Sử dụng Bánh răng, Nhông xích và Ròng rọc bằng nhựa VEX IQ

Khi người dùng mới bắt đầu lắp ráp các thiết kế robot tùy chỉnh của riêng mình, đôi khi họ có thể muốn nhiều hơn nữa từ động cơ VEX IQ Smart của mình. Động cơ thông minh VEX IQ có lẽ có hiệu suất và cảm biến tốt nhất so với bất kỳ hệ thống robot lắp ráp nào hiện có. Tuy nhiên, người dùng có thể muốn động cơ di chuyển mọi thứ nhanh hơn, nâng những vật nặng hơn hoặc di chuyển các cơ cấu ra xa động cơ. Bánh răng, Nhông xích và Ròng rọc VEX IQ có thể cho phép những yêu cầu này xảy ra.

Bánh răng Nhông xích Ròng rọc
228-3502-rev2.jpg 228-2534.jpg 228-3508.jpg

Tỷ lệ đầu ra/đầu vào

Khi thảo luận về Bánh răng/Bánh xích/Ròng rọc bằng nhựa VEX, có một số thuật ngữ tiêu chuẩn được sử dụng:

  • Dẫn động/Đầu vào - Đây là Bánh răng/Bánh xích/Ròng rọc được đặt trên trục mà Động cơ thông minh đang buộc quay.
  • Dẫn động/Đầu ra - Đây là Bánh răng/Bánh xích/Ròng rọc được đặt trên trục của bộ phận (chẳng hạn như bánh xe hoặc cánh tay) sẽ buộc phải quay từ đầu vào.
  • Tốc độ quay - Đây là tốc độ quay của trục, thường được đo bằng số lần nó quay trong một phút, còn được gọi là số vòng quay mỗi phút (rpm).
  • Mô-men xoắn - Đây là lượng lực cần thiết để quay tải ở khoảng cách xa. Ví dụ, cần nhiều mô-men xoắn hơn để quay một cánh tay dài hơn hoặc khi có nhiều trọng lượng đặt lên cánh tay hơn. Cũng cần nhiều mô-men xoắn hơn để quay một bánh xe có đường kính lớn hơn hoặc khi bánh xe đang di chuyển một vật nặng. Mô-men xoắn thường được đo bằng đơn vị số liệu kết hợp lực và khoảng cách gọi là newton-mét (Nm).

Có hai nguyên tắc giúp người dùng hiểu cách sử dụng Bánh răng, Nhông xích và Ròng rọc bằng nhựa VEX:

Mô-men xoắn tăng: Khi Bánh răng/Bánh xích/Ròng rọc đầu vào (bộ phận) có đường kính nhỏ hơn bộ phận đầu ra, điều này sẽ làm tăng mô-men xoắn đầu ra của hệ thống. Tuy nhiên, nó sẽ làm giảm tốc độ quay đầu ra của hệ thống một cách tương ứng. Nói cách khác, nếu động cơ không thể nâng một cánh tay đòn thì động cơ cần có một bộ phận nhỏ hơn dẫn động một bộ phận lớn hơn trên trục của cánh tay đòn.

Bánh răng tăng mô-men xoắn Bánh xích tăng mô-men xoắn Ròng rọc tăng mô-men xoắn
IQ_Tăng_Torque-Gear.png IQ_Increase_Torque-Sprocket.png IQ_Tăng_Mô-men xoắn-ròng rọc.png

Tốc độ tăng: Khi thành phần đầu vào có đường kính lớn hơn thành phần đầu ra, điều này sẽ làm tăng tốc độ quay đầu ra của hệ thống. Tuy nhiên, nó sẽ làm giảm mômen đầu ra của hệ thống một cách tương ứng. Ví dụ: nếu người dùng muốn bánh xe quay nhanh hơn khả năng quay của động cơ, thì động cơ cần phải có bộ phận lớn hơn dẫn động bộ phận nhỏ hơn trên trục bánh xe.

Tốc độ tăng bánh răng Bánh xích tăng tốc độ Ròng rọc tăng tốc độ
IQ_Increase_Speed-Gear.png IQ_Increase_Speed-Sprocket.png IQ_Increase_Speed-Ròng rọc.png

Số lượng các mối quan hệ này có thể được tính bằng tỷ lệ đầu ra/đầu vào. Đây là:

  • Số răng bánh răng đầu ra/số răng bánh răng đầu vào mang lại tỷ số truyền mô men xoắn.
  • Số răng đĩa xích đầu ra/số răng đĩa xích đầu vào tạo ra tỷ số mô men xoắn của đĩa xích.
  • Đường kính của ròng rọc đầu ra/đường kính của ròng rọc đầu vào mang lại tỷ số mô-men xoắn ròng rọc.

chrome_Z0yvKW0Svc.png

 

Tỷ số truyền bánh răng nhựa VEX ( 60 răng, 36 răng, 12 răng)

