Le système VEX EDR possède deux types d'engrenages droits, le kit d'engrenages et le kit d'engrenages haute résistance (veuillez consulterComment sélectionner un engrenage droit). Ces engrenages peuvent être assemblés pour personnaliser le transfert de puissance, augmenter le couple ou augmenter la vitesse. Cela peut être réalisé en assemblant deux ou plusieurs engrenages ensemble sur des arbres de transmission de sorte que les dents des engrenages s'engrènent. Un moteur alimentera l’arbre de transmission de l’un des engrenages.
Rapports de démultiplication
Les rapports de démultiplication simples n'utilisent qu'un seul engrenage par arbre de transmission. L'engrenage qui fournit la puissance, ou l'entrée, est appelé engrenage menant et l'engrenage qui tourne, ou responsable de la sortie, est appelé engrenage mené Le rapport de démultiplication est calculé à l'aide de la formule suivante :
Consultez l'animation ci-dessous pour voir un exemple d'engrenage menant et d'engrenage mené de même taille, dans ce cas 60 dents et 60 dents.
Rapport de démultiplication 1:1
Un rapport de démultiplication 1: signifie que l'engrenage menant fait un tour pour que l'engrenage mené effectue un tour complet. Ce rapport de démultiplication offre les avantages suivants :
- Vitesse et couple équilibrés : Étant donné que le rapport entre l'engrenage menant et l'engrenage mené est égal, il n'y a aucun changement de vitesse ou de couple entre les deux engrenages. Cet équilibre est idéal pour les applications où les performances natives du moteur sont suffisantes.
- Transfert de puissance direct : Ce rapport de démultiplication garantit que la puissance générée par le moteur est directement transférée au composant entraîné sans aucune perte.
- Conception simplifiée : Un rapport de démultiplication de 1:1 simplifie la conception mécanique du robot, rendant le processus de conception et de construction plus simple.
- Performances prévisibles : Étant donné que les vitesses d’entrée et de sortie sont identiques, les performances du robot sont plus prévisibles. Cela peut être avantageux pour les tâches où des performances constantes sont requises ou lorsque le timing des tâches est crucial.
La modélisation 3D ci-dessous illustre un exemple de rapport de transmission de 1:1. L'engrenage menant et l'engrenage mené ont le même nombre de dents (60T). Le moteur fait tourner l'engrenage d'entraînement de 60T une fois pour permettre à l'engrenage entraîné de 60T d'effectuer un tour complet.
Rapport de démultiplication 5:1
Un rapport de démultiplication de : signifie que l'engrenage menant doit effectuer cinq tours pour que l'engrenage mené effectue un tour complet. Ce rapport de démultiplication offre les avantages suivants :
- Couple accru : Le couple est la force de rotation que le moteur peut appliquer aux composants du robot. En augmentant le couple, un robot peut supporter des charges plus lourdes et effectuer des tâches qui nécessitent plus de force, comme soulever et pousser des objets. L'engrenage menant a moins de dents que l'engrenage mené, ce qui fait que le couple de sortie est 5 fois plus élevé alors que la vitesse de sortie n'est que de 1/5.
- Vitesse réduite : Lorsque le couple augmente, la vitesse de l'engrenage entraîné est réduite. La réduction de la vitesse est bénéfique pour les tâches qui nécessitent plus de contrôle et de précision.
- Efficacité du moteur améliorée : Un rapport de démultiplication plus élevé permet au moteur de fonctionner plus efficacement. Ce rapport de démultiplication peut réduire l’usure du moteur et prolonger sa durée de vie.
- Personnalisation pour des tâches spécifiques : Ce rapport de démultiplication peut être intégré à un systèmeengrenage plus grand permettant la personnalisation des caractéristiques de performance du robot.
Consultez l'animation et la modélisation 3D ci-dessous pour voir des exemples d'un engrenage beaucoup plus petit entraînant un engrenage beaucoup plus grand, dans ce cas 12 dents et 60 dents.
