เมื่อผู้ใช้ใหม่เริ่มประกอบการออกแบบหุ่นยนต์ของตนเอง พวกเขาอาจต้องการเพิ่มเติมจาก VEX IQ Smart motor ในบางครั้ง VEX IQ Smart Motors อาจมีประสิทธิภาพและการตรวจจับที่ดีที่สุดสำหรับระบบหุ่นยนต์แบบ snap-together ที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้อาจต้องการให้มอเตอร์เคลื่อนที่เร็วขึ้น ยกของหนักขึ้น หรือย้ายกลไกให้ห่างจากมอเตอร์ VEX IQ Gears, Sprockets และ Pulleys สามารถช่วยให้ข้อกำหนดเหล่านี้เกิดขึ้นได้

เกียร์ เฟือง รอก
228-3502-rev2.jpg 228-2534.jpg 228-3508.jpg

อัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต

เมื่อพูดถึง VEX Plastic Gears/Sprockets/Pulleys มีคำศัพท์มาตรฐานที่ใช้:

  • การขับขี่/อินพุต - นี่คือเฟือง/เฟือง/พูลเล่ย์ที่วางอยู่บนเพลาที่มอเตอร์อัจฉริยะบังคับให้หมุน
  • Driven/Output - นี่คือเฟือง/เฟือง/พูลเล่ย์ที่วางอยู่บนเพลาของส่วนประกอบ (เช่น ล้อหรือแขน) ซึ่งจะถูกบังคับให้หมุนจากอินพุต
  • ความเร็วในการหมุน - นี่คือความเร็วของเพลาที่หมุน ซึ่งโดยทั่วไปจะวัดจากจำนวนครั้งที่หมุนในหนึ่งนาที หรือที่เรียกว่า รอบต่อนาที (rpm)
  • แรงบิด - นี่คือจำนวนแรงที่จำเป็นในการหมุนโหลดจากระยะไกล ตัวอย่างเช่น ต้องใช้แรงบิดมากขึ้นในการหมุนแขนที่ยาวขึ้นหรือเมื่อมีน้ำหนักที่แขนมากขึ้น นอกจากนี้ยังต้องใช้แรงบิดมากขึ้นในการหมุนล้อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น หรือเมื่อล้อกำลังเคลื่อนที่ของหนัก แรงบิดมักวัดในหน่วยเมตริกซึ่งรวมแรงและระยะทางที่เรียกว่านิวตัน-เมตร (Nm)

มีสองหลักการที่จะช่วยให้ผู้ใช้เข้าใจวิธีใช้ VEX Plastic Gears, Sprockets และ Pulleys:

แรงบิดที่เพิ่มขึ้น: เมื่อ Gear/Sprocket/Pulley อินพุต (ส่วนประกอบ) มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าส่วนประกอบเอาต์พุต จะเพิ่มแรงบิดเอาต์พุตของระบบ อย่างไรก็ตาม มันจะลดความเร็วในการหมุนเอาท์พุตของระบบตามสัดส่วน กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากมอเตอร์ไม่สามารถยกแขนได้ มอเตอร์จะต้องมีส่วนประกอบที่เล็กกว่าซึ่งขับเคลื่อนส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าบนเพลาของแขน

แรงบิดเพิ่มเกียร์ เฟืองเพิ่มแรงบิด รอกเพิ่มแรงบิด
IQ_Increase_Torque-Gear.png IQ_Increase_Torque-Sprocket.png IQ_Increase_Torque-Pulley.png

ความเร็วที่เพิ่มขึ้น: เมื่อส่วนประกอบอินพุตมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าส่วนประกอบเอาต์พุต จะเป็นการเพิ่มความเร็วในการหมุนของเอาต์พุต ระบบ. อย่างไรก็ตาม มันจะลดแรงบิดเอาต์พุตของระบบตามสัดส่วน ตัวอย่างเช่น หากผู้ใช้ต้องการให้ล้อหมุนได้เร็วกว่าที่มอเตอร์จะหมุนได้ มอเตอร์จะต้องมีส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าซึ่งขับเคลื่อนส่วนประกอบที่เล็กกว่าบนเพลาของล้อ

เกียร์เพิ่มความเร็ว เฟืองเพิ่มความเร็ว รอกเพิ่มความเร็ว
IQ_Increase_Speed-Gear.png IQ_Increase_Speed-Sprocket.png IQ_Increase_Speed-Pulley.png

จำนวนความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถคำนวณได้โดยอัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต นี่คือ:

  • จำนวนฟันเฟืองเอาท์พุต / จำนวนฟันเฟืองอินพุตให้อัตราทอร์กเกียร์
  • จำนวนฟันเฟืองเอาท์พุต / จำนวนฟันเฟืองอินพุททำให้ได้อัตราส่วนเฟืองทอร์ก
  • เส้นผ่านศูนย์กลางของรอกเอาต์พุต / เส้นผ่านศูนย์กลางของรอกอินพุต ให้อัตราส่วนของรอกแรงบิด

chrome_Z0yvKW0Svc.png

 

