V5 모터에서 기어비 사용

VEX EDR 시스템에는 기어 키트와 고강도 기어 키트의 두 가지 유형의 평 기어가 있습니다(평 기어 선택 방법 참조). 이 기어는 동력 전달, 토크 증가 또는 속도 증가를 위해 조립할 수 있습니다. 이것은 톱니가 맞물리도록 드라이브 샤프트에 두 개 이상의 기어를 함께 조립하여 수행할 수 있습니다. 모터는 기어의 구동축 중 하나에 동력을 공급합니다.

단순 기어비

단순 기어비는 구동축당 하나의 기어만 사용하며 동력 전달, 토크 증가 또는 속도 증가에 사용할 수 있습니다. 동력 또는 입력을 제공하는 기어를 구동 기어라고 하고 회전 또는 출력되는 기어를 피동 기어라고 합니다.

동력 전달 - 이 유형의 기어비의 목표는 다음과 같이 한 위치에서 다른 위치로 동력을 전달하는 것입니다. 모터에서 모터에 직접 부착되지 않은 휠로. 구동 기어와 피동 기어의 톱니 수는 동일합니다.예를 들어, 모터는 60 톱니 기어(60T)를 바퀴의 60T 구동 기어로 구동합니다. 모터는 바퀴의 60T 종동 기어를 한 번 회전시키면서 60T 구동 기어를 회전시킵니다. 이것을 1:1 비율이라고 합니다.

토크 증가(저속)- 이 유형의 기어비를 사용하면 모터의 토크를 높이는 것이 목표입니다. 예를 들어 모터에서 팔까지. 구동 기어는 피동 기어보다 톱니 수가 적습니다. 예를 들어 모터가 12T 기어를 암의 종동 60T 기어로 구동하는 경우 12T 구동 기어는 60T 종동 기어를 한 번 회전시키기 위해 5번 회전해야 합니다. 이것을 5:1 비율이라고 합니다. 토크 출력은 5배이지만 속도 출력은 1/5에 불과합니다.

속도 증가(고속) - 이 유형의 기어비의 목표는 모터의 속도를 높이는 것입니다. 예를 들어 모터에서 바퀴까지. 구동 기어는 피동 기어보다 톱니가 더 많습니다. 예를 들어 모터가 바퀴의 12T 종동 기어에 60T 기어를 구동하는 경우60T 구동 기어가 한 번 회전하면 12T 종동 기어가 5번 회전합니다. . 이를 1:5 기어비라고 합니다. 이 경우 속도 출력은 5/1배이지만 토크 출력은 1/5입니다.

특별 참고 사항

스프로킷 및 체인 시스템의 비율은 기어 비율과 동일한 방식으로 작동합니다. 스프로킷과 체인 시스템은 스프로킷이 체인으로 연결되어 있기 때문에 여러 거리에 배치할 수 있다는 장점이 있습니다.그러나 체인 링크는 고강도 기어의 톱니가 부러지는 것보다 적은 힘으로 부러질 수 있습니다. 로봇이 완전히 작동하려면 두 가지 유형의 파손을 모두 수리해야 합니다.

단순한 기어비로 구동 기어와 피동 기어 사이에 원하는 크기의 기어를 얼마든지 배치할 수 있으며 기어비는 변경되지 않습니다. 예를 들어, 12T 기어는 60T 피동 기어를 구동하는 36T 기어를 구동하고, 기어비는 여전히 5:1이며, 60T 기어가 12T 기어에 의해 직접 구동되는 것과 같습니다.

속도

회전 속도는 물체가 회전하는 속도입니다. 예를 들어, V5 스마트 모터의 샤프트 소켓은 분당 100회전 또는 100RPM을 회전할 수 있습니다. 위에서 설명한 것처럼 5:1 기어비를 사용하면 60치의 구동 기어가 모터의 축에 의해 회전된 다음 12개의 톱니가 있는 종동 기어를 돌리면 12개의 톱니 기어가 5배 빠른 속도로 회전합니다. 위의 예를 사용하면 12개의 톱니 기어가 모터 샤프트의 100RPM에 비해 500RPM으로 회전합니다. 1:5 기어비를 사용하면 12치 구동 기어가 모터 축에 의해 회전된 다음 60치 구동 기어가 회전하면 60치 기어가 1/5의 속도로 회전합니다. 위의 예를 다시 사용하면 60개의 톱니 기어가 모터 샤프트의 100RPM에 비해 20RPM으로 회전합니다.

