Sistem VEX EDR memiliki dua jenis roda gigi taji, Gear Kit dan High Strength Gear Kit (lihatCara Memilih Roda Gigi Taji). Roda gigi ini dapat dirakit untuk menyesuaikan perpindahan daya, meningkatkan torsi, atau meningkatkan kecepatan. Hal ini dapat dilakukan dengan merakit dua atau lebih roda gigi bersama-sama pada poros penggerak sehingga gigi-gigi roda gigi saling bertautan. Motor akan menggerakkan poros penggerak salah satu roda gigi.
Rasio Gigi
Rasio roda gigi sederhana hanya menggunakan satu roda gigi per poros penggerak. Roda gigi yang menyediakan daya, atau input, disebut roda gigi penggerak dan roda gigi yang diputar, atau bertanggung jawab atas output, disebut roda gigi yang digerakkan Rasio roda gigi dihitung dengan menggunakan rumus:
Lihat animasi di bawah ini untuk melihat contoh Roda Gigi Penggerak dan Roda Gigi yang Digerakkan dengan ukuran yang sama, dalam hal ini 60 gigi dan 60 gigi.
Rasio Gigi 1:1
Rasio Roda Gigi 1:1 berarti roda gigi penggerak melakukan satu putaran agar roda gigi yang digerakkan menyelesaikan satu putaran. Rasio roda gigi ini memberikan manfaat berikut:
- Kecepatan dan Torsi Seimbang: Karena rasio antara gigi penggerak dan gigi yang digerakkan sama, tidak ada perubahan kecepatan atau torsi antara kedua gigi tersebut. Keseimbangan ini ideal untuk aplikasi di mana kinerja asli motor sudah memadai.
- Transfer Daya Langsung: Rasio gigi ini memastikan bahwa daya yang dihasilkan oleh motor ditransfer langsung ke komponen yang digerakkan tanpa kehilangan apa pun.
- Desain Sederhana: Rasio roda gigi 1:1 menyederhanakan desain mekanis robot, membuat proses desain dan pembangunan lebih mudah.
- Kinerja yang Dapat Diprediksi: Karena kecepatan input dan output identik, kinerja robot lebih dapat diprediksi. Hal ini dapat menguntungkan untuk tugas-tugas yang menuntut kinerja konsisten, atau di mana pengaturan waktu tugas sangat penting.
Model 3D di bawah ini menampilkan contoh rasio gigi 1:1. Roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan memiliki jumlah gigi yang sama (60T). Motor memutar roda gigi penggerak 60T satu kali sehingga roda gigi penggerak 60T menyelesaikan satu putaran.
Rasio Gigi 5:1
Rasio Roda Gigi 5:1 berarti roda gigi penggerak harus membuat lima putaran agar roda gigi yang digerakkan menyelesaikan satu putaran. Rasio roda gigi ini memberikan manfaat berikut:
- Peningkatan Torsi: Torsi adalah gaya putar yang dapat diterapkan motor ke komponen robot. Dengan meningkatkan torsi, robot dapat menangani beban yang lebih berat dan melakukan tugas yang memerlukan lebih banyak tenaga, seperti mengangkat dan mendorong benda. Roda gigi penggerak memiliki gigi yang lebih sedikit dibanding roda gigi yang digerakkan, menyebabkan keluaran torsi menjadi 5 kali lebih besar sedangkan keluaran kecepatan hanya 1/5.
- Kecepatan Berkurang: Saat torsi meningkat, kecepatan roda gigi yang digerakkan berkurang. Pengurangan kecepatan bermanfaat untuk tugas-tugas yang memerlukan lebih banyak kontrol dan ketepatan.
- Peningkatan Efisiensi Motor: Rasio gigi yang lebih tinggi memungkinkan motor bekerja lebih efisien. Rasio gigi ini dapat mengurangi keausan pada motor dan memperpanjang umur motor.
- Kustomisasi untuk Tugas Tertentu: Rasio roda gigi ini dapat diintegrasikan dengan sistem roda gigi yang lebih besar yang memungkinkan kustomisasi karakteristik kinerja robot.
Lihat animasi dan model 3D di bawah ini untuk melihat contoh roda gigi yang jauh lebih kecil menggerakkan roda gigi yang jauh lebih besar, dalam hal ini 12 gigi dan 60 gigi.
