V5 모터와 함께 기어비 사용

VEX EDR 시스템에는 기어 키트와 고강도 기어 키트의 두 가지 유형의 스퍼 기어가 있습니다(스퍼 기어 선택 방법참조). 이러한 기어는 동력 전달, 토크 증가 또는 속도 증가를 위해 조립될 수 있습니다. 이는 두 개 이상의 기어를 구동 샤프트에 함께 조립하여 톱니가 서로 맞물리게 함으로써 수행할 수 있습니다. 모터는 기어의 구동축 중 하나에 전원을 공급합니다.

간단한 기어비

단순 기어비는 구동축당 하나의 기어만 사용하며 동력 전달, 토크 증가 또는 속도 증가에 사용할 수 있습니다. 동력이나 입력을 제공하는 기어를 구동기어라고 하고, 회전하거나 출력하는 기어를 피동기어라고 합니다.

동력 전달 - 이 유형의 기어비를 사용하면 모터에서 모터에 직접 연결되지 않은 휠로 동력을 전달하는 것과 같이 한 위치에서 다른 위치로 동력을 전달하는 것이 목표입니다. 구동 기어와 피동 기어의 잇수는 동일합니다. 예를 들어 모터는 톱니 60개 기어(60T)를 바퀴의 구동 60T 기어로 구동합니다. 모터는 휠에 있는 60T 피동기어를 1회 회전시키면 60T 구동기어를 회전시킵니다. 이를 1:1 비율이라고 합니다.

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

속도 증가(고속) - 이 유형의 기어비를 사용하면 모터에서 휠까지의 속도를 높이는 것이 목표입니다. 구동 기어는 피동 기어보다 더 많은 톱니를 가지고 있습니다. 예를 들어, 모터가 60T 기어를 휠의 12T 피동 기어로 구동하면, 60T 구동 기어가 1회전하면 12T 피동 기어가 5번 회전합니다. 이는 1:5 기어비으로 알려져 있습니다. 이 경우 속도 출력은 5/1배가 되지만 토크 출력은 1/5이 됩니다.

특별 참고 사항

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

간단한 기어비로 구동 기어와 피동 기어 사이에 모든 크기의 기어를 원하는 만큼 배치할 수 있으며 기어비는 변경되지 않습니다. 예를 들어, 12T 기어가 60T 구동 기어를 구동하는 36T 기어를 구동하더라도 기어비는 여전히 5:1입니다. 이는 60T 기어가 12T 기어에 의해 직접 구동되는 것과 같습니다.

속도

회전 속도는 물체가 회전하는 속도입니다. 예를 들어 V5 Smart Motor의 샤프트 소켓은 분당 100회전 또는 100RPM으로 회전할 수 있습니다. 위에서 설명한 것처럼 기어비를 5:1로 하면 60톱니 구동기어가 모터축에 의해 회전한 후 12톱니 구동기어가 회전하면 12톱니 기어가 5배 빠른 속도로 회전하게 됩니다. 위의 예를 사용하면 12개 톱니 기어는 모터 샤프트의 100RPM에 비해 500RPM으로 회전합니다. 1:5 기어비를 사용하면 모터 샤프트에 의해 12톱니 구동 기어가 회전한 다음 60톱니 구동 기어가 회전하고 60톱니 기어는 1/5의 속도로 회전합니다. 위의 예를 다시 사용하면 60개 톱니 기어는 모터 샤프트의 100RPM에 비해 20RPM으로 회전합니다. 

그렇다면 가능한 가장 빠른 기어비가 항상 사용되지 않는 이유는 무엇입니까? 로봇이 더 빨리 움직일수록 경쟁력이 더 높아질 것 같습니다. 첫 번째 이유는 로봇의 기능을 제어할 수 있는 최고 속도가 있기 때문이다. 몇 가지 예를 들어, 기능이 로봇이 돌아다니는 것이라면 바퀴가 너무 빨리 회전하면 제어하기가 매우 어려울 수 있습니다. 팔이 위아래로 회전하는 기능인 경우 너무 빠르게 회전하면 제어하기 어려울 수도 있습니다.

토크

토크는 멀리 있는 부하를 회전시키는 데 필요한 힘의 양입니다. 모터에는 토크의 양이 제한되어 있습니다. 예를 들어, V5 Smart 모터가 1Nm(뉴턴 미터)의 토크를 생성하는 경우 5:1 기어비를 사용하면 구동되는 12톱니 기어는 모터의 토크 입력의 1/5을 출력하고 출력은 0.2Nm이 되며 1:5 기어비, 60개 톱니 기어는 모터 토크 입력의 5배를 출력하며 출력은 5Nm입니다. 

토크는 로봇을 설계할 때 가능한 가장 빠른 기어비를 항상 사용할 수 없는 두 번째 이유입니다. 로봇의 바퀴를 더 빠르게 구동하기 위해 증가된 속도 기어비를 사용하는 경우 가능하며, 기어비는 모터에서 사용 가능한 토크를 초과할 수 있으며 로봇은 빠르게 움직이지 않거나 전혀 움직이지 않습니다. 거의 동일한 디자인을 가진 두 로봇이 상호 작용하는 경우에도 가능합니다. 낮은 기어비 구동계를 가진 로봇은 낮은 기어비 로봇이 더 많은 토크를 갖기 때문에 더 높은 기어비 구동계를 사용하여 로봇을 밀 수 있을 가능성이 높습니다. 또 다른 예로, 암이 모터에 삽입된 샤프트에 직접 부착되어 있어도 암이 회전하면 모터의 사용 가능한 토크를 초과할 수 있기 때문에 암이 회전하지 않을 수 있습니다. 이 경우 모터의 토크 출력을 높이고 암을 회전시키는 데 필요한 토크량을 초과하려면 증가 토크 기어비를 사용해야합니다.

V5 Smart 모터의 속도와 토크는 모터 대시보드를 사용하여 측정할 수 있습니다.

로봇 현실

다행히 V5 ClawBot 조립을 위한 제작 지침에 사용된 기어비는 맞춤형 로봇 설계를 시작하기에 충분합니다. 많은 드라이브트레인은 녹색 200RPM V5 기어 카트리지가 장착된 V5 스마트 모터를 사용하여 바퀴 샤프트 또는 트랙 스프로킷을 직접 구동함으로써 잘 작동합니다. 그러나 모터가 위치한 곳에 타워나 게임 조각 흡입구와 같은 설계 구조물을 배치해야 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 기어 비율은 200RPM 모터로 12T 기어를 구동하고 84T 구동 기어를 암에 부착하면 충분합니다. 경쟁 우위가 더욱 중요해짐에 따라 속도와 토크 사이의 "최적의 지점" 균형을 찾는 것이 더욱 중요해졌습니다. 이는 사용 가능한 세 가지 V5 기어 카트리지(빨간색:100RPM, 녹색:200RPM, 파란색:600RPM) 중 하나와 함께 V5 스마트 모터를 사용하고 필요한 경우 모터를 기어비와 결합하여 토크를 높이거나 속도를 높이기 위한 기어비.

기어 및 기타구입할 수 있습니다.

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