Kun uudet käyttäjät alkavat koota omia mukautettuja robottimallejaan, he saattavat jossain vaiheessa haluta enemmän VEX IQ Smart -moottoreiltaan. VEX IQ Smart Motors -moottorilla on ehkä paras suorituskyky ja tunnistus kaikista saatavilla olevista napsautusrobottijärjestelmistä. Siitä huolimatta käyttäjät voivat haluta moottoreiden liikuttavan asioita nopeammin, nostavan painavampia asioita tai siirtävän mekanismeja kauas moottorista. VEX IQ -vaihteet, hammaspyörät ja hihnapyörät voivat mahdollistaa näiden vaatimusten täyttymisen.
| Gears | Rattaat | Hihnapyörät |
Lähtö/tulosuhteet
Kun puhutaan VEX-muovisista hammaspyöristä / rattaista / hihnapyöristä, käytetään joitain vakiotermejä:
- Käyttö/syöttö – Tämä on akselille asetettu vaihde/ratas/hihnapyörä, jonka Smart Motor pakottaa pyörimään.
- Veto/lähtö – Tämä on komponentin (kuten pyörän tai varren) akselille asetettu hammaspyörä/hammaspyörä/hihnapyörä, joka pakotetaan pyörimään sisäänmenosta.
- Pyörimisnopeus - Tämä on kuinka nopeasti akseli pyörii, mitataan yleisesti kuinka monta kertaa se pyörii minuutissa, joka tunnetaan myös nimellä kierrokset minuutissa (rpm).
- Vääntömomentti - Tämä on voima, joka tarvitaan kuorman pyörittämiseen etäisyyden päässä. Esimerkiksi pidemmän varren pyörittämiseen tarvitaan enemmän vääntöä tai kun varteen kohdistuu enemmän painoa. Vaatii myös enemmän vääntömomenttia halkaisijaltaan suuremman pyörän pyörittämiseen tai kun pyörä liikuttaa jotain raskasta. Vääntömomentti mitataan yleisesti metrisessä yksikössä, joka yhdistää voiman ja etäisyyden, kutsutaan newtonmetriksi (Nm).
On olemassa kaksi periaatetta, jotka auttavat käyttäjiä ymmärtämään, kuinka VEX-muovihammaspyörät, hammaspyörät ja hihnapyörät käytetään:
Lisääntynyt vääntömomentti: Kun tulopyörän/hammaspyörän/hihnapyörän (komponentin) halkaisija on pienempi kuin lähtökomponentin, tämä lisää järjestelmän ulostulomomenttia. Se kuitenkin vähentää suhteellisesti järjestelmän lähdön pyörimisnopeutta. Toisin sanoen, jos moottori ei pysty nostamaan vartta, moottorissa on oltava pienempi komponentti, joka käyttää suurempaa komponenttia varren akselilla. Katso seuraavista 3D-rakennelmista esimerkkejä älymoottorin vääntömomentin lisäämisestä hammaspyörien, ketjupyörien ja hihnapyörien avulla.
Vaihteisto Lisää vääntömomenttia
Takaratas Lisää vääntömomenttia
Hihnapyörä Lisää vääntömomenttia
Lisääntynyt nopeus: Kun tulokomponentin halkaisija on suurempi kuin lähtökomponentin, tämä lisää järjestelmän lähdön pyörimisnopeutta. Se kuitenkin vähentää suhteellisesti järjestelmän ulostulomomenttia. Jos käyttäjä esimerkiksi haluaa pyörän pyörivän nopeammin kuin moottori pystyy pyörimään, moottorissa on oltava suurempi komponentti, joka käyttää pienempää komponenttia pyörän akselilla. Katso seuraavista 3D-rakennelmista esimerkkejä älymoottorin nopeuden lisäämisestä hammaspyörien, ketjupyörien ja hihnapyörien avulla.
Vaihde Lisää nopeutta
Takaratas Lisää nopeutta
Hihnapyörä Lisää nopeutta
Näiden suhteiden määrä voidaan laskea tuotos/panos-suhteella. Tämä on:
- Lähtöhammaspyörän hampaiden lukumäärä / tulohammaspyörän hampaiden lukumäärä antaa vääntömomentin välityssuhteen.
- Lähtöketjun hammaspyörän hampaiden lukumäärä / syöttöpyörän hampaiden lukumäärä antaa vääntömomentin ketjupyörän suhteen.
- Lähtöpyörän halkaisija / syöttöpyörän halkaisija antaa vääntömomentin hihnapyörän suhteen.
