VEX IQ kunststof tandwielen, tandwielen en katrollen gebruiken

Naarmate nieuwe gebruikers hun eigen aangepaste robotontwerpen beginnen te assembleren, willen ze op een gegeven moment misschien meer van hun VEX IQ Smart-motoren. De VEX IQ Smart Motors hebben misschien wel de beste prestaties en detectie van elk in elkaar grijpend robotsysteem dat beschikbaar is. Desalniettemin kunnen gebruikers willen dat de motoren dingen sneller verplaatsen, zwaardere dingen optillen of mechanismen ver van de motor verplaatsen. VEX IQ-versnellingen, tandwielen en katrollen kunnen deze vereisten mogelijk maken.

versnellingen Tandwielen Katrollen
228-3502-rev2.jpg 228-2534.jpg 228-3508.jpg

Uitgangs-/invoerverhoudingen

Bij de bespreking van de VEX kunststof tandwielen/tandwielen/poelies zijn er enkele standaardtermen die worden gebruikt:

  • Aandrijving/invoer - Dit is de versnelling/tandwiel/poelie die op de as is geplaatst die een slimme motor dwingt te draaien.
  • Aangedreven/Uitgang - Dit is het tandwiel/tandwiel/poelie geplaatst op de as van het onderdeel (zoals een wiel of een arm) die gedwongen wordt om vanaf de ingang te draaien.
  • Rotatiesnelheid - Dit is hoe snel een as draait, gewoonlijk gemeten in het aantal keren dat deze in één minuut ronddraait, ook wel omwentelingen per minuut (rpm) genoemd.
  • Koppel - Dit is de hoeveelheid kracht die nodig is om een last op afstand te roteren. Er is bijvoorbeeld meer koppel nodig om een langere arm te draaien of wanneer er meer gewicht op de arm wordt geplaatst. Er is ook meer koppel nodig om een wiel met een grotere diameter te laten draaien, of wanneer een wiel iets zwaars beweegt. Koppel wordt gewoonlijk gemeten in de metrische eenheid die kracht en afstand combineert, de newtonmeter (Nm).

Er zijn twee principes die gebruikers zullen helpen begrijpen hoe ze VEX kunststof tandwielen, tandwielen en katrollen moeten gebruiken:

Verhoogd koppel: Als het invoertandwiel/tandwiel/katrol (onderdeel) een kleinere diameter heeft dan het uitvoeronderdeel, zal het uitgangskoppel van het systeem verhogen. Het zal echter de uitgangsrotatiesnelheid van het systeem proportioneel verlagen. Met andere woorden, als de motor een arm niet kan optillen, moet de motor een kleiner onderdeel hebben dat een groter onderdeel op de as van de arm aandrijft.

Versnellingstoename Koppel Tandwiel Verhoog Koppel Katrol Verhoog Koppel
IQ_Increase_Torque-Gear.png IQ_Increase_Torque-Sprocket.png IQ_Increase_Torque-Pulley.png

Verhoogde snelheid: Wanneer de invoercomponent een grotere diameter heeft dan de uitvoercomponent, zal dit de uitvoerrotatiesnelheid van het systeem. Het zal echter het uitgangskoppel van het systeem proportioneel verminderen. Als een gebruiker bijvoorbeeld wil dat een wiel sneller draait dan de motor kan draaien, moet de motor een groter onderdeel hebben dat een kleiner onderdeel op de as van het wiel aandrijft.

Versnellingssnelheid verhogen Tandwiel Verhoog de snelheid Katrol Snelheid verhogen
IQ_Increase_Speed-Gear.png IQ_Increase_Speed-Sprocket.png IQ_Increase_Speed-Pulley.png

Het bedrag van deze relaties kan worden berekend door een output / input-verhouding. Dit is:

  • Het aantal uitgaande tandwieltanden / het aantal ingaande tandwieltanden levert de koppeloverbrengingsverhouding op.
  • Het aantal uitgaande tandwieltanden / het aantal ingaande tandwieltanden geeft de koppeltandwielverhouding.
  • De diameter van de uitgangspoelie / de diameter van de ingangspoelie levert de koppelpoelieverhouding op.

chrome_Z0yvKW0Svc.png

 

