Utilisation des rapports de démultiplication avec le moteur V5

Le système VEX EDR comporte deux types d'engrenages droits, le kit d'engrenages et le kit d'engrenages haute résistance (veuillez consulter Comment sélectionner un engrenage droit). Ces engrenages peuvent être assemblés pour le transfert de puissance, pour augmenter le couple ou pour augmenter la vitesse. Cela peut être fait en assemblant deux ou plusieurs engrenages ensemble sur des arbres d'entraînement de sorte que leurs dents s'imbriquent. Un moteur alimentera l'un des arbres d'entraînement des engrenages.

Rapports de démultiplication simples

Les rapports d'engrenage simples n'utilisent qu'un seul engrenage par arbre de transmission et peuvent être utilisés pour le transfert de puissance, l'augmentation du couple ou l'augmentation de la vitesse. L'engrenage qui fournit la puissance ou l'entrée est appelé engrenage menant et l'engrenage qui est tourné ou produit est appelé engrenage mené.

Transfert de puissance - Avec ce type de rapport de transmission, l'objectif est de transférer la puissance d'un endroit à un autre, tel que d'un moteur à une roue qui n'est pas directement attachée au moteur. Le pignon menant et le pignon mené ont le même nombre de dents.Par exemple, le moteur entraîne un engrenage de 60 dents (60T) à un engrenage entraîné de 60T sur une roue. Le moteur fait tourner l'engrenage d'entraînement 60T une fois en faisant tourner l'engrenage entraîné 60T sur la roue une fois. C'est ce qu'on appelle un rapport de 1:1.

Augmenter le couple (basse vitesse) - Avec ce type de rapport de démultiplication, l'objectif est d'augmenter le couple du moteur comme d'un moteur à un bras. Le pignon menant a moins de dents que le pignon mené. Par exemple, si un moteur entraîne un engrenage 12T à un engrenage entraîné 60T sur un bras, l'engrenage menant 12T doit tourner 5 fois pour faire tourner l'engrenage mené 60T une fois. C'est ce qu'on appelle un rapport de 5 :1. La sortie de couple est 5 fois supérieure, cependant, la sortie de vitesse n'est que de 1/5.

Augmenter la vitesse (haute vitesse) - Avec ce type de rapport de démultiplication, l'objectif est d'augmenter la vitesse du moteur, comme d'un moteur à une roue. Le pignon menant a plus de dents que le pignon mené. Par exemple, si un moteur entraîne un engrenage 60T à un engrenage 12T mené sur une roue, lorsque l'engrenage menant 60T tourne une fois, l'engrenage mené 12T tourne cinq (5) fois . C'est ce qu'on appelle un rapport de démultiplication de 1:5. Dans ce cas, la sortie de vitesse est 5/1 fois supérieure, cependant, la sortie de couple est de 1/5.

Notes spéciales

Les rapports pour les systèmes de pignons et de chaînes fonctionnent de la même manière que les rapports de démultiplication. Les systèmes à pignons et chaînes ont 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 ne peut se briser sur un engrenage à haute résistance. L'un ou l'autre type de casse devra être réparé pour que le robot soit pleinement fonctionnel.

N'importe quel nombre d'engrenages de toutes tailles peut être placé entre l'engrenage menant et l'engrenage mené dans un rapport d'engrenage simple et cela ne changera pas le rapport d'engrenage. Par exemple, un engrenage 12T entraîne un engrenage 36T qui entraîne un engrenage mené 60T, le rapport de démultiplication est toujours de 5:1, le même que si l'engrenage 60T était entraîné directement par l'engrenage 12T.

