Коли нові користувачі починають збирати власні конструкції роботів, вони можуть у певний момент забажати більше від своїх двигунів VEX IQ Smart. Інтелектуальні двигуни VEX IQ мають, мабуть, найкращу продуктивність і чутливість серед будь-яких доступних роботизованих систем. Тим не менш, користувачі можуть захотіти, щоб двигуни пересували речі швидше, піднімали важчі речі або переміщали механізми подалі від двигуна. Шестерні, зірочки та шківи VEX IQ можуть відповідати цим вимогам.
| Шестерні | Зірочки | Шківи |
Співвідношення вихід/вхід
При обговоренні пластикових шестерень/зірочок/шківів VEX використовуються деякі стандартні терміни:
- Руховий/вхідний — це шестерня/зірочка/шків, розміщений на валу, який змушує обертатися розумний двигун.
- Ведений/вихідний – це шестерня/зірочка/шків, розміщений на валу компонента (наприклад, колеса або важеля), який буде змушений обертатися від входу.
- Швидкість обертання - це швидкість обертання вала, яка зазвичай вимірюється кількістю обертів за одну хвилину, також відома як оберти за хвилину (об/хв).
- Крутний момент - це сила, необхідна для обертання вантажу на відстані. Наприклад, потрібен більший крутний момент для обертання довшої руки або коли на руку покладено більшу вагу. Також потрібен більший крутний момент, щоб обертати колесо більшого діаметру або коли колесо рухає щось важке. Крутний момент зазвичай вимірюється в метричній одиниці, яка поєднує силу та відстань і називається ньютон-метр (Нм).
Існує два принципи, які допоможуть користувачам зрозуміти, як використовувати пластикові шестерні, зірочки та шківи VEX:
Збільшений крутний момент: Коли вхідна шестерня/зірочка/шків (компонент) має менший діаметр, ніж вихідний компонент, це збільшить вихідний крутний момент системи. Однак це пропорційно зменшить вихідну швидкість обертання системи. Іншими словами, якщо двигун не може підняти руку, двигун повинен мати менший компонент, який приводить в дію більший компонент на валу руки. Перегляньте наступні 3D-моделі для прикладів збільшення крутного моменту інтелектуального двигуна за допомогою шестерень, зірочок та шківів.
Передача Збільшення крутного моменту
Зірочка Збільшити крутний момент
Шків Збільшення крутного моменту
Збільшена швидкість: Коли вхідний компонент має більший діаметр, ніж вихідний компонент, це збільшить вихідну швидкість обертання системи. Однак це пропорційно зменшить вихідний крутний момент системи. Наприклад, якщо користувач хоче, щоб колесо оберталося швидше, ніж може обертатися двигун, двигун повинен мати більший компонент, який приводить у рух менший компонент на валу колеса. Перегляньте наступні 3D-моделі для прикладів збільшення швидкості смарт-двигуна за допомогою шестерень, зірочок та шківів.
Передача Збільшення швидкості
Зірочка Збільшити швидкість
Шків Збільшити швидкість
Обсяг цих зв’язків можна розрахувати за допомогою співвідношення вихід/вихід. Це є:
- Кількість зубів вихідної шестерні/кількість зубів вхідної шестерні дає передавальне число крутного моменту.
- Кількість зубів вихідної зірочки / кількість зубів вхідної зірочки дає коефіцієнт обертального моменту зірочки.
- Діаметр вихідного шківа/діаметр вхідного шківа дає коефіцієнт крутного моменту шківа.
Пластикові передавальні числа VEX (60 зубів, 36 зубів, 12 зубів)
| Вихідна передача | Введення Gear | Передаточне число | Вихід для двигуна 100 об/хв | Потужність для вхідного моменту двигуна 0,4 Нм |
|---|---|---|---|---|
| 60 зубів | 12 зубів | 5:1 | 20 об/хв | 2,0 Нм |
| 36 зубів | 12 зубів | 3:1 | 33 об/хв | 1,2 Нм |
| 60 зубів | 36 зубів | 5:3 | 60 об/хв | 0,67 Нм |
| 36 зубів | 60 зубів | 3:5 | 167 об/хв | 0,24 Нм |
| 12 зубів | 36 зубів | 1:3 | 300 об/хв | 0,13 Нм |
| 12 зубів | 60 зубів | 1:5 | 500 об/хв | 0,08 Нм |
(24-зубчасті та 48-зубчасті шестерні доступні в додаткових пакетах)
З наведеної вище діаграми VEX Plastic Gear Ratio має бути очевидним, що передавальні числа можуть різко змінити величину вихідної швидкості обертання та вихідного крутного моменту Smart Motor. Важливо розуміти, що під час використання коефіцієнтів вихід/вхід вони не враховують тертя та інші фактори в системі робота.
Наприклад, може виникнути спокуса встановити передавальне число 1:5 для трансмісії, щоб робот рухався дуже швидко (500 об/хв). Є кілька факторів, які роблять це непрактичним. По-перше, шестерні з 60 зубцями більші за стандартні 200-міліметрові ходові колеса, тому шестерня утримує колесо від землі. Крім того, вихідний крутний момент буде настільки малим (0,08 Нм), що Smart Motor може не рухати колесо/робота. Навіть якби було можливо використати це співвідношення, якби робот рухався зі швидкістю, яка в п’ять разів перевищує нормальну, його було б дуже важко контролювати.
Цей приклад ілюструє, як під час використання коефіцієнтів потужності/входу мета полягає в тому, щоб знайти «найкращий» баланс між крутним моментом і швидкістю. Також важливо переконатися, що компоненти підходять до конструкції робота.
