การใช้อัตราทดเกียร์กับมอเตอร์ V5

ระบบ VEX EDR มีเดือยเกียร์สองประเภท ได้แก่ Gear Kit และ High Strength Gear Kit (โปรดดู วิธีเลือกเดือยเกียร์). สามารถประกอบเกียร์เหล่านี้เพื่อส่งกำลัง เพิ่มแรงบิด หรือเพิ่มความเร็ว ซึ่งสามารถทำได้โดยการประกอบเกียร์ตั้งแต่สองเฟืองขึ้นไปบนเพลาขับเพื่อให้ฟันของฟันประสานกัน มอเตอร์จะให้กำลังแก่เพลาขับของเฟืองตัวใดตัวหนึ่ง

อัตราทดเกียร์ธรรมดา

อัตราทดเกียร์ธรรมดาใช้เพียงหนึ่งเกียร์ต่อเพลาขับ และสามารถใช้สำหรับการถ่ายโอนกำลัง เพิ่มแรงบิด หรือเพิ่มความเร็ว เกียร์ที่ให้กำลังหรืออินพุตเรียกว่าเกียร์ขับเคลื่อนและเกียร์ที่หมุนหรือส่งออกเรียกว่าเกียร์ขับเคลื่อน

การถ่ายโอนกำลัง - อัตราทดเกียร์ประเภทนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อถ่ายโอนกำลังจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เช่น จากมอเตอร์สู่ล้อที่ไม่ได้ต่อกับมอเตอร์โดยตรง เฟืองขับและเฟืองขับมีจำนวนฟันเท่ากันตัวอย่างเช่น มอเตอร์ขับเฟือง 60 ฟัน (60T) ไปยังเฟืองขับ 60T บนล้อ มอเตอร์หมุนเฟืองขับ 60T เมื่อหมุนเฟืองขับ 60T บนล้อหนึ่งครั้ง สิ่งนี้เรียกว่าอัตราส่วน 1:1

เพิ่มแรงบิด (ความเร็วต่ำ) - อัตราทดเกียร์ประเภทนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มแรงบิดจากมอเตอร์ เช่นจากมอเตอร์ถึงแขน เฟืองขับมีฟันน้อยกว่าเฟืองขับ ตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์ขับเกียร์ 12T ไปที่เกียร์ 60T บนแขน เกียร์ขับ 12T จะต้องหมุน 5 ครั้งเพื่อหมุนเกียร์ที่ขับ 60T หนึ่งครั้ง สิ่งนี้เรียกว่าอัตราส่วน 5: 1 แรงบิดเอาต์พุตเพิ่มขึ้น 5 เท่า อย่างไรก็ตาม เอาต์พุตความเร็วเพียง 1/5

เพิ่มความเร็ว (ความเร็วสูง) - อัตราทดเกียร์ประเภทนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความเร็วจากมอเตอร์ เช่น จากมอเตอร์สู่ล้อ เฟืองขับมีฟันมากกว่าเฟืองขับ ตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์ขับเกียร์ 60T ไปที่เกียร์ 12T ที่ขับเคลื่อนด้วยล้อ เมื่อเฟืองขับ 60T หมุน 1 ครั้ง เฟืองขับเคลื่อน 12T จะหมุนห้า (5) ครั้ง . ซึ่งเรียกว่าอัตราทดเกียร์ 1:5 ในกรณีนี้ ความเร็วเอาท์พุตจะมากกว่า 5/1 เท่า อย่างไรก็ตาม แรงบิดเอาท์พุตคือ 1/5

หมายเหตุพิเศษ

อัตราส่วนสำหรับระบบเฟืองและโซ่ทำงานเหมือนกับอัตราทดเกียร์ ระบบเฟืองและลูกโซ่มีข้อดีตรงที่เฟืองสามารถวางห่างกันได้หลายระยะเพราะเชื่อมต่อกันด้วยโซ่อย่างไรก็ตาม ข้อต่อโซ่สามารถหักได้โดยใช้แรงน้อยกว่าที่ฟันเฟืองจะหักด้วยเกียร์กำลังสูง การแตกหักทั้งสองประเภทจะต้องได้รับการซ่อมแซมเพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานได้อย่างสมบูรณ์

