär" 24/48-Zahnrädern. Die Sekundärräder müssen entweder um eine halbe Teilung versetzt sein oder das zusätzliche mittlere Loch in 1x Trägern mit gerader Länge verwenden.
• Wie bereits erwähnt, drehen sich bei einer ungeraden Anzahl von Zahnrädern in einer Reihe die Antriebs- und Abtriebszahnräder in die gleiche Richtung und bei einer geraden Anzahl drehen sich die Antriebs-/Abtriebszahnräder in entgegengesetzte Richtungen.

Mischen von "Primär" 12/36/60 Zähnen mit den "Sekundären" 24/48 Zahnrädern

Besonderer Hinweis: Bei Verwendung einer Getriebeübersetzung müssen nur die Eingangsradgröße und die letzte Ausgangsradgröße berücksichtigt werden. Alle Zahnräder zwischen diesen beiden Zahnrädern übertragen nur die Bewegung und ihre Größe hat keinen Einfluss auf das Übersetzungsverhältnis.

VEX Plastic Gears haben auch ein Kronenrad, das eine 90^oder Verbindung zwischen den Zahnrädern ermöglicht. Es gibt auch Schneckenräder und eine Differential & Bevel Gear Pack , die dies ermöglichen.

Kronenräder	Differential & Kegelräder	Schneckengetriebe

Darüber hinaus ermöglichen VEX-Kunststoffzahnstangen aus dem Gear Add-on-Kit eine lineare Bewegung.

Zahnstangengetriebe

Kettenräder: Kettenräder sind ebenfalls eine gute Option. Ihre Wellen können in beliebig vielen Teilungsabständen getrennt werden, da die Kette aus einzelnen Schnappgliedern zusammengesetzt ist, die in kundenspezifischen Längen zusammengestellt werden können. Das Eingangsritzel und das Ausgangsritzel drehen sich immer in die gleiche Richtung. Das antreibende Kettenrad sollte mindestens 120^oder Kette um das Kettenrad herum gewickelt sein, sonst kann die Kette Zähne am Kettenrad überspringen. Kettenräder können auch zusammen mit Tank Tread verbunden werden.

Riemenscheiben: Riemenscheiben sind für leichte Lasten vorgesehen. Sie sind durch die Abstände begrenzt, die sie durch die Länge der verfügbaren Gummibänder (30 mm. 40mm. 50mm. 60mm). Wie bei Kettenrädern drehen sich die Eingangsrolle und die Ausgangsrolle in die gleiche Richtung. Die Gummiriemen für das Pulley-System sind glatt. Die Riemen rutschen, wenn die Last, die das System zu bewegen versucht, zu groß ist. (Hinweis: Gummiriemen können gekreuzt werden, um die Richtung der Abtriebsriemenscheibe umzukehren.)

Unabhängig davon, ob die Roboterkonstruktion Zahnräder, Kettenräder oder Riemenscheiben verwendet, gibt es eine große Auswahl an Optionen zum Ändern des Ausgangs-/Eingangsverhältnisses oder der Kraftübertragung der VEX IQ Smart Motors.

Sicherheitsrisiko:

Quetschpunkte Achten Sie darauf, dass Finger, Kleidung, Drähte und andere Gegenstände nicht zwischen sich bewegenden Komponenten eingeklemmt werden.