À medida que novos usuários começam a montar seus próprios projetos de robôs personalizados, eles podem, em algum momento, querer mais de seus motores VEX IQ Smart. Os motores inteligentes VEX IQ têm talvez o melhor desempenho e detecção de qualquer sistema robótico de encaixe disponível. No entanto, os usuários podem querer que os motores movam coisas mais rapidamente, levantem coisas mais pesadas ou movam mecanismos para longe do motor. As engrenagens, rodas dentadas e polias VEX IQ podem permitir que esses requisitos aconteçam.
| Engrenagens | Rodas dentadas | Polias |
Razões saída/entrada
Ao discutir as engrenagens/rodas/polias plásticas VEX, existem alguns termos padrão que são usados:
- Condução/Entrada - Esta é a engrenagem/roda dentada/polia colocada no eixo que um motor inteligente está forçando a girar.
- Acionada/Saída - Esta é a engrenagem/roda dentada/polia colocada no eixo do componente (como uma roda ou um braço) que será forçada a girar a partir da entrada.
- Velocidade rotacional - É a rapidez com que um eixo gira, comumente medido em quantas vezes ele gira em um minuto, também conhecido como rotações por minuto (rpm).
- Torque - Esta é a quantidade de força necessária para girar uma carga à distância. Por exemplo, é necessário mais torque para girar um braço mais longo ou quando há mais peso colocado no braço. Também é necessário mais torque para girar uma roda de diâmetro maior ou quando uma roda está movendo algo pesado. O torque é comumente medido na unidade métrica que combina força e distância, chamada newton-metro (Nm).
Existem dois princípios que ajudarão os usuários a entender como usar engrenagens, rodas dentadas e polias de plástico VEX:
Torque aumentado: Quando a engrenagem/roda dentada/polia de entrada (componente) tiver um diâmetro menor que o componente de saída, isso aumentará o torque de saída do sistema. No entanto, diminuirá proporcionalmente a velocidade de rotação de saída do sistema. Em outras palavras, se o motor não consegue levantar um braço, o motor precisa ter um componente menor acionando um componente maior no eixo do braço.
| Torque de aumento de engrenagem | Torque de aumento da roda dentada | Polia Aumenta Torque |
Velocidade aumentada: Quando o componente de entrada tiver um diâmetro maior que o componente de saída, isso aumentará a velocidade de rotação de saída do sistema. No entanto, diminuirá proporcionalmente o torque de saída do sistema. Por exemplo, se um usuário deseja que uma roda gire mais rápido do que o motor pode girar, o motor precisa ter um componente maior acionando um componente menor no eixo da roda.
| Velocidade de aumento de engrenagem | Velocidade de aumento da roda dentada | Velocidade de aumento da polia |
A quantidade dessas relações pode ser calculada por uma relação produção/insumo. Isso é:
- O número de dentes da engrenagem de saída / o número de dentes da engrenagem de entrada produz a relação da engrenagem de torque.
- O número de dentes da roda dentada de saída/o número de dentes da roda dentada de entrada produz a relação de torque da roda dentada.
- O diâmetro da polia de saída/diâmetro da polia de entrada fornece a relação da polia de torque.
Relações de engrenagem de plástico VEX (60 dentes, 36 dentes, 12 dentes)
| Engrenagem de saída | Engrenagem de entrada | Relação de engrenagem | Saída para entrada do motor de 100 RPM | Saída para entrada do motor de 0,4 Nm |
| 60 dentes | 12 dentes | 5:1 | 20 rpm | 2,0 Nm |
| 36 dentes | 12 dentes | 3:1 | 33 rpm | 1,2Nm |
| 60 dentes | 36 dentes | 5:3 | 60 rpm | 0,67 Nm |
| 36 dentes | 60 dentes | 3:5 | 167 rpm | 0,24 Nm |
| 12 dentes | 36 dentes | 1:3 | 300 rpm | 0,13Nm |
| 12 dentes | 60 dentes | 1:5 | 500 rpm | 0,08 Nm |
(Engrenagens de 24 e 48 dentes estão disponíveis em um pacote adicional de )
No gráfico VEX Plastic Gear Ratio acima, deve ficar aparente que as relações podem alterar drasticamente a quantidade de velocidade de rotação de saída e o torque de saída de um motor inteligente. É importante perceber que, ao usar relações de saída/entrada, elas não levam em consideração o atrito e outros fatores no sistema do robô.
Por exemplo, pode ser tentador construir uma relação de transmissão de 1:5 para o sistema de transmissão para que o robô se mova muito rápido (500 rpm). Existem vários fatores que tornam isso impraticável. Primeiro, as engrenagens de 60 dentes são maiores do que as rodas de deslocamento padrão de 200 mm, de modo que a engrenagem manterá a roda fora do solo. Além disso, o torque de saída será tão pequeno (0,08 Nm) que o Motor Inteligente poderá não conseguir mover a roda/robô. Mesmo que fosse possível utilizar esta relação, se o robô se movesse a cinco vezes a sua velocidade normal, seria muito difícil controlá-lo.
Este exemplo ilustra como, ao usar relações de saída/entrada, o objetivo é encontrar um equilíbrio “ponto ideal” entre torque e velocidade. Também é importante garantir que os componentes se encaixem no design do robô.