สามารถใส่เกียร์ขนาดใดก็ได้จำนวนเท่าใดก็ได้ระหว่างเฟืองขับและเฟืองขับด้วยอัตราทดเกียร์ธรรมดาและจะไม่เปลี่ยนอัตราทดเกียร์ ตัวอย่างเช่น เกียร์ 12T ขับเกียร์ 36T ซึ่งขับเกียร์ขับเคลื่อน 60T อัตราทดเกียร์ยังคงเป็น 5: 1 เหมือนกับว่าเกียร์ 60T ขับเคลื่อนด้วยเกียร์ 12T โดยตรง

ความเร็ว

ความเร็วในการหมุนคือความเร็วของวัตถุที่หมุน ตัวอย่างเช่น ซ็อกเก็ตเพลาของ V5 Smart Motor สามารถหมุนได้ 100 รอบต่อนาทีหรือ 100 รอบต่อนาที ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น หากใช้อัตราทดเกียร์ 5:1 เฟืองขับ 60 ฟันจะถูกหมุนโดยเพลาของมอเตอร์ จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นเฟืองขับ 12 ฟัน เกียร์ 12 ฟันจะหมุนด้วยความเร็วเร็วขึ้น 5 เท่า จากตัวอย่างข้างต้น เฟือง 12 ซี่จะหมุนที่ 500 รอบต่อนาที เทียบกับ 100 รอบต่อนาทีของเพลามอเตอร์ หากใช้อัตราทดเกียร์ 1:5 เฟืองขับ 12 ฟันจะถูกหมุนโดยเพลาของมอเตอร์ จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นเฟืองขับ 60 ฟัน เฟือง 60 ฟันจะหมุนด้วยความเร็ว 1/5 อย่างรวดเร็ว จากตัวอย่างข้างต้นอีกครั้ง เฟือง 60 ซี่จะหมุนที่ 20 รอบต่อนาที เทียบกับ 100 รอบต่อนาทีของเพลามอเตอร์

เหตุใดจึงไม่ใช้อัตราทดเกียร์ที่เร็วที่สุดเสมอไป ดูเหมือนว่ายิ่งหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วเท่าไหร่ก็ยิ่งมีการแข่งขันมากขึ้นเท่านั้น เหตุผลแรกคือ มีความเร็วสูงสุดที่สามารถควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ได้ สำหรับตัวอย่างสองสามข้อ หากฟังก์ชันคือหุ่นยนต์กำลังขับไปรอบๆ หากล้อหมุนเร็วเกินไป การควบคุมอาจทำได้ยากมาก หากฟังก์ชันเป็นแขนหมุนขึ้นลง หากหมุนเร็วเกินไป อาจควบคุมได้ยากเช่นกัน

แรงบิด

แรงบิดคือปริมาณแรงที่จำเป็นในการหมุนโหลดในระยะไกล มอเตอร์มีแรงบิดจำกัด ตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์อัจฉริยะ V5 ผลิตแรงบิด 1 นิวตันเมตร (นิวตันเมตร) เมื่อใช้อัตราทดเกียร์ 5: 1 เฟืองขับ 12 ซี่จะส่งออก ⅕ แรงบิดอินพุตของมอเตอร์ เอาต์พุตจะเป็น 0.2 นิวตันเมตรและด้วย อัตราทดเกียร์ 1:5 เกียร์ 60 ฟันจะส่งออก 5 เท่าของแรงบิดของมอเตอร์อินพุต เอาต์พุตจะเป็น 5 นิวตันเมตร

