Utilisation d'engrenages, de pignons et de poulies en plastique VEX IQ

Au fur et à mesure que les nouveaux utilisateurs commencent à assembler leurs propres conceptions de robots personnalisés, ils peuvent à un moment donné vouloir davantage de leurs moteurs VEX IQ Smart. Les moteurs intelligents VEX IQ ont peut-être les meilleures performances et la meilleure détection de tous les systèmes robotiques à enclenchement disponibles. Néanmoins, les utilisateurs peuvent souhaiter que les moteurs déplacent les objets plus rapidement, soulèvent des objets plus lourds ou éloignent les mécanismes du moteur. Les engrenages, pignons et poulies VEX IQ peuvent répondre à ces exigences.

Engrenages Pignons Poulies
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Rapports sortie/entrée

Lors de la discussion sur les engrenages/pignons/poulies en plastique VEX, certains termes standard sont utilisés :

  • Entraînement/Entrée - Il s'agit de l'engrenage/pignon/poulie placé sur l'arbre qu'un moteur intelligent force à tourner.
  • Entraînement/Sortie - Il s'agit de l'engrenage/pignon/poulie placé sur l'arbre du composant (comme une roue ou un bras) qui sera forcé de tourner à partir de l'entrée.
  • Vitesse de rotation - Il s'agit de la vitesse à laquelle un arbre tourne, généralement mesuré en combien de fois il tourne en une minute, également connu sous le nom de tours par minute (tr/min).
  • Couple - C'est la quantité de force nécessaire pour faire tourner une charge à distance. Par exemple, il faut plus de couple pour faire tourner un bras plus long ou lorsqu'il y a plus de poids placé sur le bras. Il faut également plus de couple pour faire tourner une roue de plus grand diamètre ou lorsqu'une roue déplace quelque chose de lourd. Le couple est couramment mesuré dans l'unité métrique qui combine la force et la distance appelée newton-mètre (Nm).

Il existe deux principes qui aideront les utilisateurs à comprendre comment utiliser les engrenages, pignons et poulies en plastique VEX :

Couple accru : Lorsque l'engrenage/le pignon/la poulie d'entrée (composant) a un diamètre plus petit que le composant de sortie, cela augmentera le couple de sortie du système. Cependant, cela diminuera proportionnellement la vitesse de rotation de sortie du système. En d'autres termes, si le moteur ne peut pas soulever un bras, le moteur doit avoir un composant plus petit entraînant un composant plus grand sur l'arbre du bras.

Couple d'augmentation de vitesse Couple d'augmentation du pignon Poulie Augmenter le Couple
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Vitesse augmentée : Lorsque le composant d'entrée a un diamètre plus grand que le composant de sortie, cela augmentera la vitesse de rotation de sortie de le système. Cependant, cela diminuera proportionnellement le couple de sortie du système. Par exemple, si un utilisateur veut qu'une roue tourne plus vite que le moteur ne peut tourner, le moteur doit avoir un composant plus gros entraînant un composant plus petit sur l'arbre de la roue.

Vitesse d'augmentation de vitesse Vitesse d'augmentation du pignon Poulie Augmenter la vitesse
IQ_Augmenter_Vitesse-Gear.png IQ_Augmenter_Vitesse-Pignon.png IQ_Augmenter_Vitesse-Pulley.png

Le montant de ces relations peut être calculé par un rapport sortie/entrée. C'est:

  • Le nombre de dents d'engrenage de sortie / le nombre de dents d'engrenage d'entrée donne le rapport d'engrenage de couple.
  • Le nombre de dents de pignon de sortie / le nombre de dents de pignon d'entrée donne le rapport de couple de pignon.
  • Le diamètre de la poulie de sortie / le diamètre de la poulie d'entrée donne le rapport de la poulie de couple.

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Rapports d'engrenage en plastique VEX (60 dents, 36 dents, 12 dents)

Engrenage de sortie Engrenage d'entrée Rapport de démultiplication Sortie pour entrée moteur 100 tr/min Sortie pour entrée moteur 0,4 Nm
60 dents 12 dents 5:1 20 tr/min 2,0 Nm
36 dents 12 dents 3:1 33 tr/min 1,2 NM
60 dents 36 dents 5:3 60 tr/min 0,67 Nm
36 dents 60 dents 3:5 167 tr/min 0,24 Nm
12 dents 36 dents 1:3 300 tr/min 0,13 Nm
12 dents 60 dents 1:5 500 tr/min 0,08 Nm

(Les engrenages à 24 et 48 dents sont disponibles dans un pack complémentaire )

 

D'après le tableau des rapports d'engrenages en plastique VEX ci-dessus, il devrait être évident que les rapports peuvent modifier considérablement la vitesse de rotation de sortie et le couple de sortie d'un moteur intelligent. Il est important de réaliser lors de l'utilisation des rapports de sortie/entrée ceux-ci ne tiennent pas compte de la friction et d'autres facteurs dans le système du robot.

Par exemple, il peut être tentant de créer un rapport de démultiplication de 1:5 pour la transmission afin que le robot se déplace très rapidement (500 tr/min). Il y a plusieurs facteurs qui rendent cela peu pratique. Premièrement, les engrenages à 60 dents sont plus grands que les roues de déplacement standard de 200 mm, de sorte que l'engrenage maintiendra la roue hors du sol. De plus, le couple de sortie sera si faible (0,08 Nm) que le Smart Motor pourrait ne pas être en mesure de déplacer la roue/le robot. Même s'il était possible d'utiliser ce rapport, si le robot se déplaçait à cinq fois sa vitesse normale, il serait très difficile à contrôler.

