Overbrengingsverhoudingen gebruiken met de V5-motor

Het VEX EDR-systeem heeft twee soorten rechte tandwielen, de Gear Kit en de High Strength Gear Kit (zieEen tandwiel selecteren). Deze tandwielen kunnen worden gemonteerd voor krachtoverbrenging, om het koppel te verhogen of om de snelheid te verhogen. Dit kan worden gedaan door twee of meer tandwielen samen op aandrijfassen te monteren, zodat hun tanden in elkaar grijpen. Een motor drijft een van de aandrijfassen van de tandwielen aan.

Eenvoudige overbrengingsverhoudingen

Eenvoudige overbrengingsverhoudingen gebruiken slechts één versnelling per aandrijfas en kunnen worden gebruikt voor krachtoverbrenging, het verhogen van het koppel of het verhogen van de snelheid. Het tandwiel dat het vermogen of de invoer levert, wordt een aandrijftandwiel genoemd en het tandwiel dat wordt gedraaid of wordt uitgevoerd, wordt het aangedreven tandwiel genoemd.

Vermogensoverdracht - Met dit type overbrengingsverhouding is het de bedoeling om het vermogen van de ene naar de andere locatie over te brengen, zoals van een motor naar een wiel dat niet direct aan de motor is bevestigd. Het aandrijftandwiel en het aangedreven tandwiel hebben hetzelfde aantal tanden.De motor drijft bijvoorbeeld een 60 tands tandwiel (60T) aan naar een aangedreven 60T tandwiel op een wiel. De motor roteert het 60T-aandrijftandwiel eenmaal en roteert het 60T-aangedreven tandwiel op het wiel eenmaal. Dit staat bekend als een 1:1 verhouding.

Koppel verhogen (lage snelheid) - Met dit type overbrengingsverhouding is het de bedoeling om het koppel van de motor te verhogen zoals van een motor naar een arm. Het aandrijftandwiel heeft minder tanden dan het aangedreven tandwiel. Als een motor bijvoorbeeld een 12T-tandwiel aandrijft naar een aangedreven 60T-tandwiel op een arm, moet het 12T-aandrijftandwiel 5 keer draaien om het 60T-aangedreven tandwiel één keer te draaien. Dit staat bekend als een 5:1 verhouding. De koppeloutput is 5 keer zoveel, maar de snelheidsoutput is slechts 1/5.

Snelheid verhogen (hoge snelheid) - Met dit type overbrengingsverhouding is het de bedoeling om de snelheid van de motor te verhogen, zoals van een motor naar een wiel. Het aandrijftandwiel heeft meer tanden dan het aangedreven tandwiel. Als een motor bijvoorbeeld een 60T-tandwiel aandrijft naar een aangedreven 12T-tandwiel op een wiel, wanneer het 60T-aandrijftandwiel eenmaal draait, draait het 12T-aangedreven tandwiel vijf (5) keer. . Dit staat bekend als een 1:5 overbrengingsverhouding. In dit geval is de snelheidsuitgang 5/1 keer zo veel, maar de koppeluitgang is 1/5.

Speciale opmerkingen

De verhoudingen voor tandwiel- en kettingsystemen werken op dezelfde manier als overbrengingsverhoudingen. Tandwiel- en kettingsystemen hebben als voordeel dat de tandwielen op meerdere afstanden van elkaar geplaatst kunnen worden doordat ze met elkaar verbonden zijn door een ketting.De kettingschakels kunnen echter met minder kracht breken dan een tand kan breken op een High Strength Gear. Elk type breuk moet worden gerepareerd om de robot volledig te laten functioneren.

Een willekeurig aantal tandwielen van elke grootte kan worden geplaatst tussen het aandrijftandwiel en het aangedreven tandwiel in een eenvoudige overbrengingsverhouding en het zal de overbrengingsverhouding niet veranderen. Bijvoorbeeld, een 12T versnelling drijft een 36T versnelling aan die een 60T aangedreven versnelling aandrijft, de overbrengingsverhouding is nog steeds 5:1, hetzelfde alsof de 60T versnelling direct door de 12T versnelling wordt aangedreven.