Rapport de démultiplication 1:5
Augmentation de la vitesse (vitesse élevée) - Avec ce type de rapport de démultiplication, l'objectif est d'augmenter la vitesse du moteur, par exemple d'un moteur à une roue. L'engrenage menant a plus de dents que l'engrenage mené. Par exemple, si un moteur entraîne un engrenage de 60 dents vers un engrenage mené de 12 dents sur une roue, lorsque l'engrenage menant de 60 dents tourne une fois, l'engrenage mené de 12 dents tourne cinq (5) fois. On appelle cela un rapport de transmission de 1:5. Dans ce cas, la vitesse de sortie est 5/1 fois plus élevée, mais le couple de sortie est de 1/5.
Consultez l'animation et la modélisation 3D ci-dessous pour voir des exemples d'un engrenage beaucoup plus grand entraînant un engrenage beaucoup plus petit, dans ce cas 60 dents et 12 dents.
Train d'engrenages
Un train d'engrenages se compose d'une série d'engrenages qui transmettent le mouvement et la puissance d'une partie du robot à une autre. Les trains d'engrenages modifient la vitesse, le couple et la direction du mouvement de rotation. Les trains d'engrenages sont constitués d'engrenages dont les dents s'engrènent pour transmettre le mouvement ; d'arbres qui maintiennent les engrenages en place et leur permettent de tourner ; et de colliers d'arbre qui aident à maintenir tous les composants en place. Les fonctions d'un train d'engrenages comprennent les suivantes :
- Réglage de la vitesse : Les trains d'engrenages augmentent ou diminuent la vitesse de rotation ; un engrenage menant plus petit engrenant avec un engrenage mené plus grand réduit la vitesse mais augmente le couple, tandis qu'un engrenage menant plus grand engrenant avec un engrenage mené plus petit augmente la vitesse mais réduit le couple.
Les trains d'engrenages servent à faire tourner des roues qui ne sont pas reliées à un moteur, comme le montrent les deux modélisations 3D ci-dessous.
Remarques spéciales
Les rapports des systèmes pignon et chaîne fonctionnent de la même manière que les rapports de démultiplication. Les systèmes à pignons et à chaîne présentent l'avantage que les pignons peuvent être placés à plusieurs distances les uns des autres car ils sont reliés par une chaîne. Cependant, les maillons de la chaîne peuvent se briser avec moins de force qu'une dent sur un engrenage à haute résistance. Les deux types de casse devront être réparés pour que le robot soit pleinement fonctionnel.
N'importe quel nombre d'engrenages de n'importe quelle taille peut être placé entre l'engrenage menant et l'engrenage mené dans un rapport de démultiplication simple et cela ne modifiera pas le rapport de démultiplication. Par exemple, un engrenage 12T entraîne un engrenage 36T qui entraîne un engrenage entraîné 60T, le rapport de démultiplication est toujours de 5:1, comme si l'engrenage 60T était entraîné directement par l'engrenage 12T.
Vitesse
La vitesse de rotation correspond à la vitesse à laquelle un objet tourne. Elle est généralement mesurée en tours par minute, ou tr/min. Par exemple, l'arbre d'un moteur intelligent V5 peut tourner à 100 tours par minute, soit 100 tr/min. Le rapport de transmission peut modifier la vitesse de rotation de la sortie. Dans cet article, le rapport de transmission est indiqué sous la forme : rapport de transmission mené : rapport de transmission menant.
Si un rapport de transmission de 1:5 est utilisé, un engrenage menant de 60 dents entraîne un engrenage mené de 12 dents. Comme la roue menée est plus petite, elle tourne 5 fois plus vite que l'arbre du moteur. Si l'arbre du moteur tourne à 100 tr/min, la roue dentée menée à 12 dents tournera à 500 tr/min.
