เมื่อผู้ใช้ใหม่เริ่มประกอบการออกแบบหุ่นยนต์แบบกำหนดเองของตนเอง พวกเขาอาจต้องการเพิ่มเติมจากมอเตอร์ VEX IQ Smart ของตน VEX IQ Smart Motors อาจมีประสิทธิภาพและการตรวจจับที่ดีที่สุดสำหรับระบบหุ่นยนต์ที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้อาจต้องการให้มอเตอร์เคลื่อนย้ายสิ่งของเร็วขึ้น ยกของที่หนักกว่า หรือเคลื่อนย้ายกลไกให้ห่างจากมอเตอร์ VEX IQ Gears, Sprockets และ Pulleys สามารถยอมให้ข้อกำหนดเหล่านี้เกิดขึ้นได้
เกียร์ | เฟือง | รอก |
อัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต
เมื่อพูดถึงเฟือง/เฟือง/มู่เล่ย์พลาสติก VEX จะมีคำศัพท์มาตรฐานบางคำที่ใช้:
- การขับขี่/อินพุต - นี่คือเฟือง/เฟือง/ลูกรอกที่วางอยู่บนเพลาที่ Smart Motor บังคับให้หมุน
- ขับเคลื่อน/เอาท์พุต - นี่คือเฟือง/เฟือง/ลูกรอกที่วางอยู่บนเพลาของส่วนประกอบ (เช่น ล้อหรือแขน) ซึ่งจะถูกบังคับให้หมุนจากอินพุต
- ความเร็วในการหมุน - นี่คือความเร็วของเพลาที่กำลังหมุน โดยทั่วไปวัดจากจำนวนครั้งที่หมุนในหนึ่งนาที หรือที่เรียกว่า รอบต่อนาที (rpm)
- แรงบิด - นี่คือปริมาณแรงที่จำเป็นในการหมุนโหลดในระยะไกล ตัวอย่างเช่น ต้องใช้แรงบิดมากขึ้นในการหมุนแขนที่ยาวขึ้น หรือเมื่อมีการวางน้ำหนักบนแขนมากขึ้น นอกจากนี้ยังต้องใช้แรงบิดมากขึ้นในการหมุนล้อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น หรือเมื่อล้อกำลังเคลื่อนย้ายสิ่งของที่มีน้ำหนักมาก โดยทั่วไปแรงบิดจะวัดในหน่วยเมตริกซึ่งรวมแรงและระยะทางเข้าด้วยกันเรียกว่านิวตัน-เมตร (Nm)
มีหลักการสองประการที่จะช่วยให้ผู้ใช้เข้าใจวิธีใช้เฟืองพลาสติก เฟือง และรอกพลาสติก VEX:
แรงบิดที่เพิ่มขึ้น: เมื่อเฟืองอินพุต/เฟือง/รอก (ส่วนประกอบ) มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าส่วนประกอบเอาท์พุต สิ่งนี้จะเพิ่มแรงบิดเอาท์พุตของระบบ อย่างไรก็ตาม ความเร็วการหมุนเอาท์พุตของระบบจะลดตามสัดส่วน กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากมอเตอร์ไม่สามารถยกแขนได้ มอเตอร์จะต้องมีส่วนประกอบที่เล็กกว่าซึ่งขับเคลื่อนส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าบนเพลาของแขน
แรงบิดเพิ่มเกียร์ | สเตอร์เพิ่มแรงบิด | รอกเพิ่มแรงบิด |
ความเร็วที่เพิ่มขึ้น: เมื่อส่วนประกอบอินพุตมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าส่วนประกอบเอาต์พุต สิ่งนี้จะเพิ่มความเร็วในการหมุนเอาต์พุตของระบบ อย่างไรก็ตาม มันจะลดแรงบิดเอาท์พุตของระบบตามสัดส่วน ตัวอย่างเช่น หากผู้ใช้ต้องการให้ล้อหมุนเร็วกว่าที่มอเตอร์จะหมุนได้ มอเตอร์จะต้องมีส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าขับเคลื่อนส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กกว่าบนเพลาของล้อ
เกียร์เพิ่มความเร็ว | เฟืองเพิ่มความเร็ว | รอกเพิ่มความเร็ว |
จำนวนของความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถคำนวณได้จากอัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต นี่คือ:
- จำนวนฟันเฟืองเอาท์พุต / จำนวนฟันเฟืองอินพุตจะให้อัตราทดเกียร์แรงบิด
- จำนวนฟันเฟืองเอาท์พุต / จำนวนฟันเฟืองอินพุตจะให้อัตราส่วนแรงบิดเฟือง
- เส้นผ่านศูนย์กลางของรอกเอาท์พุต / เส้นผ่านศูนย์กลางของรอกอินพุตจะให้อัตราส่วนแรงบิดของรอก
อัตราทดเกียร์พลาสติก VEX (60 ฟัน, 36 ฟัน, 12 ฟัน)
เกียร์เอาท์พุต | เกียร์เข้า | อัตราทดเกียร์ | เอาต์พุตสำหรับอินพุตมอเตอร์ 100 RPM | เอาท์พุตสำหรับอินพุตมอเตอร์ 0.4 นิวตันเมตร |
60 ฟัน | 12 ฟัน | 5:1 | 20 รอบต่อนาที | 2.0 นิวตันเมตร |
36 ฟัน | 12 ฟัน | 3:1 | 33 รอบต่อนาที | 1.2 นิวตันเมตร |
60 ฟัน | 36 ฟัน | 5:3 | 60 รอบต่อนาที | 0.67 นิวตันเมตร |
36 ฟัน | 60 ฟัน | 3:5 | 167 รอบต่อนาที | 0.24 นิวตันเมตร |
12 ฟัน | 36 ฟัน | 1:3 | 300 รอบต่อนาที | 0.13 นิวตันเมตร |
12 ฟัน | 60 ฟัน | 1:5 | 500 รอบต่อนาที | 0.08 นิวตันเมตร |
(เกียร์ 24 ฟันและ 48 ฟันมีจำหน่ายในแพ็กเสริม ชิ้น)
จากแผนภูมิอัตราทดเกียร์พลาสติก VEX ด้านบน ควรชัดเจนว่าอัตราส่วนสามารถเปลี่ยนปริมาณความเร็วในการหมุนเอาท์พุตและแรงบิดเอาท์พุตของมอเตอร์อัจฉริยะได้อย่างมาก สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักเมื่อใช้อัตราส่วนเอาท์พุต/อินพุต ซึ่งไม่ได้คำนึงถึงแรงเสียดทานและปัจจัยอื่นๆ ในระบบของหุ่นยนต์
ตัวอย่างเช่น การสร้างอัตราทดเกียร์ 1:5 สำหรับระบบขับเคลื่อนอาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจ ดังนั้นหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่เร็วมาก (500 รอบต่อนาที) มีปัจจัยหลายประการที่ทำให้สิ่งนี้ทำไม่ได้ ประการแรก เฟือง 60 ฟันมีขนาดใหญ่กว่าล้อเดินทางมาตรฐาน 200 มม. ดังนั้นเฟืองจะยึดล้อไว้จากพื้น นอกจากนี้แรงบิดเอาท์พุตจะน้อยมาก (0.08 นิวตันเมตร) ส่งผลให้ Smart Motor ไม่สามารถเคลื่อนที่ล้อหรือหุ่นยนต์ได้ แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะใช้อัตราส่วนนี้ แต่หากหุ่นยนต์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วปกติห้าเท่า ก็จะเป็นเรื่องยากมากที่จะควบคุม
ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้อัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต วัตถุประสงค์คือการค้นหาสมดุล "จุดที่เหมาะสม" ระหว่างแรงบิดและความเร็ว สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าส่วนประกอบต่างๆ จะพอดีกับการออกแบบของหุ่นยนต์
VEX Plastic Sprockets มีเฟืองห้าขนาดที่แตกต่างกัน (เฟือง 8 ฟัน, เฟืองฟัน 16 ซี่, เฟืองฟัน 24 ซี่, เฟืองโซ่ 32 ฟัน, เฟืองฟัน 40 ซี่) ซึ่งสามารถนำมารวมกันได้ รอกพลาสติก VEX มีสี่ขนาดให้เลือก (10 มม., 20 มม., 30 มม., 40 มม.)