Snelheid

Rotatiesnelheid is hoe snel een object draait. De asbus van een V5 Smart Motor kan bijvoorbeeld 100 omwentelingen per minuut of 100 RPM draaien. Zoals hierboven uitgelegd, als een 5:1 overbrengingsverhouding wordt gebruikt, wordt een 60-tands aandrijftandwiel gedraaid door de motoras en vervolgens draait het een 12-tands aangedreven tandwiel, het 12-tands tandwiel zal 5 keer sneller roteren. Gebruikmakend van het bovenstaande voorbeeld, draait het tandwiel met 12 tanden dan met 500 tpm in vergelijking met de 100 tpm van de motoras. Als een 1:5 overbrengingsverhouding wordt gebruikt, wordt een 12-tands aandrijftandwiel gedraaid door de motoras en vervolgens draait het een 60-tands aangedreven tandwiel, het 60-tands tandwiel draait met een snelheid van 1/5 zo snel. Als we het bovenstaande voorbeeld opnieuw gebruiken, draait het tandwiel met 60 tanden met 20 RPM in vergelijking met de 100 RPM van de motoras.

Dus waarom zou niet altijd de snelst mogelijke overbrengingsverhouding worden gebruikt? Het lijkt erop dat hoe sneller een robot zou kunnen bewegen, hoe competitiever hij zou zijn. De eerste reden is dat er een hogere snelheid is waarmee de functies van een robot kunnen worden bestuurd. Voor een paar voorbeelden, als de functie is dat de robot rondrijdt, als de wielen te snel draaien, kan het erg moeilijk zijn om te controleren. Als de functie een op en neer draaiende arm is, als deze te snel draait, kan het ook moeilijk te controleren zijn.

Koppel

Koppel is de hoeveelheid kracht die nodig is om een last op afstand te roteren. Motoren hebben een beperkt koppel. Als een V5 Smart-motor bijvoorbeeld 1 Nm (Newtonmeter) koppel produceert, zal bij gebruik van een 5:1 overbrengingsverhouding het aangedreven tandwiel met 12 tanden ⅕ de koppelinvoer van de motor leveren, zal de uitvoer 0,2 Nm zijn en met de 1:5 overbrengingsverhouding, het 60-tands tandwiel levert 5 keer het koppel van de motor, het uitgangsvermogen is 5 Nm.

Koppel is de tweede reden waarom de snelst mogelijke overbrengingsverhouding niet altijd kan worden gebruikt bij het ontwerpen van een robot. Het is mogelijk dat wanneer een hogere overbrengingsverhouding wordt gebruikt om de wielen van een robot sneller aan te drijven, de overbrengingsverhouding het beschikbare koppel van de motor kan overschrijden en de robot niet zo snel of helemaal niet zal bewegen. Het is ook mogelijk dat als twee robots met bijna hetzelfde ontwerp samenwerken, de robot met een aandrijflijn met een lagere overbrengingsverhouding de robot waarschijnlijk kan duwen met een aandrijflijn met een hogere overbrengingsverhouding, omdat de robot met een lagere overbrengingsverhouding meer koppel zal hebben. Een ander voorbeeld is dat een arm mogelijk niet roteert, zelfs niet als deze rechtstreeks is bevestigd aan een as die in een motor is gestoken, omdat het draaien ervan het beschikbare koppel van de motor kan overschrijden. In dit geval moet een hogere koppeloverbrengingsverhouding worden gebruikt om de output van het motorkoppel te verhogen en de hoeveelheid koppel te overschrijden die nodig is om de arm te draaien.

De snelheid en het koppel van een V5 Smart Motor kunnen worden gemeten met behulp van het Motor Dashboard

Robotrealiteit

Gelukkig zijn de overbrengingsverhoudingen die worden gebruikt bij de bouwinstructies voor de montage van de V5 ClawBot voldoende om te beginnen met het ontwerpen van aangepaste robots. Veel aandrijflijnen werken goed door de assen van wielen of rupstandwielen direct aan te drijven met de V5 Smart Motor met de groene 200 RPM V5 Gear Cartridge. Als er echter een constructie in het ontwerp, zoals een toren of een opname van een speelstuk, moet worden geplaatst waar een motor zich bevindt, kan een krachtoverdracht met tandwielen en ketting of tandwielen zoals hierboven uitgelegd worden gebruikt. Voor de meeste armen is de hierboven uiteengezette 7:1 overbrengingsverhouding met verhoogd koppel voldoende door de 12T versnelling aan te drijven met een 200 RPM motor en een 84T aangedreven versnelling aan de arm te bevestigen. Naarmate een concurrentievoordeel belangrijker wordt, wordt het vinden van de "sweet spot"-balans tussen snelheid en koppel belangrijker. Dit kan worden bereikt door een V5 Smart Motor te gebruiken met een van de drie beschikbare V5-tandwielpatronen (rood: 100 tpm, groen: 200 tpm, blauw: 600 tpm) en indien nodig de motor te combineren met een overbrengingsverhouding om het koppel of een overbrengingsverhouding om de snelheid te verhogen.

Tandwielen en andere bewegingshardware kunnen worden gekocht bij https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.