VEX kunststof tandwielverhoudingen (60 tanden, 36 tanden, 12 tanden)

Uitgangsuitrusting Ingangsversnelling Overbrengingsverhouding Uitgang voor 100 tpm motoringang Uitgang voor 0,4 Nm motoringang
60 tanden 12 tanden 5: 1 20 toeren 2,0 Nm
36 tanden 12 tanden 3:1 33 toeren 1,2 Nm
60 tanden 36 tanden 5:3 60 toeren 0,67 Nm
36 tanden 60 tanden 3:5 167 tpm 0,24 Nm
12 tanden 36 tanden 1:3 300 tpm 0,13 Nm
12 tanden 60 tanden 1:5 500 tpm 0,08 Nm

(24-tands en 48-tands tandwielen zijn beschikbaar in een add-on pack)

 

Uit de bovenstaande VEX Plastic Gear Ratio-grafiek zou het duidelijk moeten zijn dat verhoudingen de hoeveelheid uitgangsrotatiesnelheid en uitgangskoppel van een Smart Motor drastisch kunnen veranderen. Het is belangrijk om te beseffen dat bij het gebruik van output/input-verhoudingen deze geen rekening houden met wrijving en andere factoren in het robotsysteem.

Het kan bijvoorbeeld verleidelijk zijn om een overbrengingsverhouding van 1:5 voor de aandrijflijn te bouwen, zodat de robot erg snel zal bewegen (500 tpm). Er zijn verschillende factoren die dit onpraktisch maken. Ten eerste zijn de tandwielen met 60 tanden groter dan de standaard 200 mm reiswielen, zodat het tandwiel het wiel van de grond houdt. Bovendien zal het uitgangskoppel zo klein zijn (0,08 Nm) dat de Smart Motor het wiel/de robot mogelijk niet kan bewegen. Zelfs als het mogelijk zou zijn om deze verhouding te gebruiken, als de robot vijf keer zijn normale snelheid zou bewegen, zou hij erg moeilijk te besturen zijn.

Dit voorbeeld illustreert hoe bij het gebruik van output/input-verhoudingen het doel is om een "sweet spot"-balans te vinden tussen koppel en snelheid. Het is ook belangrijk om ervoor te zorgen dat de componenten passen in het ontwerp van de robot.

VEX kunststof tandwielen hebben tandwielen in vijf verschillende maten (8-tands tandwiel, 16-tands tandwiel, 24-tands tandwiel, 32-tands tandwiel, 40-tands tandwiel) die kunnen worden gecombineerd. De VEX kunststof katrollen hebben vier beschikbare maten (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Krachtoverdracht

VEX kunststof tandwielen, tandwielen en katrollen kunnen ook worden gebruikt voor krachtoverbrenging. Dit is nodig wanneer een ontwerp niet toestaat dat een Smart Motor rechtstreeks de as van een wiel of ander onderdeel aandrijft. In dit geval zullen de ingaande en uitgaande tandwielen/tandwielen/poelies dezelfde grootte hebben, dus er is geen verandering in het koppel of de rotatiesnelheid. Dit wordt vaak een 1:1 verhouding genoemd.

Enkele voorbeelden hiervan kunnen zijn:

  • Een aandrijflijn kan beide wielen aan een kant aandrijven door het ene wiel direct aan te drijven met een Smart Motor en het andere wiel aan te drijven door ze aan elkaar te koppelen met 1:1 tandwielen en ketting.
  • Een aandrijflijn kan 3 versnellingen (of een ander oneven aantal) in een reeks hebben en een wiel hebben bevestigd aan de eerste versnelling en een wiel bevestigd aan de laatste versnelling. Als alle tandwielen even groot zijn, kan de motor elk van de tandwielen aandrijven.

Let op: bij het gebruik van versnellingen binnen een aandrijflijn is het belangrijk om een oneven aantal versnellingen tussen de wielen te hebben. Dit komt omdat wanneer het ene tandwiel een ander aandrijft, ze in tegengestelde richting draaien. Een even aantal versnellingen tussen de wielen zorgt ervoor dat de twee wielen tegen elkaar draaien.

Tandwielen voor krachtoverbrenging Krachtoverbrenging versnellingen
PowerTransfer-Sprocket.jpg IQ_Standard_Drivebase__2_.png

Beslissen welk onderdeel te gebruiken: tandwielen, tandwielen of katrollen

Er zijn een aantal factoren die bepalen of tandwielen, tandwielen. of Katrollen moeten worden gebruikt met een robotontwerp. Enkele hiervan zijn:

Tandwielen: Tandwielen zijn een van de meest betrouwbare van de drie keuzen van componenten. Tenzij er een te grote overspanning is tussen de steunen van de tandwielassen, waardoor de assen voldoende kunnen buigen om de tanden van de twee tandwielen te scheiden; met versnellingen, wanneer het invoertandwiel draait, zal het uitvoertandwiel draaien. Er zijn echter enkele nadelen:

  • Tandwielen moeten op vaste afstanden van elkaar worden geplaatst, zodat de tanden van het ene tandwiel in elkaar grijpen met de tanden van het volgende.
  • Tandwielen moeten in een rechte lijn op elkaar worden uitgelijnd. (Gemerkte uitzondering: om "Primaire" 12/36/50 tandwielen te combineren met de "Secundaire" 24/48 tandwielen. De secundaire tandwielen moeten ofwel met een halve steek worden verschoven, of moeten het extra middelste gat gebruiken in 1x Beams van gelijke lengte).
  • Zoals eerder vermeld, zullen bij een oneven aantal versnellingen in een lijn de invoer- en uitvoerwielen in dezelfde richting draaien, en bij een even aantal zullen de invoer-/uitvoerwielen in tegengestelde richtingen draaien.

"Primaire" 12/36/60 tandtandwielen mengen met de "Secundaire" 24/48 versnellingen

Mixing_IQ_Gears.jpg

Speciale opmerking: bij gebruik van een overbrengingsverhouding hoeft alleen rekening te worden gehouden met de grootte van het invoertandwiel en het laatste uitvoertandwiel. Alle versnellingen tussen die twee versnellingen dragen alleen de beweging over en hun afmetingen hebben geen effect op de overbrengingsverhouding.

VEX Plastic Gears hebben ook een Crown Gears die een 90o verbinding tussen tandwielen mogelijk maakt. Er zijn ook Wormwielen en een Differentiële & Bevel Gear Pack die dit toestaan.

Kroon tandwielen Differentiële & kegeltandwielen Wormwieltjes
IQ_CrownGear.png 228-4418-app.jpg blauw.jpg

Bovendien zorgen VEX Plastic Rack Gears uit de Gear Add-on kit voor lineaire beweging.

Tandwielen
IQ_Rack_Gears.png

Tandwielen: Tandwielen zijn ook een goede optie. Hun assen kunnen op een willekeurig aantal verschillende steekafstanden worden gescheiden, omdat de ketting is samengesteld uit afzonderlijke klikschakels die in aangepaste lengtes kunnen worden samengesteld. Het invoertandwiel en het uitvoertandwiel zullen altijd in dezelfde richting draaien. Het aandrijftandwiel moet minimaal 120o ketting eromheen hebben, anders kan de ketting tanden overslaan op het tandwiel. Tandwielen kunnen ook aan elkaar worden gekoppeld met Tank Tread.

Katrollen: Katrollen zijn bedoeld voor lichte lasten. Ze worden beperkt door de afstanden die ze kunnen scheiden door de lengtes van de beschikbare rubberen banden (30 mm. 40mm. 50mm. 60mm). Net als tandwielen draaien de invoerpoelie en de uitvoerpoelie in dezelfde richting. De rubberen riemen voor het katrolsysteem zijn glad. De riemen zullen slippen als de belasting die het systeem probeert te verplaatsen te groot is. (Opmerking: rubberen riemen kunnen worden gekruist om de richting van de uitvoerpoelie om te keren.)

Of het robotontwerp nu tandwielen, tandwielen of katrollen gebruikt, er is een grote keuze aan opties om de output/input-verhouding of krachtoverdracht van de VEX IQ Smart Motors te wijzigen.

Veiligheidsgevaar:
file-rXVRcJFkVw.png

Knelpunten

Zorg ervoor dat uw vingers, kleding, draden en andere voorwerpen niet klem komen te zitten tussen bewegende onderdelen.