As rodas dentadas de plástico VEX têm cinco tamanhos diferentes de rodas dentadas (roda dentada de 8 dentes, roda dentada de 16 dentes, roda dentada de 24 dentes, roda dentada de 32 dentes, roda dentada de 40 dentes) que podem ser combinadas. As Polias Plásticas VEX possuem quatro tamanhos disponíveis (10mm, 20mm, 30mm, 40mm).
Transferência de energia
Engrenagens, rodas dentadas e polias de plástico VEX também podem ser usadas para transferência de energia. Isto é necessário quando um projeto não permite que um Motor Inteligente acione diretamente o eixo de uma roda ou outro componente. Neste caso, as engrenagens/rodas/polias de entrada e saída serão do mesmo tamanho, portanto não há alteração no torque ou na velocidade de rotação. Isso geralmente é chamado de proporção de 1:1.
Alguns exemplos disso podem incluir:
- Um trem de força pode acionar ambas as rodas de um lado acionando diretamente uma roda com um motor inteligente e acionando a outra roda conectando-as com rodas dentadas e corrente 1:1.
- Um trem de força pode ter 3 marchas (ou qualquer outro número ímpar) em uma série e ter uma roda acoplada à primeira marcha e uma roda acoplada à última marcha. Se todas as engrenagens forem do mesmo tamanho, o motor poderá acionar qualquer uma das engrenagens.
Observe que ao usar engrenagens em um sistema de transmissão é importante ter um número ímpar de marchas entre as rodas. Isso ocorre porque quando uma engrenagem aciona outra, elas giram em direções opostas. Um número par de engrenagens entre as rodas fará com que as duas rodas girem uma contra a outra.
| Rodas dentadas de transferência de energia | Engrenagens de transferência de energia |
Decidir qual componente usar: engrenagens, rodas dentadas ou polias
Há uma série de fatores que determinam se são engrenagens, rodas dentadas. ou As polias devem ser usadas com um projeto de robô. Alguns deles incluem:
Engrenagens: As engrenagens são uma das mais confiáveis das três opções de componentes. A menos que haja um vão muito grande entre os suportes dos eixos das engrenagens, permitindo que os eixos flexionem o suficiente para que os dentes das duas engrenagens se separem; com engrenagens, quando a engrenagem de entrada gira, a engrenagem de saída girará. No entanto, existem algumas desvantagens:
- As engrenagens devem ser dispostas a distâncias fixas umas das outras, de modo que os dentes de uma engrenagem se engrenem com os dentes da próxima.
- As engrenagens precisam estar alinhadas em linha reta umas com as outras. (Exceção observada: para misturar engrenagens “Primárias” de 12/36/50 dentes com engrenagens “Secundárias” de 24/48. As engrenagens secundárias precisam ser deslocadas em meio passo ou usar o orifício central extra em vigas 1x de comprimento uniforme).
- Como mencionado anteriormente, um número ímpar de engrenagens em uma linha fará com que as engrenagens de entrada e saída girem na mesma direção, e um número par fará com que as engrenagens de entrada/saída girem em direções opostas.
Mistura de engrenagens "primárias" de 12/36/60 dentes com engrenagens "secundárias" de 24/48
Nota especial: Ao usar uma relação de transmissão, apenas o tamanho da engrenagem de entrada e o tamanho da última engrenagem de saída precisam ser considerados. Quaisquer engrenagens entre essas duas engrenagens apenas transferem o movimento e seus tamanhos não têm efeito na relação de transmissão.
As VEX Plastic Gears também possuem uma Crown Gears que permitirá uma conexão de 90o entre as engrenagens. Existem também engrenagens sem-fim e Diferenciais & Bevel Gear Pack que permitem isso.
| Engrenagens da Coroa | Diferencial & Engrenagens Cônicas | Engrenagens sem-fim |
Além disso, o VEX Plastic Rack Gears do kit Gear Add-on permitirá movimento linear.
| Engrenagens de cremalheira |
Rodas dentadas: Rodas dentadas também são uma boa opção. Seus eixos podem ser separados em qualquer número de distâncias de passo diferentes porque a corrente é montada a partir de elos individuais de encaixe que podem ser montados em comprimentos personalizados. A roda dentada de entrada e a roda dentada de saída sempre girarão na mesma direção. A roda dentada motriz deve ter pelo menos 120o de corrente enrolada nela ou a corrente pode saltar os dentes da roda dentada. As rodas dentadas também podem ser conectadas junto com a banda de rodagem do tanque.
Polias: As polias são destinadas a cargas leves. Eles são limitados pelas distâncias que podem ser separadas pelos comprimentos das Correias de Borracha disponíveis (30mm. 40mm. 50mm. 60mm). Assim como as rodas dentadas, a polia de entrada e a polia de saída giram na mesma direção. As correias de borracha do sistema de polias são lisas. As correias escorregarão se a carga que o sistema está tentando mover for muito grande. (Nota: as correias de borracha podem ser cruzadas para inverter a direção da polia de saída.)
Quer o projeto do robô use engrenagens, rodas dentadas ou polias, há uma grande variedade de opções para alterar a relação saída/entrada ou transferência de potência dos motores inteligentes VEX IQ.
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Risco de segurança: |
Pontos de apertoCertifique-se de evitar que dedos, roupas, fios e outros objetos fiquem presos entre componentes móveis. |