แรงบิดเป็นเหตุผลประการที่สองที่อัตราทดเกียร์ที่เร็วที่สุดที่ทำได้ไม่สามารถนำมาใช้ในการออกแบบหุ่นยนต์ได้ตลอดเวลา เป็นไปได้เมื่อใช้อัตราทดเกียร์ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเพื่อขับเคลื่อนล้อของหุ่นยนต์ให้เร็วขึ้น อัตราทดเกียร์อาจเกินแรงบิดที่มีอยู่จากมอเตอร์และหุ่นยนต์จะไม่เคลื่อนที่เร็วหรือเคลื่อนที่เลย นอกจากนี้ยังเป็นไปได้หากหุ่นยนต์สองตัวที่มีการออกแบบเกือบเหมือนกันโต้ตอบกัน หุ่นยนต์ที่มีระบบขับเคลื่อนอัตราทดเกียร์ต่ำกว่ามีแนวโน้มที่จะสามารถผลักหุ่นยนต์ด้วยระบบขับเคลื่อนอัตราทดเกียร์ที่สูงขึ้นได้ เนื่องจากหุ่นยนต์อัตราทดเกียร์ที่ต่ำกว่าจะมีแรงบิดมากกว่า อีกตัวอย่างหนึ่งคือ แขนอาจไม่หมุนแม้ว่าจะต่อเข้ากับเพลาโดยตรงซึ่งเสียบเข้าไปในมอเตอร์เพราะการหมุนอาจเกินแรงบิดที่มีอยู่ของมอเตอร์ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้อัตราทอร์กเกียร์ที่เพิ่มขึ้นเพื่อเพิ่มเอาท์พุตของแรงบิดของมอเตอร์และเกินปริมาณแรงบิดที่จำเป็นสำหรับการหมุนแขน

ความเร็วและแรงบิดของ V5 Smart Motor สามารถวัดได้โดยใช้ Motor Dashboard

หุ่นยนต์เรียลลิตี้

โชคดีที่อัตราทดเกียร์ที่ใช้กับคำแนะนำในการสร้างสำหรับการประกอบ V5 ClawBot นั้นเพียงพอที่จะเริ่มออกแบบหุ่นยนต์แบบกำหนดเองได้ ระบบขับเคลื่อนจำนวนมากทำงานได้ดีโดยขับเพลาล้อหรือเฟืองล้อโดยตรงด้วย V5 Smart Motor พร้อมคาร์ทริดจ์เกียร์ V5 สีเขียว 200 รอบต่อนาที อย่างไรก็ตาม หากจำเป็นต้องวางโครงสร้างในการออกแบบ เช่น ทาวเวอร์หรือชิ้นส่วนเกมในตำแหน่งที่มอเตอร์ตั้งอยู่ ก็สามารถใช้การถ่ายโอนกำลังโดยใช้เฟืองและโซ่หรือเกียร์ดังที่อธิบายไว้ข้างต้นได้ สำหรับแขนส่วนใหญ่ อัตราทอร์กเกียร์ที่เพิ่มขึ้น 7:1 ที่อธิบายข้างต้นนั้นเพียงพอแล้วโดยการขับเกียร์ 12T ด้วยมอเตอร์ 200 รอบต่อนาที และติดเฟืองขับ 84T เข้ากับแขน เมื่อความได้เปรียบในการแข่งขันมีความสำคัญมากขึ้น การค้นหาสมดุล "จุดที่เหมาะสม" ระหว่างความเร็วและแรงบิดจึงมีความสำคัญมากขึ้น สามารถทำได้โดยใช้มอเตอร์อัจฉริยะ V5 กับตลับเกียร์ V5 หนึ่งในสามตลับที่มี (สีแดง:100 รอบต่อนาที สีเขียว:200 รอบต่อนาที สีน้ำเงิน: 600 รอบต่อนาที) และหากจำเป็น ให้รวมมอเตอร์ที่มีอัตราทดเกียร์เพื่อเพิ่มแรงบิดหรือ อัตราทดเกียร์เพื่อเพิ่มความเร็ว

Gears และฮาร์ดแวร์สำหรับการเคลื่อนไหวอื่นๆ สามารถซื้อได้ที่ https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.