그렇다면 가능한 가장 빠른 기어비가 항상 사용되지 않는 이유는 무엇입니까? 로봇이 더 빨리 움직일 수 있으면 더 경쟁적으로 보일 것입니다. 첫 번째 이유는 로봇의 기능을 제어할 수 있는 상위 속도가 있기 때문입니다. 몇 가지 예를 들어, 기능이 로봇이 주위를 돌고 있는 경우 바퀴가 너무 빨리 회전하면 제어하기가 매우 어려울 수 있습니다. 팔이 위아래로 회전하는 기능이라면 너무 빠르게 회전하면 제어도 어려울 수 있습니다.

토크

토크는 거리에서 부하를 회전시키는 데 필요한 힘의 양입니다. 모터에는 제한된 양의 토크가 있습니다. 예를 들어, V5 Smart 모터가 1Nm(뉴턴 미터)의 토크를 생성하는 경우 5:1 기어비가 사용될 때 구동되는 12개의 톱니 기어는 모터 토크 입력의 1/8을 출력하고 출력은 0.2Nm이 되고 1:5 기어비, 60 톱니 기어는 모터 토크 입력의 5배를 출력하고 출력은 5Nm입니다.

토크는 로봇을 설계할 때 가능한 가장 빠른 기어비가 항상 사용될 수 없는 두 번째 이유입니다. 증가 속도 기어비를 사용하여 로봇의 바퀴를 더 빠르게 구동하는 경우 기어비가 모터에서 사용 가능한 토크를 초과할 수 있으며 로봇이 빠르게 움직이거나 전혀 움직이지 않을 수 있습니다. 거의 동일한 설계를 가진 두 로봇이 상호 작용하는 경우 낮은 기어비의 로봇이 더 많은 토크를 갖기 때문에 더 낮은 기어비 드라이브트레인을 가진 로봇이 더 높은 기어비 드라이브트레인으로 로봇을 밀 수 있을 가능성도 있습니다. 또 다른 예로, 모터에 삽입되는 샤프트에 직접 부착되어 있어도 회전이 모터의 가용 토크를 초과할 수 있기 때문에 암이 회전하지 않을 수 있습니다. 이 경우 모터 토크의 출력을 높이고 암을 회전시키는 데 필요한 토크를 초과하려면 증가 토크 기어비를 사용해야 합니다.

모터 대시보드를 사용하여 V5 스마트 모터의 속도와 토크를 측정할 수 있습니다.

로봇 현실

다행스럽게도 V5 ClawBot 조립을 위한 빌드 지침에 사용된 기어비는 맞춤형 로봇 설계를 시작하기에 충분합니다. 많은 드라이브 트레인은 녹색 200RPM V5 기어 카트리지가 있는 V5 스마트 모터로 바퀴 또는 트랙 스프로킷의 샤프트를 직접 구동하여 잘 작동합니다. 그러나 타워나 게임피스 흡입구와 같은 설계상의 구조가 모터가 있는 위치에 배치되어야 하는 경우 위에서 설명한 것과 같은 스프로킷과 체인 또는 기어를 사용한 동력 전달을 사용할 수 있습니다. 대부분의 암의 경우 위에서 설명한 7:1 증가 토크 기어비는 200RPM 모터로 12T 기어를 구동하고 암에 84T 피동 기어를 부착하면 충분합니다. 경쟁 우위가 더욱 중요해짐에 따라 속도와 토크 사이의 "스위트 스폿" 균형을 찾는 것이 더욱 중요해졌습니다. 이것은 3가지 V5 기어 카트리지(빨간색:100 RPM, 녹색:200 RPM, 파란색: 600 RPM) 중 하나와 함께 V5 스마트 모터를 사용하고 필요한 경우 모터를 기어비와 결합하여 토크를 높이거나 속도를 증가시키는 기어비.

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