La vitesse

La vitesse de rotation est la vitesse à laquelle un objet tourne. Par exemple, la douille d'arbre d'un moteur intelligent V5 pourrait tourner à 100 tours par minute ou à 100 tr/min. Comme expliqué ci-dessus, si un rapport de démultiplication de 5:1 est utilisé, un engrenage d'entraînement à 60 dents est tourné par l'arbre du moteur, puis il fait tourner un engrenage mené à 12 dents, l'engrenage à 12 dents tournera à une vitesse 5 fois plus rapide. En utilisant l'exemple ci-dessus, l'engrenage à 12 dents tournera alors à 500 tr/min par rapport aux 100 tr/min de l'arbre du moteur. Si un rapport de démultiplication de 1:5 est utilisé, un engrenage d'entraînement à 12 dents est tourné par l'arbre du moteur, puis il fait tourner un engrenage mené à 60 dents, l'engrenage à 60 dents tournera à une vitesse 1/5 aussi rapide. En utilisant à nouveau l'exemple ci-dessus, l'engrenage à 60 dents tournera à 20 tr/min par rapport aux 100 tr/min de l'arbre du moteur.

Alors pourquoi le rapport de démultiplication le plus rapide possible ne serait-il pas toujours utilisé ? Il semblerait que plus un robot pourrait se déplacer rapidement, plus il serait compétitif. La première raison est qu'il existe une vitesse supérieure à laquelle les fonctions d'un robot peuvent être contrôlées. Pour quelques exemples, si la fonction est le robot qui se déplace, si les roues tournent trop vite, cela peut être très difficile à contrôler. Si la fonction est un bras tournant de haut en bas, s'il tourne trop vite, il peut également être difficile à contrôler.

Couple

Le couple est la quantité de force nécessaire pour faire tourner une charge à distance. Les moteurs ont un couple limité. Par exemple, si un moteur V5 Smart produit 1 Nm (Newton mètres) de couple, lorsqu'un rapport de démultiplication de 5:1 est utilisé, l'engrenage entraîné à 12 dents produira ⅕ l'entrée de couple du moteur, la sortie sera de 0,2 Nm et avec le Rapport d'engrenage 1:5, l'engrenage à 60 dents produira 5 fois le couple d'entrée du moteur, la sortie sera de 5 Nm.

Le couple est la deuxième raison pour laquelle le rapport de transmission le plus rapide possible ne peut pas toujours être utilisé lors de la conception d'un robot. Il est possible que lorsqu'un rapport de vitesse d'augmentation est utilisé pour entraîner les roues d'un robot plus rapidement, le rapport de vitesse peut dépasser le couple disponible du moteur et le robot ne se déplacera pas aussi vite ou se déplacera du tout. Il est également possible que si deux robots qui ont presque la même conception interagissent, le robot avec une transmission à rapport de vitesse inférieur sera probablement capable de pousser le robot avec une transmission à rapport de transmission plus élevé car le robot à rapport de transmission inférieur aura plus de couple. Un autre exemple est qu'un bras peut ne pas tourner même s'il est directement attaché à un arbre qui est inséré dans un moteur, car sa rotation peut dépasser le couple disponible du moteur. Dans ce cas, un rapport de démultiplication de couple d'augmentation doit être utilisé pour augmenter la sortie du couple du moteur et dépasser la quantité de couple nécessaire pour faire tourner le bras.

La vitesse et le couple d'un moteur intelligent V5 peuvent être mesurés à l'aide du tableau de bord du moteur

Robot Réalité

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 des pignons de chenille avec le moteur intelligent V5 avec la cartouche d'engrenage verte 200 tr/min V5. Cependant, si une structure dans la conception telle qu'une tour ou une prise de pièce de jeu doit être placée là où se trouve un moteur, un transfert de puissance utilisant des pignons et une chaîne ou des engrenages comme expliqué ci-dessus peut être utilisé. Pour la plupart des bras, le rapport d'augmentation de couple 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 qu'un avantage concurrentiel devient plus important, il devient plus important de trouver l'équilibre idéal entre la vitesse et le 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.

Les engrenages et autres matériels de mouvement peuvent être achetés à https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.