Usando relações de transmissão com o motor V5

O sistema VEX EDR possui dois tipos de engrenagens retas, o kit de engrenagens e o kit de engrenagens de alta resistência (consulteComo selecionar uma engrenagem reta). Essas engrenagens podem ser montadas para transferência de potência, para aumentar o torque ou para aumentar a velocidade. Isso pode ser feito montando duas ou mais engrenagens nos eixos de transmissão de forma que seus dentes se encaixem. Um motor acionará o eixo de transmissão de uma das engrenagens.

Relações de transmissão simples

As relações de transmissão simples usam apenas uma engrenagem por eixo de transmissão e podem ser usadas para transferência de potência, aumento de torque ou velocidade. A engrenagem que fornece a potência ou entrada é chamada de engrenagem motriz e a engrenagem que está sendo girada ou produzida é chamada de engrenagem acionada.

Transferência de Potência - Com este tipo de relação de transmissão o objetivo é transferir a potência de um local para outro, como de um motor para uma roda que não está diretamente ligada ao motor. A engrenagem motriz e a engrenagem acionada têm o mesmo número de dentes. Por exemplo, o motor aciona uma engrenagem de 60 dentes (60T) para uma engrenagem acionada de 60T em uma roda. O motor gira a engrenagem motriz 60T uma vez, girando a engrenagem acionada 60T na roda uma vez. Isso é conhecido como proporção de 1:1.

Aumentar Torque (baixa velocidade)- Com este tipo de relação de transmissão, o objetivo é aumentar o torque do motor como de um motor para um braço. A engrenagem motriz tem menos dentes que a engrenagem acionada. Por exemplo, se um motor aciona uma engrenagem de 12T para uma engrenagem acionada de 60T em um braço, a engrenagem motriz de 12T precisa girar 5 vezes para girar a engrenagem acionada de 60T uma vez. Isso é conhecido como proporção de 5:1. A saída de torque é 5 vezes maior, entretanto, a saída de velocidade é de apenas 1/5.

Aumentar velocidade (alta velocidade) - Com este tipo de relação de transmissão o objetivo é aumentar a velocidade do motor, como de um motor para uma roda. A engrenagem motriz tem mais dentes que a engrenagem acionada. Por exemplo, se um motor aciona uma engrenagem de 60T para uma engrenagem acionada de 12T em uma roda,quando a engrenagem motriz de 60T gira uma vez, a engrenagem acionada de 12T gira cinco (5) vezes. Isso é conhecido como relação de transmissão 1:5. Neste caso, a saída de velocidade é 5/1 vezes maior, porém, a saída de torque é 1/5.

Notas especiais

As relações para sistemas de roda dentada e corrente funcionam da mesma forma que as relações de transmissão. Os sistemas de rodas dentadas e correntes têm a vantagem de que as rodas dentadas podem ser colocadas a várias distâncias umas das outras porque estão conectadas por uma corrente. No entanto, os elos da corrente podem quebrar com menos força do que um dente pode quebrar em uma engrenagem de alta resistência. Qualquer tipo de quebra precisará ser reparado para que o robô funcione totalmente.

Qualquer número de engrenagens de qualquer tamanho pode ser colocado entre a engrenagem motriz e a engrenagem acionada em uma relação de transmissão simples e isso não alterará a relação de transmissão. Por exemplo, uma engrenagem de 12T aciona uma engrenagem de 36T que aciona uma engrenagem acionada de 60T, a relação de transmissão ainda é 5:1, a mesma como se a engrenagem de 60T fosse acionada diretamente pela engrenagem de 12T.