Cet exemple illustre comment, lors de l'utilisation des rapports de sortie/entrée, l'objectif est de trouver un équilibre « doux » entre le couple et la vitesse. Il est également important de s'assurer que les composants s'intégreront dans la conception du robot.

Les pignons en plastique VEX ont cinq tailles différentes de pignons (pignon à 8 dents, pignon à 16 dents, pignon à 24 dents, pignon à 32 dents, pignon à 40 dents) qui peuvent être combinés. Les poulies en plastique VEX ont quatre tailles disponibles (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Transfert de puissance

Les engrenages, pignons et poulies en plastique VEX peuvent également être utilisés pour le transfert de puissance. Ceci est nécessaire lorsqu'une conception ne permet pas à un moteur intelligent d'entraîner directement l'arbre d'une roue ou d'un autre composant. Dans ce cas, les engrenages/pignons/poulies d'entrée et de sortie auront la même taille, de sorte qu'il n'y a aucun changement au couple ou à la vitesse de rotation. C'est ce qu'on appelle souvent un rapport de 1:1.

Voici quelques exemples :

  • Une transmission peut entraîner les deux roues d'un côté en entraînant directement une roue avec un moteur intelligent et alimenter l'autre roue en les connectant avec des pignons et une chaîne 1:1.
  • Une transmission peut avoir 3 vitesses (ou tout autre nombre impair) dans une série et avoir une roue attachée à la première vitesse et une roue attachée à la dernière vitesse. Si tous les engrenages sont de la même taille, le moteur peut entraîner n'importe lequel des engrenages.

Veuillez noter que lors de l'utilisation d'engrenages dans une transmission, il est important d'avoir un nombre impair d'engrenages entre les roues. En effet, lorsqu'un engrenage entraîne un autre, ils tournent dans des directions opposées. Un nombre pair d'engrenages entre les roues fera tourner les deux roues l'une contre l'autre.

Pignons de transfert de puissance Engrenages de transfert de puissance
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Décider du composant à utiliser : engrenages, pignons ou poulies

Il existe un certain nombre de facteurs qui déterminent si les engrenages, les pignons. ou Les poulies doivent être utilisées avec une conception de robot. Certains d'entre eux incluent :

Engrenages : Les engrenages sont l'un des trois choix de composants les plus fiables. À moins qu'il n'y ait une trop grande portée entre les supports des arbres d'engrenages permettant aux arbres de fléchir suffisamment pour que les dents des deux engrenages se séparent ; avec des engrenages, lorsque l'engrenage d'entrée tourne, l'engrenage de sortie tournera. Cependant il y a quelques inconvénients :

  • Les engrenages doivent être disposés à des distances fixes les uns des autres afin que les dents d'un engrenage s'engrènent avec les dents du suivant.
  • Les engrenages doivent être alignés en ligne droite les uns par rapport aux autres. (Exception notée : pour mélanger les engrenages "Primaire" 12/36/50 dents avec les engrenages "Secondaires" 24/48. Les engrenages secondaires doivent être soit décalés d'un demi-pas, soit utiliser le trou central supplémentaire dans les poutres 1x de longueur égale).
  • Comme mentionné précédemment, un nombre impair d'engrenages dans une ligne fera tourner les engrenages d'entrée et de sortie dans la même direction, et un nombre pair fera tourner les engrenages d'entrée/sortie dans des directions opposées.

Mélange d'engrenages "Primaire" 12/36/60 dents avec les engrenages "Secondaires" 24/48

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Remarque spéciale : lors de l'utilisation d'un rapport de démultiplication, seules la taille de la roue d'entrée et la dernière taille de la roue de sortie doivent être prises en compte. Tous les engrenages entre ces deux engrenages ne transfèrent que le mouvement et leurs tailles n'ont aucun effet sur le rapport d'engrenage.

Les engrenages en plastique VEX ont également des engrenages en couronne qui permettront une connexion de 90ou entre les engrenages. Il existe également engrenages à vis sans fin et un différentiel & Bevel Gear Pack qui permettent cela.

Couronne d'engrenages Différentiel & engrenages coniques Engrenages à vis sans fin
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De plus, les engrenages à crémaillère en plastique VEX du kit complémentaire Gear permettront un mouvement linéaire.

Engrenages à crémaillère
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pignons : pignons sont également une bonne option. Leurs arbres peuvent être séparés à n'importe quel nombre de distances de pas différentes car la chaîne est assemblée à partir de maillons individuels encliquetables qui peuvent être assemblés en longueurs personnalisées. Le pignon d'entrée et le pignon de sortie tourneront toujours dans le même sens. Le pignon d'entraînement doit avoir au moins 120ou de chaîne enroulée autour de lui ou la chaîne peut sauter des dents sur le pignon. Les pignons peuvent également être connectés avec le Tank Tread.

Poulies : Les poulies sont conçues pour des charges légères. Ils sont limités par les distances auxquelles ils peuvent être séparés par les longueurs des courroies en caoutchouc disponibles (30 mm. 40mm. 50mm. 60 mm). Comme les pignons, la poulie d'entrée et la poulie de sortie tournent dans le même sens. Les courroies en caoutchouc pour le système de poulie sont lisses. Les courroies glisseront si la charge que le système essaie de déplacer est trop importante. (Remarque : les courroies en caoutchouc peuvent être croisées pour inverser le sens de la poulie de sortie.)

Que la conception du robot utilise des engrenages, des pignons ou des poulies, il existe un large choix d'options pour modifier le rapport sortie/entrée ou le transfert de puissance des moteurs intelligents VEX IQ.

Danger pour la sécurité :
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Points de pincement

Veillez à ce que vos doigts, vêtements, fils et autres objets ne se coincent pas entre les composants en mouvement.

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