Rasio Gigi 1:5
Meningkatkan Kecepatan (kecepatan tinggi) - Dengan jenis rasio roda gigi ini, tujuannya adalah untuk meningkatkan kecepatan dari motor, seperti dari motor ke roda. Roda gigi penggerak memiliki lebih banyak gigi daripada roda gigi yang digerakkan. Misalnya, jika sebuah motor menggerakkan roda gigi 60T ke roda gigi penggerak 12T pada sebuah roda, ketika roda gigi penggerak 60T berputar sekali, roda gigi penggerak 12T berputar lima (5) kali. Ini dikenal sebagai rasio gigi 1:5. Dalam kasus ini, keluaran kecepatannya 5/1 kali lebih banyak, namun keluaran torsinya 1/5.
Lihat animasi dan model 3D di bawah ini untuk melihat contoh roda gigi yang jauh lebih besar menggerakkan roda gigi yang jauh lebih kecil, dalam hal ini 60 gigi dan 12 gigi.
Kereta Gigi
Rangkaian roda gigi terdiri dari serangkaian roda gigi yang mentransmisikan gerakan dan daya dari satu bagian robot ke bagian lainnya. Rangkaian roda gigi mengubah kecepatan, torsi, dan arah gerak rotasi. Rangkaian roda gigi terdiri dari roda gigi dengan gigi-gigi yang saling bertautan untuk meneruskan gerakan; poros yang menahan roda gigi pada tempatnya dan memungkinkannya berputar; dan kerah poros yang membantu menahan semua komponen pada tempatnya. Fungsi rangkaian roda gigi meliputi hal-hal berikut:
- Penyesuaian Kecepatan: Rangkaian roda gigi menambah atau mengurangi kecepatan putaran; roda gigi penggerak yang lebih kecil yang bertautan dengan roda gigi yang digerakkan lebih besar mengurangi kecepatan tetapi menambah torsi, sedangkan roda gigi penggerak yang lebih besar yang bertautan dengan roda gigi yang digerakkan lebih kecil menambah kecepatan tetapi mengurangi torsi.
Rangkaian roda gigi digunakan untuk memutar roda yang tidak terhubung ke motor, seperti yang ditunjukkan pada dua model 3D di bawah ini.
Catatan Khusus
Rasio untuk sistem sproket dan rantai bekerja dengan cara yang sama seperti rasio roda gigi. Sistem sproket dan rantai memiliki keuntungan karena sproket dapat ditempatkan pada beberapa jarak karena dihubungkan oleh rantai. Akan tetapi, mata rantai dapat putus dengan kekuatan yang lebih kecil dibandingkan dengan gigi yang dapat patah pada Roda Gigi Kekuatan Tinggi. Jenis kerusakan apa pun perlu diperbaiki agar robot dapat berfungsi sepenuhnya.
Sejumlah roda gigi dengan ukuran apa pun dapat ditempatkan di antara roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan dalam rasio roda gigi sederhana dan hal itu tidak akan mengubah rasio roda gigi. Misalnya, roda gigi 12T menggerakkan roda gigi 36T yang menggerakkan roda gigi yang digerakkan 60T, rasio roda giginya masih 5:1, sama seperti jika roda gigi 60T digerakkan langsung oleh roda gigi 12T.
Kecepatan
Kecepatan rotasi adalah seberapa cepat suatu benda berputar. Biasanya diukur dalam putaran per menit, atau RPM. Sebagai contoh, poros Motor Pintar V5 mungkin berputar pada 100 putaran per menit, atau 100 RPM. Rasio roda gigi dapat mengubah kecepatan putaran output. Dalam artikel ini, rasio gigi ditulis sebagai gigi yang digerakkan : gigi penggerak.
Jika rasio gigi 1:5 digunakan, maka roda gigi penggerak dengan 60 gigi akan memutar roda gigi yang digerakkan dengan 12 gigi. Karena roda gigi penggeraknya lebih kecil, maka roda gigi tersebut berputar 5 kali lebih cepat daripada poros motor. Jika poros motor berputar pada 100 RPM, roda gigi penggerak 12 gigi akan berputar pada 500 RPM.