อัตราทดเกียร์พลาสติก VEX (60 ฟัน 36 ฟัน 12 ฟัน)

เกียร์เอาท์พุท เกียร์อินพุต อัตราทดเกียร์ เอาต์พุตสำหรับอินพุตมอเตอร์ 100 รอบต่อนาที เอาต์พุตสำหรับอินพุตมอเตอร์ 0.4 Nm
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 Nm

(มีเฟือง 24 ซี่และ 48 ฟันในแพ็กเสริม )

 

จากแผนภูมิ VEX Plastic Gear Ratio ด้านบน จะเห็นได้ชัดว่าอัตราส่วนสามารถเปลี่ยนปริมาณของความเร็วในการหมุนของเอาต์พุตและแรงบิดเอาต์พุตของ Smart Motor ได้อย่างมาก สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าเมื่อใช้อัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต สิ่งเหล่านี้ไม่คำนึงถึงแรงเสียดทานและปัจจัยอื่นๆ ในระบบของหุ่นยนต์

ตัวอย่างเช่น คุณอาจต้องการสร้างอัตราทดเกียร์ 1:5 สำหรับระบบขับเคลื่อนเพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่เร็วมาก (500 รอบต่อนาที) มีปัจจัยหลายประการที่ทำให้สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ อย่างแรก เฟือง 60 ฟันมีขนาดใหญ่กว่าล้อขนาดมาตรฐาน 200 มม. ดังนั้นเฟืองจะยึดล้อไว้กับพื้น นอกจากนี้ แรงบิดเอาท์พุตจะเล็กมาก (0.08 นิวตันเมตร) ซึ่งสมาร์ทมอเตอร์อาจไม่สามารถเคลื่อนย้ายล้อ/หุ่นยนต์ได้ แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะใช้อัตราส่วนนี้ แต่ถ้าหุ่นยนต์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วปกติห้าเท่าก็จะควบคุมได้ยากมาก

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้อัตราส่วนเอาท์พุต/อินพุท วัตถุประสงค์คือการหาจุดสมดุล "จุดหวาน" ระหว่างแรงบิดและความเร็ว สิ่งสำคัญคือต้องแน่ใจว่าส่วนประกอบต่างๆ จะพอดีกับการออกแบบของหุ่นยนต์

เฟืองพลาสติก VEX มีเฟืองห้าขนาด (เฟืองฟัน 8 ซี่, เฟืองฟัน 16 ซี่, เฟืองฟัน 24 ซี่, เฟืองฟัน 32 ซี่, เฟือง 40 ฟัน) ซึ่งสามารถรวมกันได้ รอกพลาสติก VEX มีสี่ขนาดให้เลือก (10 มม. 20 มม. 30 มม. 40 มม.)

การถ่ายโอนพลังงาน

VEX Plastic Gears, Sprockets และ Pulleys อาจใช้สำหรับการถ่ายโอนกำลัง สิ่งนี้จำเป็นเมื่อการออกแบบไม่อนุญาตให้ Smart Motor ขับเคลื่อนเพลาของล้อหรือส่วนประกอบอื่นๆ โดยตรง ในกรณีนี้ เกียร์/เฟือง/พูลเล่ย์อินพุตและเอาต์พุตจะมีขนาดเท่ากัน จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงแรงบิดหรือความเร็วในการหมุน ซึ่งมักเรียกว่าอัตราส่วน 1:1

ตัวอย่างบางส่วนอาจรวมถึง:

  • ระบบขับเคลื่อนสามารถขับเคลื่อนล้อทั้งสองข้างได้ด้วยการขับเคลื่อนล้อเดียวด้วยมอเตอร์อัจฉริยะ และขับเคลื่อนล้ออีกข้างโดยเชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยเฟืองและโซ่ 1:1
  • ระบบขับเคลื่อนสามารถมีได้ 3 เกียร์ (หรือเลขคี่อื่น ๆ ) ในชุดและมีล้อติดอยู่กับเกียร์แรกและล้อติดอยู่กับเกียร์สุดท้าย หากขนาดเกียร์เท่ากัน มอเตอร์สามารถขับเฟืองตัวใดตัวหนึ่งได้

โปรดทราบว่าเมื่อใช้เกียร์ในระบบขับเคลื่อน ต้องมีจำนวนเกียร์คี่ระหว่างล้อ เนื่องจากเมื่อเกียร์หนึ่งขับอีกเกียร์หนึ่ง เกียร์จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม จำนวนเกียร์ที่เท่ากันระหว่างล้อจะทำให้ล้อทั้งสองหมุนเข้าหากัน

เฟืองส่งกำลัง เกียร์โอนกำลัง
PowerTransfer-Sprocket.jpg IQ_Standard_Drivebase__2_.png

การตัดสินใจเลือกส่วนประกอบที่จะใช้: Gears, Sprockets หรือ Pulleys

มีหลายปัจจัยที่กำหนดว่า Gears, Sprockets หรือรอกควรใช้กับการออกแบบหุ่นยนต์ สิ่งเหล่านี้รวมถึง:

Gears: Gears เป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่น่าเชื่อถือที่สุดในสามตัวเลือก เว้นแต่จะมีระยะห่างระหว่างส่วนรองรับของเพลาเกียร์มากเกินไปจนทำให้เพลางอได้มากพอที่ฟันของเฟืองทั้งสองจะแยกออกจากกัน ด้วยเกียร์ เมื่อเกียร์เข้าหมุน เกียร์ออกจะหมุน อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียบางประการ:

  • ต้องจัดเกียร์ในระยะห่างคงที่จากกันดังนั้นฟันของเฟืองตัวหนึ่งจึงสัมพันธ์กับฟันของฟันเฟืองถัดไป
  • เกียร์ต้องจัดตำแหน่งเป็นเส้นตรงถึงกัน (สังเกตข้อยกเว้น: ในการผสมเกียร์ฟันเฟือง "ประถม" 12/36/50 กับเฟือง "รอง" 24/48 เกียร์ทุติยภูมิต้องได้รับการชดเชยครึ่งพิทช์ หรือจำเป็นต้องใช้รูตรงกลางพิเศษในคาน 1x ที่มีความยาวเท่ากัน)
  • ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เกียร์จำนวนคี่ในแถวหนึ่งจะมีเฟืองอินพุตและเอาต์พุตหมุนไปในทิศทางเดียวกัน และเลขคู่จะทำให้เฟืองอินพุต/เอาต์พุตหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

ผสมเฟือง "ประถม" 12/36/60 ฟันกับเฟือง "รอง" 24/48

Mixing_IQ_Gears.jpg

หมายเหตุพิเศษ: เมื่อใช้อัตราทดเกียร์ จะต้องพิจารณาเฉพาะขนาดเกียร์อินพุตและขนาดเกียร์เอาต์พุตสุดท้ายเท่านั้น เกียร์ใด ๆ ระหว่างเกียร์ทั้งสองนี้จะถ่ายโอนเฉพาะการเคลื่อนไหวและขนาดของเกียร์จะไม่ส่งผลต่ออัตราทดเกียร์

VEX Plastic Gears ยังมี Crown Gears ซึ่งอนุญาตให้มีการเชื่อมต่อ 90o ระหว่างเฟือง นอกจากนี้ยังมี เฟืองตัวหนอน และ เฟืองท้าย & Bevel Gear Pack ซึ่งอนุญาตสิ่งนี้

มงกุฎเกียร์ เฟืองท้าย & Bevel Gears เฟืองตัวหนอน
IQ_CrownGear.png 228-4418-app.jpg blue.jpg

นอกจากนี้ VEX Plastic Rack Gears จาก Gear Add-on kit จะช่วยให้สามารถเคลื่อนที่เชิงเส้นได้

แร็คเกียร์
IQ_Rack_Gears.png

เฟือง: เฟืองก็เป็นตัวเลือกที่ดีเช่นกัน เพลาของพวกมันสามารถแยกออกได้ตามระยะพิทช์ที่แตกต่างกันจำนวนเท่าใดก็ได้ เนื่องจากโซ่ประกอบขึ้นจากตัวเชื่อมแบบสแน็ปอินแต่ละตัวซึ่งสามารถประกอบเข้าด้วยกันในความยาวที่กำหนดเองได้ Sprocket อินพุตและเอาต์พุต Sprocket จะหมุนไปในทิศทางเดียวกันเสมอ Sprocket สำหรับขับควรมีอย่างน้อย 120o ที่พันรอบโซ่ มิฉะนั้นโซ่จะข้ามฟันบน Sprocket ได้ เฟืองสามารถเชื่อมต่อกับ Tank Tread ได้

รอก: รอกมีไว้สำหรับโหลดที่เบา พวกมันถูกจำกัดด้วยระยะทางที่แยกจากกันได้ด้วยความยาวของสายพานยางที่มีอยู่ (30 มม. 40 มม. 50 มม. 60 มม.) เช่นเดียวกับเฟือง รอกอินพุตและพูลเล่ย์เอาต์พุตจะหมุนไปในทิศทางเดียวกัน สายพานยางสำหรับระบบรอกเป็นแบบเรียบ สายพานจะลื่นถ้าโหลดที่ระบบพยายามเคลื่อนย้ายมีขนาดใหญ่เกินไป (หมายเหตุ: สามารถข้ามสายยางเพื่อย้อนกลับทิศทางรอกออก)

ไม่ว่าการออกแบบหุ่นยนต์จะใช้ Gears, Sprockets หรือ Pulleys มีตัวเลือกมากมายในการเปลี่ยนอัตราส่วนเอาต์พุต/อินพุต หรือการถ่ายโอนกำลังของ VEX IQ Smart Motors

อันตรายจากความปลอดภัย:
file-rXVRcJFkVw.png

จุดหยิก

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ป้องกันไม่ให้นิ้วมือ เสื้อผ้า สายไฟ และวัตถุอื่นๆ เข้าไปติดระหว่างส่วนประกอบที่เคลื่อนไหว

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus