По мере того, как новые пользователи начинают собирать свои собственные конструкции роботов, в какой-то момент они могут захотеть большего от своих двигателей VEX IQ Smart. Интеллектуальные двигатели VEX IQ обладают, пожалуй, лучшими характеристиками и чувствительностью среди всех доступных роботизированных систем. Тем не менее, пользователи могут захотеть, чтобы двигатели перемещали предметы быстрее, поднимали более тяжелые предметы или перемещали механизмы далеко от двигателя. Шестерни, звездочки и шкивы VEX IQ могут удовлетворить эти требования.
| Шестерни | Звездочки | Шкивы |
Соотношение выход/вход
При обсуждении пластиковых шестерен/звездочек/шкивов VEX используются некоторые стандартные термины:
- Приводной/Входной сигнал — это шестерня/звездочка/шкив, помещенный на вал, который умный двигатель заставляет вращаться.
- Ведомый/выходной — это шестерня/звездочка/шкив, помещенный на вал компонента (например, колеса или рычага), который будет принудительно вращаться под действием входного сигнала.
- Скорость вращения. Это скорость вращения вала, обычно измеряемая количеством оборотов в минуту (об/мин).
- Крутящий момент – это величина силы, необходимая для вращения груза на расстоянии. Например, для вращения более длинной руки требуется больший крутящий момент или когда на руку приходится больший вес. Также требуется больший крутящий момент для вращения колеса большего диаметра или когда колесо перемещает что-то тяжелое. Крутящий момент обычно измеряется в метрической единице, объединяющей силу и расстояние, называемой ньютон-метр (Нм).
Существует два принципа, которые помогут пользователям понять, как использовать пластиковые шестерни, звездочки и шкивы VEX:
Увеличенный крутящий момент: Когда входная шестерня/звездочка/шкив (компонент) имеет меньший диаметр, чем выходной компонент, это приведет к увеличению выходного крутящего момента системы. Однако это пропорционально уменьшит выходную скорость вращения системы. Другими словами, если двигатель не может поднять рычаг, двигатель должен иметь меньший компонент, приводящий в движение больший компонент на валу рычага. Просмотрите следующие 3D-модели, чтобы увидеть примеры увеличения крутящего момента интеллектуального двигателя с помощью шестерен, звездочек и шкивов.
Увеличение крутящего момента шестерни
Увеличение крутящего момента звездочки
Шкив увеличивает крутящий момент
Повышенная скорость: Когда входной компонент имеет больший диаметр, чем выходной компонент, это увеличит выходную скорость вращения системы. Однако это пропорционально уменьшит выходной крутящий момент системы. Например, если пользователь хочет, чтобы колесо вращалось быстрее, чем может вращаться двигатель, двигатель должен иметь более крупный компонент, приводящий в движение меньший компонент на валу колеса. Просмотрите следующие 3D-модели, чтобы увидеть примеры увеличения скорости интеллектуального двигателя с помощью шестеренок, звездочек и шкивов.
Увеличение скорости передачи
Увеличение скорости звездочки
Шкив увеличивает скорость
Сумма этих отношений может быть рассчитана по соотношению выпуска/затрат. Это:
- Количество зубьев выходной шестерни / количество зубьев входной шестерни дает передаточное число крутящего момента.
- Количество зубьев выходной звездочки / количество зубьев входной звездочки дает передаточное число крутящего момента звездочки.
- Диаметр выходного шкива / диаметр входного шкива определяют передаточное число крутящего момента шкива.
Пластиковые передаточные числа VEX (60 зубьев, 36 зубьев, 12 зубьев)
| Выходная шестерня | Входной механизм | Передаточное число | Выход для двигателя со скоростью 100 об/мин. | Выход для входа двигателя 0,4 Нм |
|---|---|---|---|---|
| 60 зубов | 12 зубов | 5:1 | 20 об/мин | 2,0 Нм |
| 36 зубов | 12 зубов | 3:1 | 33 об/мин | 1,2 Нм |
| 60 зубов | 36 зубов | 5:3 | 60 об/мин | 0,67 Нм |
| 36 зубов | 60 зубов | 3:5 | 167 об/мин | 0,24 Нм |
| 12 зубов | 36 зубов | 1:3 | 300 об/мин | 0,13 Нм |
| 12 зубов | 60 зубов | 1:5 | 500 об/мин | 0,08 Нм |
(24-зубчатые и 48-зубчатые шестерни доступны в дополнительном пакете )
Из приведенной выше таблицы передаточных чисел пластиковой передачи VEX должно быть очевидно, что передаточные числа могут существенно изменить величину выходной скорости вращения и выходного крутящего момента интеллектуального двигателя. Важно понимать, что при использовании соотношений выход/вход не учитываются трение и другие факторы в системе робота.
Например, может возникнуть соблазн установить передаточное число трансмиссии 1:5, чтобы робот двигался очень быстро (500 об/мин). Есть несколько факторов, которые делают это непрактичным. Во-первых, шестерни с 60 зубьями больше, чем стандартные ходовые колеса диаметром 200 мм, поэтому они удерживают колесо над землей. Кроме того, выходной крутящий момент будет настолько мал (0,08 Нм), что умный двигатель не сможет переместить колесо/робота. Даже если бы можно было использовать это соотношение, если бы робот двигался со скоростью, в пять раз превышающей его обычную скорость, им было бы очень трудно управлять.
Этот пример иллюстрирует, как при использовании соотношений выходной/входной мощности цель состоит в том, чтобы найти «золотую середину» баланса между крутящим моментом и скоростью. Также важно убедиться, что компоненты вписываются в конструкцию робота.