Si un rapport de transmission de 5:1 est utilisé, un engrenage menant de 12 dents entraîne un engrenage mené de 60 dents. Comme la roue menée est plus grande, elle tourne 5 fois plus lentement que l'arbre du moteur. Si l'arbre du moteur tourne à 100 tr/min, la roue dentée menée à 60 dents tournera à 20 tr/min.
Cela permet d'expliquer pourquoi le rapport de vitesse le plus rapide n'est pas toujours le meilleur choix. Un robot plus rapide peut sembler plus avantageux, mais si les roues ou le bras se déplacent trop vite, le robot peut devenir plus difficile à contrôler. Un rapport de transmission plus lent permet de mieux contrôler et d'obtenir des mouvements plus précis.
Couple
Le couple est une force de torsion qui permet de faire tourner un objet, comme une roue, un engrenage ou un bras de robot. Les moteurs ne peuvent produire qu'une certaine quantité de couple. Le rapport de transmission peut également modifier le couple de sortie.
Si un rapport de transmission de 1:5 est utilisé, un engrenage menant de 60 dents entraîne un engrenage mené de 12 dents. Cela permet à la rotation de la roue de sortie d'augmenter, mais cela réduit également le couple de sortie à 1/5 du couple du moteur. Par exemple, si le moteur produit un couple de 1 Nm, le couple de sortie sera de 0,2 Nm.
Si un rapport de transmission de 5:1 est utilisé, un engrenage menant de 12 dents entraîne un engrenage mené de 60 dents. Cela ralentit la rotation de la roue de sortie, mais augmente le couple de sortie à 5 fois le couple du moteur. Par exemple, si le moteur produit un couple de 1 Nm, le couple de sortie sera de 5 Nm.
Le couple est une autre raison pour laquelle le rapport de vitesse le plus rapide ne peut pas toujours être utilisé. Si un robot est conçu pour une vitesse plus élevée, son couple est moindre. Cela signifie que le robot risque de ne pas bien pousser, de ne pas pouvoir lever un bras, voire de ne pas se déplacer comme vous le souhaitez. Par exemple, un robot doté d'un couple plus élevé sera peut-être plus efficace pour pousser un autre robot. Un bras robotisé peut également avoir besoin de plus de couple pour soulever des objets de jeu ou déplacer son propre poids. Dans ces cas-là, un rapport de transmission qui augmente le couple est le meilleur choix.
La vitesse et le couple d'un moteur intelligent V5 peuvent être mesurés à l'aide du tableau de bord du moteur
La réalité des robots
Heureusement, les rapports de démultiplication utilisés avec les instructions de construction pour l'assemblage du V5 ClawBot sont suffisants pour commencer à concevoir des robots personnalisés. De nombreuses transmissions fonctionnent bien en entraînant directement les arbres des roues ou les pignons de chenille avec le moteur intelligent V5 avec la cartouche d'engrenages V5 verte de 200 tr/min. Cependant, si une structure dans la conception, telle qu'une tour ou une prise d'air pour pièces de jeu, doit être placée à l'endroit où se trouve un moteur, un transfert de puissance utilisant des pignons et une chaîne ou des engrenages tels qu'expliqués ci-dessus peut être utilisé. Pour la plupart des bras, le rapport de couple d'augmentation de 7:1 expliqué ci-dessus est suffisant en entraînant l'engrenage 12T avec un moteur à 200 tr/min et en fixant un engrenage entraîné 84T au bras. À mesure que l’avantage concurrentiel devient plus important, il devient de plus en plus important de trouver le « juste équilibre » entre vitesse et couple. Cela peut être accompli en utilisant un moteur intelligent V5 avec l'une des trois cartouches d'engrenages V5 disponibles (rouge : 100 tr/min, vert : 200 tr/min, bleu : 600 tr/min) et, si nécessaire, en combinant le moteur avec un rapport de démultiplication pour augmenter le couple ou un rapport de démultiplication pour augmenter la vitesse.
engrenages et autres composants de mouvement peuvent être achetés à la boutique Robotics.