Utilizzo di ingranaggi, ruote dentate e pulegge in plastica VEX IQ

Man mano che i nuovi utenti iniziano ad assemblare i propri progetti di robot personalizzati, a un certo punto potrebbero volere di più dai loro motori VEX IQ Smart. I motori intelligenti VEX IQ hanno forse le migliori prestazioni e sensori tra tutti i sistemi robotici ad incastro disponibili. Tuttavia, gli utenti potrebbero desiderare che i motori spostino le cose più velocemente, sollevino oggetti più pesanti o spostino i meccanismi lontano dal motore. Gli ingranaggi, le ruote dentate e le pulegge VEX IQ possono soddisfare questi requisiti.

Ingranaggi	Pignoni	Pulegge

Rapporti uscita/entrata

Quando si parla di ingranaggi/ruote dentate/pulegge in plastica VEX vengono utilizzati alcuni termini standard:

• Guida/Input - Questo è l'ingranaggio/pignone/puleggia posizionato sull'albero che un motore intelligente sta forzando a girare.
• Condotto/Uscita - Si tratta dell'ingranaggio/pignone/puleggia posizionato sull'albero del componente (come una ruota o un braccio) che sarà costretto a girare dall'input.
• Velocità di rotazione: indica la velocità con cui gira un albero, comunemente misurata in quante volte gira in un minuto, noto anche come giri al minuto (rpm).
• Coppia - Questa è la quantità di forza necessaria per ruotare un carico a distanza. Ad esempio, è necessaria una coppia maggiore per ruotare un braccio più lungo o quando sul braccio è posizionato più peso. Inoltre, è necessaria una coppia maggiore per ruotare una ruota di diametro maggiore o quando una ruota sposta qualcosa di pesante. La coppia viene comunemente misurata nell'unità metrica che combina forza e distanza chiamata newton-metro (Nm).

Esistono due principi che aiuteranno gli utenti a capire come utilizzare gli ingranaggi, le ruote dentate e le pulegge in plastica VEX:

Coppia aumentata: Quando l'ingranaggio/pignone/puleggia (componente) di ingresso ha un diametro inferiore rispetto al componente di uscita, ciò aumenterà la coppia di uscita del sistema. Tuttavia, diminuirà proporzionalmente la velocità di rotazione in uscita del sistema. In altre parole, se il motore non riesce a sollevare un braccio, è necessario che il motore abbia un componente più piccolo che aziona un componente più grande sull'albero del braccio.

Ingranaggio Aumenta la coppia	Il pignone aumenta la coppia	La puleggia aumenta la coppia

Aumento della velocità: Quando il componente di ingresso ha un diametro maggiore del componente di uscita, ciò aumenterà la velocità di rotazione di uscita del sistema. Tuttavia, diminuirà proporzionalmente la coppia di uscita del sistema. Ad esempio, se un utente desidera che una ruota giri più velocemente di quanto possa girare il motore, il motore deve avere un componente più grande che aziona un componente più piccolo sull'albero della ruota.

Marcia Aumenta la velocità	Il pignone aumenta la velocità	Puleggia Aumenta la velocità

La quantità di queste relazioni può essere calcolata mediante un rapporto output/input. Questo è:

• Il numero di denti dell'ingranaggio di uscita/il numero di denti dell'ingranaggio di ingresso determina il rapporto di trasmissione della coppia.
• Il numero di denti del pignone di uscita/il numero di denti del pignone di ingresso determina il rapporto di coppia del pignone.
• Il diametro della puleggia di uscita/il diametro della puleggia di ingresso determina il rapporto di coppia della puleggia.

Rapporti di trasmissione in plastica VEX (60 denti, 36 denti, 12 denti)

(Gli ingranaggi da 24 e 48 denti sono disponibili in un pacchetto aggiuntivo da )

Dal grafico dei rapporti di trasmissione in plastica VEX sopra dovrebbe essere evidente che i rapporti possono modificare drasticamente la quantità di velocità di rotazione in uscita e la coppia di uscita di uno Smart Motor. È importante tenere presente che quando si utilizzano i rapporti uscita/entrata questi non tengono conto dell'attrito e di altri fattori nel sistema del robot.

Ad esempio, potresti essere tentato di costruire un rapporto di trasmissione 1:5 per la trasmissione in modo che il robot si muova molto velocemente (500 giri al minuto). Ci sono diversi fattori che lo rendono impraticabile. Innanzitutto, gli ingranaggi da 60 denti sono più grandi delle ruote da viaggio standard da 200 mm, quindi l'ingranaggio manterrà la ruota sollevata da terra. Inoltre, la coppia in uscita sarà così piccola (0,08 Nm) che lo Smart Motor potrebbe non essere in grado di muovere la ruota/robot. Anche se fosse possibile utilizzare questo rapporto, se il robot si muovesse a una velocità cinque volte superiore alla sua velocità normale sarebbe molto difficile da controllare.

Questo esempio illustra come quando si utilizzano i rapporti uscita/ingresso l'obiettivo è trovare il giusto equilibrio tra coppia e velocità. È anche importante assicurarsi che i componenti si adattino al design del robot.