VEX muoviset välityssuhteet (60 hammasta, 36 hammasta, 12 hammasta)
| Lähtövaihde | Input Gear | Välityssuhde | Lähtö 100 RPM:n moottoritulolle | Lähtö 0,4 Nm:n moottorin sisääntulolle |
|---|---|---|---|---|
| 60 hammasta | 12 hammasta | 5:1 | 20 rpm | 2,0 Nm |
| 36 hammasta | 12 hammasta | 3:1 | 33 rpm | 1,2 Nm |
| 60 hammasta | 36 hammasta | 5:3 | 60 rpm | 0,67 Nm |
| 36 hammasta | 60 hammasta | 3:5 | 167 rpm | 0,24 Nm |
| 12 hammasta | 36 hammasta | 1:3 | 300 rpm | 0,13 Nm |
| 12 hammasta | 60 hammasta | 1:5 | 500 rpm | 0,08 Nm |
(24- ja 48-hampaisia vaihteita on saatavana -lisäpakkauksessa)
Yllä olevasta VEX Plastic Gear Ratio -kaaviosta pitäisi olla selvää, että suhteet voivat muuttaa dramaattisesti Smart Motorin ulostulon pyörimisnopeutta ja vääntömomenttia. On tärkeää huomata, että teho/syöttö-suhteita käytettäessä ne eivät ota huomioon kitkaa ja muita robotin järjestelmässä olevia tekijöitä.
Voi esimerkiksi olla houkuttelevaa rakentaa voimansiirtoon 1:5 välityssuhde, jotta robotti liikkuu erittäin nopeasti (500 rpm). On useita tekijöitä, jotka tekevät tästä epäkäytännöllistä. Ensinnäkin 60-hampaiset hammaspyörät ovat suurempia kuin tavalliset 200 mm:n matkapyörät, joten vaihde pitää pyörän irti maasta. Lisäksi vääntömomentti on niin pieni (0,08 Nm), että Smart Motor ei ehkä pysty liikuttamaan pyörää/robottia. Vaikka tätä suhdetta olisikin mahdollista käyttää, jos robotti liikkuisi viisinkertaisella nopeudella, sitä olisi erittäin vaikea hallita.
Tämä esimerkki havainnollistaa, kuinka teho/syöttö-suhteita käytettäessä tavoitteena on löytää "sweet spot" -tasapaino vääntömomentin ja nopeuden välillä. On myös tärkeää varmistaa, että komponentit sopivat robotin suunnitteluun.
VEX-muovirattaissa on viisi eri kokoista rataspyörää (8 hammasratas, 16 hammasratas, 24 hammasratas, 32 hammasratas, 40 hammasratas), joita voidaan yhdistää. VEX-muovipyöriä on neljä eri kokoa (10mm, 20mm, 30mm, 40mm).
Tehonsiirto
VEX-muovisia hammaspyöriä, ketjupyöriä ja hihnapyöriä voidaan myös käyttää voimansiirtoon. Tätä tarvitaan, kun rakenne ei salli Smart Motorin suoraan käyttää pyörän tai muun komponentin akselia. Tässä tapauksessa tulo- ja lähtövaihteet/rattaat/hihnapyörät ovat samankokoisia, joten vääntömomentti tai pyörimisnopeus ei muutu. Tätä kutsutaan usein 1:1-suhteeksi.
Joitakin esimerkkejä tästä voivat olla:
- Voimansiirto voi tehostaa molempia pyöriä sivussa ohjaamalla toista pyörää suoraan Smart Motorilla ja toista pyörää yhdistämällä ne 1:1 rattailla ja ketjulla.
- Voimansiirrossa voi olla 3 vaihdetta (tai mikä tahansa muu pariton luku) sarjassa ja pyörä on kiinnitetty ensimmäiseen vaihteeseen ja pyörä kiinni viimeiseen vaihteeseen. Jos kaikki vaihteet ovat samankokoisia, moottori voi käyttää mitä tahansa vaihdetta.