Пластиковые звездочки VEX имеют звездочки пяти разных размеров (звездочка с 8 зубьями, звездочка с 16 зубьями, звездочка с 24 зубьями, звездочка с 32 зубьями, звездочка с 40 зубьями), которые можно комбинировать. Пластиковые шкивы VEX доступны в четырех размерах (10 мм, 20 мм, 30 мм, 40 мм).
Передача мощности
Пластиковые шестерни, звездочки и шкивы VEX также могут использоваться для передачи мощности. Это необходимо, когда конструкция не позволяет интеллектуальному двигателю напрямую приводить в движение вал колеса или другой компонент. В этом случае входные и выходные шестерни/звездочки/шкивы будут одинакового размера, поэтому крутящий момент или скорость вращения не изменятся. Это часто называют соотношением 1:1.
Некоторые примеры этого могут включать:
- Трансмиссия может приводить в движение оба колеса по одной стороне, напрямую приводя в движение одно колесо с помощью интеллектуального двигателя, а также приводить в движение другое колесо, соединяя их вместе с помощью звездочек и цепи 1:1.
- Трансмиссия может иметь три шестерни (или любое другое нечетное число) последовательно, при этом колесо должно быть прикреплено к первой передаче, а колесо — к последней передаче. Если все шестерни одинакового размера, двигатель может приводить в движение любую из шестерен.
Обратите внимание: при использовании шестерен в трансмиссии важно, чтобы между колесами было нечетное количество шестерен. Это связано с тем, что когда одна шестерня приводит в движение другую, они вращаются в противоположных направлениях. Четное количество шестерен между колесами заставит два колеса вращаться друг против друга, как показано на этой анимации.
| Звездочки передачи мощности | Передачи мощности |
Решение о том, какой компонент использовать: шестерни, звездочки или шкивы.
Существует ряд факторов, которые определяют, будут ли шестерни или звездочки. или Шкивы следует использовать в конструкции робота. Некоторые из них включают в себя:
Совмещение «первичных» шестерен с зубьями 12/36/60 и «вторичных» шестерен с зубьями 24/48.
Gears: Gears — один из самых надежных из трех компонентов. Если только между опорами валов шестерен нет слишком большого промежутка, позволяющего валам изгибаться настолько, чтобы зубья двух шестерен разделились; с шестернями, когда входная шестерня вращается, выходная шестерня будет вращаться. Однако есть некоторые недостатки:
- Шестерни должны быть расположены на фиксированном расстоянии друг от друга, чтобы зубья одной шестерни сцеплялись с зубьями другой.
- Шестерни должны быть выровнены по прямой линии относительно друг друга. (Отмеченное исключение: смешивать «первичные» шестерни с зубьями 12/36/50 и «вторичные» шестерни с зубьями 24/48. Вспомогательные шестерни необходимо либо сместить на полшага, либо использовать дополнительное среднее отверстие в балках 1x одинаковой длины).
- Как упоминалось ранее, при нечетном количестве шестерен в линии входная и выходная шестерни вращаются в одном направлении, а при четном числе входные и выходные шестерни вращаются в противоположных направлениях.
Особое примечание: при использовании передаточного числа необходимо учитывать только размер входной шестерни и размер последней выходной шестерни. Любые шестерни между этими двумя шестернями только передают движение, и их размеры не влияют на передаточное число.
VEX Plastic Gears также имеет коронную шестерню, которая обеспечивает соединение между шестернями под углом 90o. Также имеются червячных передач и дифференциала & конических шестерен которые это позволяют. Просмотрите следующие 3D-модели, демонстрирующие примеры использования коронных шестерен, дифференциальных конических шестерен & и червячных передач.
Коронные шестерни
Дифференциал & конические шестерни
Червячные передачи
Кроме того, пластиковые реечные шестерни VEX из комплекта Gear Add-on позволят осуществлять линейное движение, как показано на 3D-модели ниже.
Реечные шестерни
звездочек: звездочка также является хорошим вариантом. Их валы могут быть разделены на любое количество различных шагов, поскольку цепь собрана из отдельных звеньев, соединяющихся вместе, которые можно собрать вместе нужной длины. Ведущая звездочка должна иметь намотку цепи не менее 120o , иначе цепь может проскакивать зубья на звездочке. Звездочки также можно соединить вместе с помощью Tank Tread. Входная звездочка и выходная звездочка всегда будут вращаться в одном направлении, как показано на этой анимации.
Шкивы: Шкивы предназначены для легких нагрузок. Они ограничены расстояниями, на которые они могут быть разделены длиной имеющихся резиновых ремней (30 мм. 40 мм. 50 мм. 60 мм). Резиновые ремни системы шкивов гладкие. Ремни проскальзывают, если груз, который система пытается переместить, слишком велик. Как и звездочки, входной шкив и выходной шкив обычно вращаются в одном направлении. Как показано в этой анимации, если ремни шкивов перекрещены в форме буквы X, они будут вращаться в противоположных направлениях. (Примечание: резиновые ремни можно перекрещивать, чтобы изменить направление выходного шкива.)
Независимо от того, используются ли в конструкции робота шестерни, звездочки или шкивы, существует большой выбор вариантов изменения соотношения выходной/входной мощности или передачи мощности интеллектуальных двигателей VEX IQ.
|
Угроза безопасности: |
Точки защемленияСледите за тем, чтобы пальцы, одежда, провода и другие предметы не попали между движущимися компонентами. |