I pignoni in plastica VEX hanno cinque diverse dimensioni di pignoni (pignone da 8 denti, pignone da 16 denti, pignone da 24 denti, pignone da 32 denti, pignone da 40 denti) che possono essere combinati. Le pulegge in plastica VEX hanno quattro dimensioni disponibili (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Trasferimento di potenza

Per il trasferimento di potenza possono essere utilizzati anche ingranaggi, ruote dentate e pulegge in plastica VEX. Ciò è necessario quando un progetto non consente a uno Smart Motor di azionare direttamente l'albero di una ruota o un altro componente. In questo caso, gli ingranaggi/ruote dentate/pulegge di ingresso e uscita avranno le stesse dimensioni, quindi non vi sarà alcuna modifica alla coppia o alla velocità di rotazione. Questo è spesso chiamato rapporto 1:1.

Alcuni esempi di ciò potrebbero includere:

• Una trasmissione può azionare entrambe le ruote su un lato guidando direttamente una ruota con un motore intelligente e azionando l'altra ruota collegandole insieme con pignoni e catena 1:1.
• Una trasmissione può avere 3 marce (o qualsiasi altro numero dispari) in serie e avere una ruota collegata alla prima marcia e una ruota collegata all'ultima marcia. Se tutti gli ingranaggi hanno la stessa dimensione, il motore può azionare uno qualsiasi degli ingranaggi.

Tieni presente che quando si utilizzano le marce all'interno di una trasmissione è importante avere un numero dispari di marce tra le ruote. Questo perché quando un ingranaggio ne guida un altro, questi ruotano in direzioni opposte. Un numero pari di marce tra le ruote farà sì che le due ruote girino l'una contro l'altra.

Pignoni per il trasferimento di potenza	Ingranaggi di trasferimento di potenza

Decidere quale componente utilizzare: ingranaggi, ruote dentate o pulegge

Ci sono una serie di fattori che determinano se si tratta di ingranaggi, ruote dentate. oppure Le pulegge devono essere utilizzate con un design robot. Alcuni di questi includono:

Gears: Gears è uno dei più affidabili tra le tre scelte di componenti. A meno che non ci sia uno spazio troppo ampio tra i supporti degli alberi degli ingranaggi che consenta agli alberi di flettersi abbastanza da separare i denti dei due ingranaggi; con gli ingranaggi, quando l'ingranaggio di ingresso gira, l'ingranaggio di uscita girerà. Tuttavia ci sono alcuni inconvenienti:

• Gli ingranaggi devono essere disposti a distanze fisse l'uno dall'altro in modo che i denti di un ingranaggio si incastrino con quelli del successivo.
• Gli ingranaggi devono essere allineati in linea retta tra loro. (Eccezione nota: per mescolare gli ingranaggi "primari" da 12/36/50 denti con gli ingranaggi "secondari" da 24/48. Gli ingranaggi secondari devono essere sfasati di mezzo passo oppure devono utilizzare il foro centrale aggiuntivo nelle travi 1x di lunghezza uniforme).
• Come accennato in precedenza, un numero dispari di ingranaggi in una linea farà girare gli ingranaggi di ingresso e di uscita nella stessa direzione, mentre un numero pari farà girare gli ingranaggi di ingresso/uscita in direzioni opposte.

Miscelazione degli ingranaggi "primari" da 12/36/60 denti con gli ingranaggi "secondari" da 24/48

Nota speciale: quando si utilizza un rapporto di trasmissione, è necessario considerare solo la dimensione dell'ingranaggio di ingresso e l'ultima dimensione dell'ingranaggio di uscita. Eventuali ingranaggi tra questi due ingranaggi trasferiscono solo il movimento e le loro dimensioni non hanno alcun effetto sul rapporto di trasmissione.

Gli ingranaggi in plastica VEX hanno anche una corona dentata che consentirà una connessione 90^o tra gli ingranaggi. Ci sono anche ingranaggi a vite senza fine e un di ingranaggi conici differenziali & che lo consentono.

Ingranaggi della corona	Differenziale & Ingranaggi conici	Ingranaggi a vite senza fine

Inoltre, gli ingranaggi a cremagliera in plastica VEX del kit aggiuntivo Gear consentiranno il movimento lineare.

Ingranaggi a cremagliera

pignoni: anche pignone è una buona opzione. I loro alberi possono essere separati a qualsiasi numero di distanze di passo diverse perché la catena è assemblata da singole maglie agganciate insieme che possono essere assemblate in lunghezze personalizzate. Il pignone di ingresso e quello di uscita gireranno sempre nella stessa direzione. Il pignone di trasmissione deve avere almeno 120^o di catena avvolti attorno ad esso altrimenti la catena potrebbe saltare i denti sul pignone. I pignoni possono anche essere collegati insieme al Tank Tread.

Pulegge: Le pulegge sono destinate a carichi leggeri. Sono limitati dalle distanze che possono essere separate dalle lunghezze dei nastri in gomma disponibili (30 mm. 40 mm. 50 mm. 60mm). Come le ruote dentate, la puleggia di ingresso e quella di uscita ruotano nella stessa direzione. Le cinghie di gomma per il sistema di pulegge sono lisce. Le cinghie scivoleranno se il carico che il sistema sta cercando di spostare è troppo grande. (Nota: le cinghie di gomma possono essere incrociate per invertire la direzione della puleggia di uscita.)

Sia che il design del robot utilizzi ingranaggi, ruote dentate o pulegge, esiste un'ampia scelta di opzioni per modificare il rapporto uscita/ingresso o il trasferimento di potenza dei motori intelligenti VEX IQ.

Pericolo per la sicurezza:

Punti di presa Assicurarsi di evitare che dita, indumenti, cavi e altri oggetti rimangano intrappolati tra i componenti in movimento.