Jika rasio roda gigi 5:1 digunakan, roda gigi penggerak 12 gigi akan memutar roda gigi yang digerakkan 60 gigi. Karena roda gigi penggerak lebih besar, maka roda gigi tersebut berputar 5 kali lebih lambat daripada poros motor. Jika poros motor berputar pada 100 RPM, roda gigi penggerak dengan 60 gigi akan berputar pada 20 RPM.
Ini membantu menjelaskan mengapa rasio gigi tercepat tidak selalu merupakan pilihan terbaik. Robot yang lebih cepat mungkin terdengar lebih baik, tetapi jika roda atau lengan bergerak terlalu cepat, robot tersebut akan menjadi lebih sulit dikendalikan. Rasio gigi yang lebih lambat dapat membuat pergerakan lebih mudah dikendalikan dan lebih presisi.
Torsi
Torsi adalah gaya putar yang membantu memutar sesuatu, seperti roda, roda gigi, atau lengan robot. Motor hanya dapat menghasilkan torsi dalam jumlah tertentu. Rasio gigi juga dapat mengubah seberapa besar torsi yang dihasilkan.
Jika rasio gigi 1:5 digunakan, maka roda gigi penggerak dengan 60 gigi akan memutar roda gigi yang digerakkan dengan 12 gigi. Hal ini membuat putaran output lebih cepat, tetapi juga mengurangi torsi output menjadi 1/5 dari torsi motor. Sebagai contoh, jika motor menghasilkan torsi sebesar 1 Nm, maka torsi keluarannya adalah 0,2 Nm.
Jika rasio roda gigi 5:1 digunakan, roda gigi penggerak 12 gigi akan memutar roda gigi yang digerakkan 60 gigi. Hal ini membuat putaran output lebih lambat, tetapi meningkatkan torsi output hingga 5 kali torsi motor. Sebagai contoh, jika motor menghasilkan torsi 1 Nm, maka torsi keluarannya akan menjadi 5 Nm.
Torsi adalah alasan lain mengapa rasio gigi tercepat tidak selalu dapat digunakan. Jika sebuah robot dirancang untuk kecepatan lebih tinggi, maka torsinya akan lebih rendah. Itu berarti robot tersebut mungkin tidak dapat mendorong dengan baik, mengangkat lengan, atau bahkan bergerak sesuai keinginan Anda. Sebagai contoh, robot dengan torsi yang lebih besar mungkin lebih baik dalam mendorong robot lain. Lengan robot mungkin juga membutuhkan torsi yang lebih besar untuk mengangkat objek permainan atau menggerakkan beratnya sendiri. Dalam kasus tersebut, rasio gigi yang meningkatkan torsi adalah pilihan yang lebih baik.
Kecepatan dan torsi Motor Cerdas V5 dapat diukur menggunakan Motor Dashboard
Realitas Robot
Untungnya, rasio roda gigi yang digunakan dalam petunjuk pembuatan untuk perakitan V5 ClawBot sudah memadai untuk mulai mendesain robot khusus. Banyak drivetrain yang bekerja baik dengan menggerakkan poros roda atau sproket trek secara langsung dengan V5 Smart Motor dengan Kartrid Gigi V5 200 RPM berwarna hijau. Namun jika suatu struktur dalam desain seperti menara atau pemasukan alat permainan perlu ditempatkan di tempat motor berada, pemindahan daya menggunakan sproket dan rantai atau roda gigi seperti yang dijelaskan di atas dapat digunakan. Untuk sebagian besar lengan, rasio roda gigi torsi peningkatan 7:1 yang dijelaskan di atas sudah mencukupi dengan menggerakkan roda gigi 12T dengan motor 200 RPM dan memasang roda gigi penggerak 84T ke lengan. Seiring dengan semakin pentingnya keunggulan kompetitif, menemukan keseimbangan “titik manis” antara kecepatan dan torsi pun menjadi semakin penting. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan Motor Cerdas V5 dengan salah satu dari tiga Kartrid Gigi V5 yang tersedia (Merah: 100 RPM, Hijau: 200 RPM, Biru: 600 RPM) dan jika diperlukan, menggabungkan motor dengan rasio gigi untuk meningkatkan torsi atau rasio gigi untuk meningkatkan kecepatan.
Roda gigi dan perangkat keras penggerak lainnya dapat dibeli di Toko Robotika VEX