Huomaa, että kun käytät vaihteita voimansiirrossa, on tärkeää, että pyörien välissä on pariton määrä vaihteita. Tämä johtuu siitä, että kun yksi vaihde ajaa toista, ne pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Parillinen määrä vaihteita pyörien välillä saa kaksi pyörää pyörimään toisiaan vasten, kuten tässä animaatiossa on esitetty.
| Tehonsiirtorattaat | Voimansiirtovaihteet |
Päätös siitä, mitä komponenttia käytetään: hammaspyörät, hammaspyörät tai hihnapyörät
On useita tekijöitä, jotka määräävät, ovatko hammaspyörät, rattaat. tai Hihnapyöriä tulee käyttää robotin kanssa. Jotkut näistä sisältävät:
"Ensisijaisten" 12/36/60-hammasvaihteiden sekoittaminen "toissijaisiin" 24/48-vaihteisiin
Gears: Gears ovat yksi luotettavimmista kolmesta komponenttivaihtoehdosta. Ellei hammaspyörän akselien tukien välissä ole liian suuri jänneväli, joka sallii akselien taipumisen tarpeeksi, jotta kaksi hammaspyörän hampaat eroavat toisistaan; vaihteilla, kun tulovaihde pyörii, lähtövaihde pyörii. On kuitenkin joitain haittoja:
- Hammaspyörät on sijoitettava kiinteille etäisyyksille toisistaan siten, että yhden hammaspyörän hampaat ovat ristikkäin seuraavan hampaiden kanssa.
- Hammaspyörät on kohdistettava suoraan toisiinsa nähden. (Huomattu poikkeus: "Ensisijaisten" 12/36/50-hammasvaihteiden sekoittaminen "Toissijaisiin" 24/48-vaihteisiin. Toissijaiset vaihteet on joko siirrettävä puolivälillä tai on käytettävä ylimääräistä keskireikää tasapituisissa 1x-palkeissa).
- Kuten aiemmin mainittiin, parittomalla määrällä vaihteita linjassa tulo- ja lähtövaihteet pyörivät samaan suuntaan ja parillisella määrällä tulo-/lähtövaihteet pyörivät vastakkaisiin suuntiin.
Erityishuomautus: Käytettäessä välityssuhdetta vain tulovaihteen koko ja viimeinen lähtövaihteen koko on otettava huomioon. Kaikki näiden kahden vaihteen välissä olevat vaihteet vain siirtävät liikettä, eikä niiden koolla ole vaikutusta välityssuhteeseen.
VEX Plastic Gearsissä on myös Crown Gears, joka mahdollistaa 90o -liitännän hammaspyörien välillä. Saatavilla on myös matovaihteistoa ja tasauspyörästön & kartiohammaspyöräpaketti , jotka mahdollistavat tämän. Katso seuraavat 3D-rakennelmat, joissa on esimerkkejä kruunuvaihteiden, tasauspyörästön & -kartiovaihteiden ja matovaihteiden käytöstä.
Crown Gears
Tasauspyörästö & kartiovaihteet
Worm Gears
Lisäksi Gear Add-on -sarjan VEX-muovihammasrattaat mahdollistavat lineaarisen liikkeen, kuten alla olevassa 3D-rakennelmassa näkyy.
Rack Gears
hammaspyörää: hammaspyörät ovat myös hyvä vaihtoehto. Niiden akselit voidaan erottaa millä tahansa määrällä eri jakoetäisyyksiä, koska ketju on koottu yksittäisistä napsautuslenkeistä, jotka voidaan koota räätälöityihin pituuksiin. Vetävässä ketjupyörässä tulee olla vähintään 120o ketjua kiedottu sen ympärille tai ketju voi hypätä hammaspyörään. Hammaspyörät voidaan yhdistää myös Tank Treadin kanssa. Syöttöpyörä ja lähtöpyörä pyörivät aina samaan suuntaan, kuten tässä animaatiossa on esitetty.
Hihnapyörät: Hihnapyörät on tarkoitettu kevyille kuormille. Niitä rajoittavat etäisyydet, jotka ne voidaan erottaa saatavilla olevien kumihihnojen pituuksilla (30 mm. 40 mm. 50 mm. 60 mm). Hihnapyöräjärjestelmän kumihihnat ovat sileitä. Hihnat luisuvat, jos kuorma, jota järjestelmä yrittää siirtää, on liian suuri. Kuten Sprockets-pyörissä, myös tulo- ja lähtöpyörät pyörivät normaalisti samaan suuntaan. Kuten tässä animaatiossa näkyy, jos hihnapyörä risteää X-kirjaimessa, ne pyörivät vastakkaisiin suuntiin. (Huomaa: kumihihnat voidaan ristiin kääntää ulostulopyörän suunnan kääntämiseksi.)
Käytetäänpä robottimallissa vaihteita, ketjupyöriä tai hihnapyöriä, VEX IQ Smart Motorsin teho/tulosuhteen tai tehonsiirron muuttamiseksi on tarjolla laaja valikoima vaihtoehtoja.
|
Turvallisuusvaara: |
NipistyskohtienVarmista, että sormet, vaatteet, johdot ja muut esineet eivät jää liikkuvien osien väliin. |