การถ่ายโอนพลังงาน
อาจใช้เฟืองพลาสติก เฟือง และรอกพลาสติก VEX สำหรับการถ่ายโอนกำลัง สิ่งนี้จำเป็นเมื่อการออกแบบไม่อนุญาตให้ Smart Motor ขับเคลื่อนเพลาของล้อหรือส่วนประกอบอื่นๆ โดยตรง ในกรณีนี้ เกียร์/เฟือง/พูลเล่ย์อินพุตและเอาต์พุตจะมีขนาดเท่ากัน จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงแรงบิดหรือความเร็วในการหมุน ซึ่งมักเรียกว่าอัตราส่วน 1:1
ตัวอย่างบางส่วนของสิ่งนี้อาจรวมถึง:
- ระบบขับเคลื่อนสามารถขับเคลื่อนล้อทั้งสองข้างโดยขับเคลื่อนล้อเดียวโดยตรงด้วยมอเตอร์อัจฉริยะ และขับเคลื่อนล้ออีกล้อโดยเชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยเฟืองและโซ่ 1:1
- ระบบขับเคลื่อนสามารถมี 3 เกียร์ (หรือเลขคี่อื่นๆ) ในซีรีส์และมีล้อติดอยู่กับเกียร์แรกและมีล้อติดอยู่กับเกียร์สุดท้าย หากเฟืองทั้งหมดมีขนาดเท่ากัน มอเตอร์ก็สามารถขับเคลื่อนเฟืองตัวใดตัวหนึ่งได้
โปรดทราบว่าเมื่อใช้เกียร์ภายในระบบขับเคลื่อน สิ่งสำคัญคือต้องมีเกียร์เป็นเลขคี่ระหว่างล้อ เนื่องจากเมื่อเกียร์หนึ่งขับอีกเกียร์หนึ่ง มันจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม เกียร์ระหว่างล้อจำนวนคู่จะทำให้ล้อทั้งสองหมุนชนกัน
เฟืองถ่ายโอนกำลัง | เกียร์ถ่ายโอนกำลัง |
การตัดสินใจเลือกส่วนประกอบที่จะใช้: เฟือง เฟือง หรือรอก
มีหลายปัจจัยที่กำหนดว่าเกียร์,เฟือง หรือรอกควรใช้กับการออกแบบหุ่นยนต์ บางส่วนได้แก่:
Gears: Gears เป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่น่าเชื่อถือที่สุดจากสามตัวเลือกของส่วนประกอบ เว้นแต่ว่าจะมีระยะห่างระหว่างส่วนรองรับของเพลาเกียร์มากเกินไปจนทำให้เพลางอได้เพียงพอสำหรับฟันของเฟืองทั้งสองจะแยกจากกัน กับเกียร์ เมื่อเกียร์อินพุตหมุน เกียร์เอาท์พุตจะหมุน อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียบางประการ:
- เกียร์จะต้องถูกจัดวางให้มีระยะห่างที่แน่นอนจากกัน ดังนั้นฟันของเฟืองตัวหนึ่งจะบรรจบกับฟันของเฟืองตัวถัดไป
- เกียร์จะต้องจัดวางเป็นเส้นตรงซึ่งกันและกัน (ข้อยกเว้นที่ระบุไว้: เพื่อผสมเกียร์ "หลัก" 12/36/50 ฟันกับเกียร์ "รอง" 24/48 เกียร์รองจะต้องชดเชยครึ่งระยะพิทช์ หรือจำเป็นต้องใช้รูตรงกลางเพิ่มเติมในคาน 1x ที่มีความยาวเท่ากัน)
- ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เฟืองจำนวนคี่ในแถวจะมีเฟืองอินพุตและเอาต์พุตหมุนไปในทิศทางเดียวกัน และเลขคู่จะทำให้เฟืองอินพุต/เอาท์พุตหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม
การผสมเกียร์ 12/36/60 ฟัน "หลัก" กับเกียร์ 24/48 "รอง"
หมายเหตุพิเศษ: เมื่อใช้อัตราทดเกียร์ ต้องพิจารณาเฉพาะขนาดเกียร์อินพุตและขนาดเกียร์เอาท์พุตสุดท้ายเท่านั้น เกียร์ใดๆ ที่อยู่ระหว่างเกียร์ทั้งสองนั้นจะถ่ายโอนการเคลื่อนที่เท่านั้น และขนาดของเกียร์จะไม่ส่งผลต่ออัตราทดเกียร์
VEX Plastic Gears ยังมี Crown Gears ซึ่งจะช่วยให้สามารถเชื่อมต่อระหว่างเกียร์ได้ 90o นอกจากนี้ยังมีเฟืองตัวหนอน และเฟืองท้าย & ชุดเกียร์เอียง ซึ่งทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้
คราวน์เกียร์ | เฟืองท้าย & องศา | เกียร์หนอน |
นอกจากนี้ VEX Plastic Rack Gears จากชุด Gear Add-on จะช่วยให้มีการเคลื่อนที่เชิงเส้น
แร็คเกียร์ |
เฟือง: เฟืองก็เป็นตัวเลือกที่ดีเช่นกัน เพลาสามารถแยกออกจากกันตามระยะพิทช์ที่แตกต่างกันได้ เนื่องจากโซ่ประกอบจากข้อต่อแบบ snap-together แต่ละอันซึ่งสามารถประกอบเข้าด้วยกันตามความยาวที่กำหนดเองได้ เฟืองอินพุตและเฟืองเอาต์พุตจะหมุนไปในทิศทางเดียวกันเสมอ เฟืองขับควรมีโซ่อย่างน้อย 120หรือ พันอยู่รอบๆ ไม่เช่นนั้นโซ่อาจข้ามซี่ฟันบนเฟืองได้ สามารถเชื่อมต่อเฟืองร่วมกับ Tank Tread ได้
รอก: รอกมีไว้สำหรับน้ำหนักเบา พวกมันถูกจำกัดด้วยระยะทางที่สามารถแยกออกจากกันได้ด้วยความยาวของสายพานยางที่มีอยู่ (30 มม. 40มม. 50มม. 60 มม.) เช่นเดียวกับเฟือง รอกอินพุตและรอกเอาท์พุตจะหมุนไปในทิศทางเดียวกัน สายพานยางสำหรับระบบรอกเป็นแบบเรียบ สายพานจะลื่นถ้าโหลดที่ระบบพยายามเคลื่อนย้ายมีขนาดใหญ่เกินไป (หมายเหตุ: สามารถข้ามสายพานยางเพื่อกลับทิศทางมู่เล่ย์เอาท์พุตได้)
ไม่ว่าการออกแบบหุ่นยนต์จะใช้เฟือง เฟือง หรือรอก ก็มีตัวเลือกมากมายในการเปลี่ยนอัตราส่วนเอาท์พุต/อินพุต หรือการถ่ายโอนกำลังของ VEX IQ Smart Motors
อันตรายต่อความปลอดภัย: |
หยิกคะแนนต้องแน่ใจว่านิ้วมือ เสื้อผ้า สายไฟ และวัตถุอื่นๆ ไม่ให้เข้าไปติดระหว่างส่วนประกอบที่เคลื่อนไหว |