Пластикові зірочки VEX мають п’ять різних розмірів зірочок (зірочка на 8 зубів, зірочка на 16 зубів, зірочка на 24 зуби, зірочка на 32 зуби, зірочка на 40 зубів), які можна комбінувати. Пластикові шківи VEX доступні в чотирьох розмірах (10 мм, 20 мм, 30 мм, 40 мм).
Передача потужності
Для передачі потужності також можна використовувати пластикові шестерні, зірочки та шківи VEX. Це необхідно, якщо конструкція не дозволяє розумному двигуну безпосередньо приводити в рух вал колеса чи іншого компонента. У цьому випадку вхідні та вихідні шестерні/зірочки/шківи матимуть однаковий розмір, тому крутний момент або швидкість обертання не змінюються. Це часто називають співвідношенням 1:1.
Деякі приклади цього можуть включати:
- Трансмісія може приводити в рух обидва колеса збоку шляхом прямого приводу одного колеса за допомогою розумного двигуна та приводу в дію іншого колеса шляхом з’єднання їх між собою за допомогою зірочок 1:1 і ланцюга.
- Трансмісія може мати 3 передачі (або будь-яку іншу непарну кількість) у серії та мати колесо, прикріплене до першої передачі, і колесо, прикріплене до останньої передачі. Якщо всі шестерні однакового розміру, двигун може приводити в рух будь-яку шестерню.
Зауважте, що при використанні передач у трансмісії важливо мати непарну кількість передач між колесами. Це пояснюється тим, що коли одна шестерня приводить в рух іншу, вони обертаються в протилежних напрямках. Парна кількість шестерень між колесами призведе до того, що два колеса обертатимуться одне проти одного, як показано на цій анімації.
| Зірочки передачі потужності | Механізми передачі потужності |
Вирішення того, який компонент використовувати: шестерні, зірочки чи шківи
Існує низка факторів, які визначають, чи будуть шестерні, зірочки. або Шківи слід використовувати з конструкцією робота. Деякі з них включають:
Змішування "первинних" 12/36/60 зубчастих передач із "вторинними" 24/48 передачами
Gears: Gears є одними з найнадійніших із трьох варіантів компонентів. Якщо немає занадто великого проміжку між опорами валів шестерень, що дозволяє валам достатньо згинатися, щоб зуби двох шестерень могли розділитися; з передачами, коли вхідна шестерня обертається, вихідна шестерня буде обертатися. Однак є деякі недоліки:
- Шестерні повинні бути розташовані на фіксованій відстані одна від одної, щоб зуби однієї шестерні входили в зачеплення з зубами наступної.
- Шестерні повинні бути вирівняні по прямій лінії одна до одної. (Відзначений виняток: змішувати «первинні» зубчасті шестерні 12/36/50 із «вторинними» шестернями 24/48. Вторинні шестерні мають бути або зміщені на половину кроку, або потрібно використовувати додатковий середній отвір у балках рівної довжини 1x).
- Як згадувалося раніше, за непарної кількості шестерень у лінії вхідні та вихідні шестерні обертаються в одному напрямку, а за парної кількості вхідні/вихідні шестерні обертаються в протилежних напрямках.
Особлива примітка: при використанні передавального числа необхідно враховувати лише розмір вхідної передачі та розмір останньої вихідної передачі. Будь-які шестерні між цими двома передачами лише передають рух, і їхні розміри не впливають на передавальне число.
VEX Plastic Gears також має коронні шестерні, які забезпечують з’єднання між шестернями під кутом 90o. Є також Черв'ячні передачі і Диференціал & Конічна шестерня які дозволяють це зробити. Перегляньте наступні 3D-моделі, наприклад, використання коронних шестерень, конічних шестерень диференціала & та черв'ячних шестерень.
Коронні шестерні
Диференціал & Конічні шестерні
Черв'ячні передачі
Крім того, пластикові рейки VEX з комплекту Gear Add-on забезпечать лінійний рух, як показано на 3D-моделі нижче.
Рейкові шестерні
Зірочки: Зірочки також є хорошим варіантом. Їхні стрижні можуть бути розділені на будь-якій кількості різних відстаней, оскільки ланцюг складається з окремих ланок, що замикаються разом, які можна з’єднати на власну довжину. Ведуча зірочка повинна мати принаймні 120o ланцюга, обгорнутого навколо неї, інакше ланцюг може пропускати зуби на зірочці. Зірочки також можна з'єднати разом із протектором бака. Вхідний та вихідний Sprocket завжди обертатимуться в одному напрямку, як показано на цій анімації.
Шківи: Шківи призначені для легких навантажень. Вони обмежені відстанями, які вони можуть розділити довжиною доступних гумових ременів (30 мм. 40 мм. 50 мм. 60 мм). Гумові ремені для системи шків гладкі. Ремені будуть зісковзувати, якщо вантаж, який система намагається перемістити, занадто великий. Як і зірочки, вхідний шків і вихідний шків зазвичай обертаються в одному напрямку. Як показано на цій анімації, якщо шківний ремінь перетнути у формі літери X, вони обертатимуться в протилежних напрямках. (Примітка: гумові ремені можна перехрещувати, щоб змінити напрямок вихідного шківа.)
Незалежно від того, чи використовуються в конструкції робота шестерні, зірочки чи шківи, існує великий вибір варіантів зміни співвідношення вихідної/вхідної потужності або передачі потужності VEX IQ Smart Motors.
|
Небезпека: |
Точки затисканняСлідкуйте за тим, щоб пальці, одяг, дроти та інші предмети не потрапили між рухомі компоненти. |