Velocidade

A velocidade de rotação é a rapidez com que um objeto está girando. Por exemplo, o soquete do eixo de um V5 Smart Motor pode girar 100 rotações por minuto ou 100 RPM. Conforme explicado acima, se uma relação de transmissão de 5:1 for usada, uma engrenagem motriz de 60 dentes é girada pelo eixo do motor e depois gira uma engrenagem acionada de 12 dentes, a engrenagem de 12 dentes girará a uma velocidade 5 vezes mais rápida. Usando o exemplo acima, a engrenagem de 12 dentes girará a 500 RPM em comparação com as 100 RPM do eixo do motor. Se uma relação de engrenagem de 1:5 for usada, uma engrenagem motriz de 12 dentes é girada pelo eixo do motor e então gira uma engrenagem acionada de 60 dentes, a engrenagem de 60 dentes girará a uma velocidade 1/5 mais rápida. Usando novamente o exemplo acima, a engrenagem de 60 dentes girará a 20 RPM em comparação com as 100 RPM do eixo do motor. 

Então, por que não seria sempre usada a relação de transmissão mais rápida possível? Parece que quanto mais rápido um robô pudesse se mover, mais competitivo ele seria. A primeira razão é que existe uma velocidade máxima na qual as funções de um robô podem ser controladas. Para alguns exemplos, se a função for o robô se movimentando, se as rodas girarem muito rápido, pode ser muito difícil controlá-lo. Se a função for um braço girando para cima e para baixo, se girar muito rápido, também poderá ser difícil de controlar.

Torque

Torque é a quantidade de força necessária para girar uma carga à distância. Os motores têm uma quantidade limitada de torque. Por exemplo, se um motor V5 Smart estiver produzindo 1 Nm (Newton metros) de torque, quando uma relação de engrenagem de 5:1 for usada, a engrenagem acionada de 12 dentes produzirá ⅕ a entrada de torque do motor, a saída será de 0,2 Nm e com o Relação de engrenagem de 1:5, a engrenagem de 60 dentes produzirá 5 vezes a entrada de torque do motor, a saída será de 5 Nm. 

O torque é a segunda razão pela qual a relação de transmissão mais rápida possível nem sempre pode ser usada ao projetar um robô. É possível que quando uma relação de transmissão de velocidade aumentada é usada para acionar as rodas de um robô mais rapidamente, a relação de transmissão pode exceder o torque disponível do motor e o robô não se moverá tão rápido ou não se moverá. Também é possível que se dois robôs que tenham quase o mesmo design interajam, o robô com um sistema de transmissão com relação de transmissão mais baixa provavelmente será capaz de empurrar o robô com um sistema de transmissão com relação de transmissão mais alta porque o robô com relação de transmissão mais baixa terá mais torque. Outro exemplo é que um braço não pode girar mesmo que esteja diretamente conectado a um eixo inserido em um motor, pois girá-lo pode exceder o torque disponível do motor. Neste caso, uma relação de engrenagem de torque aumentada precisa ser usada para aumentar a saída do torque do motor e exceder a quantidade de torque necessária para girar o braço.

A velocidade e o torque de um V5 Smart Motor podem ser medidos usando o Motor Dashboard

Realidade do Robô

Felizmente, as relações de transmissão usadas nas instruções de construção do V5 ClawBot são suficientes para começar a projetar robôs personalizados. Muitos sistemas de transmissão funcionam bem acionando diretamente os eixos das rodas ou rodas dentadas com o V5 Smart Motor com o cartucho de engrenagem V5 verde de 200 RPM. No entanto, se uma estrutura no projeto, como uma torre ou entrada de peças de jogo, precisar ser colocada onde um motor está localizado, uma transferência de energia usando rodas dentadas e corrente ou engrenagens, como explicado acima, pode ser usada. Para a maioria dos braços, a relação de engrenagem de torque aumentada de 7:1 explicada acima é suficiente acionando a engrenagem de 12T com um motor de 200 RPM e anexando uma engrenagem acionada de 84T ao braço. À medida que uma vantagem competitiva se torna mais importante, encontrar o equilíbrio ideal entre velocidade e torque torna-se mais importante. Isto pode ser conseguido usando um motor inteligente V5 com um dos três cartuchos de engrenagem V5 disponíveis (vermelho: 100 RPM, verde: 200 RPM, azul: 600 RPM) e, se necessário, combinando o motor com uma relação de transmissão para aumentar o torque ou uma relação de transmissão para aumentar a velocidade.

Engrenagens e outros equipamentos de movimento podem ser adquiridos em https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.

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