Thiết bị đầu ra Thiết bị đầu vào Tỉ số truyền Đầu ra cho đầu vào động cơ 100 vòng/phút Đầu ra cho đầu vào động cơ 0,4 Nm
60 răng 12 răng 5:1 20 vòng/phút 2,0 Nm
36 răng 12 răng 3:1 33 vòng/phút 1,2 Nm
60 răng 36 răng 5:3 60 vòng/phút 0,67 Nm
36 răng 60 răng 3:5 167 vòng/phút 0,24 Nm
12 răng 36 răng 1:3 300 vòng/phút 0,13 Nm
12 răng 60 răng 1:5 500 vòng/phút 0,08 Nm

(24 răng và 48 bánh răng có sẵn trong gói bổ sung )

 

Từ biểu đồ Tỷ số bánh răng nhựa VEX ở trên, có thể thấy rõ rằng các tỷ số này có thể thay đổi đáng kể lượng tốc độ quay đầu ra và mô-men xoắn đầu ra của Động cơ thông minh. Điều quan trọng cần nhận ra là khi sử dụng tỷ lệ đầu ra/đầu vào, tỷ lệ này không tính đến ma sát và các yếu tố khác trong hệ thống của robot.

Ví dụ: có thể muốn xây dựng tỷ số truyền 1:5 cho hệ thống truyền động để robot sẽ di chuyển rất nhanh (500 vòng/phút). Có một số yếu tố khiến điều này không thực tế. Đầu tiên, bánh răng 60 răng lớn hơn Bánh xe du lịch 200mm tiêu chuẩn nên bánh răng sẽ giữ bánh xe khỏi mặt đất. Ngoài ra, mô-men xoắn đầu ra sẽ rất nhỏ (0,08 Nm) nên Động cơ thông minh có thể không thể di chuyển bánh xe/robot. Ngay cả khi có thể sử dụng tỷ lệ này, nếu robot di chuyển với tốc độ gấp 5 lần tốc độ bình thường thì sẽ rất khó kiểm soát.

Ví dụ này minh họa cách sử dụng tỷ lệ đầu ra/đầu vào, mục tiêu là tìm ra sự cân bằng “điểm ngọt” giữa mô-men xoắn và tốc độ. Điều quan trọng nữa là đảm bảo các bộ phận sẽ phù hợp với thiết kế của robot.

Bánh xích nhựa VEX có năm loại Bánh xích có kích thước khác nhau (Bánh xích 8 răng, Bánh xích 16 răng, Bánh xích 24 răng, Bánh xích 32 răng, Bánh xích 40 răng) có thể được kết hợp. Ròng rọc nhựa VEX có bốn kích cỡ sẵn có (10mm, 20mm, 30mm, 40mm).

Chuyển giao quyền lực

Bánh răng, bánh xích và ròng rọc bằng nhựa VEX cũng có thể được sử dụng để truyền lực. Điều này là cần thiết khi thiết kế không cho phép Động cơ thông minh dẫn động trực tiếp trục của bánh xe hoặc bộ phận khác. Trong trường hợp này, Bánh răng/Bánh xích/Ròng rọc vào và ra sẽ có cùng kích thước nên không có sự thay đổi về mô-men xoắn hoặc tốc độ quay. Tỷ lệ này thường được gọi là tỷ lệ 1:1.

Một số ví dụ về điều này có thể bao gồm:

  • Hệ thống truyền động có thể cung cấp năng lượng cho cả hai bánh ở một bên bằng cách dẫn động trực tiếp một bánh bằng Động cơ thông minh và truyền lực cho bánh còn lại bằng cách kết nối chúng với nhau bằng Nhông xích và Xích 1:1.
  • Hệ thống truyền động có thể có 3 bánh răng (hoặc bất kỳ số lẻ nào khác) nối tiếp và có một bánh gắn với bánh răng đầu tiên và một bánh gắn với bánh răng cuối cùng. Nếu tất cả các bánh răng có cùng kích thước thì động cơ có thể dẫn động bất kỳ bánh răng nào.

Xin lưu ý khi sử dụng các bánh răng trong hệ thống truyền động, điều quan trọng là phải có số lẻ bánh răng giữa các bánh xe. Điều này là do khi một bánh răng truyền động cho bánh răng khác, chúng sẽ quay theo hướng ngược nhau. Số bánh răng chẵn giữa các bánh xe sẽ làm cho hai bánh quay ngược chiều nhau.

Nhông truyền lực Bánh răng truyền lực
PowerTransfer-Sprocket.jpg IQ_Standard_Drivebase__2_.png

Quyết định sử dụng thành phần nào: Bánh răng, Nhông xích hoặc Ròng rọc

Có một số yếu tố quyết định liệu Bánh răng, Nhông xích. hoặc Ròng rọc nên được sử dụng với thiết kế robot. Một số trong số này bao gồm:

Bánh răng: Bánh răng là một trong những bánh răng đáng tin cậy nhất trong ba lựa chọn linh kiện. Trừ khi có khoảng cách quá lớn giữa các gối đỡ của trục bánh răng cho phép các trục uốn đủ để răng của hai bánh răng tách ra; với bánh răng, khi bánh răng đầu vào quay thì bánh răng đầu ra cũng quay. Tuy nhiên có một số nhược điểm:

  • Các bánh răng phải được bố trí ở những khoảng cách cố định với nhau sao cho răng của bánh răng này ăn khớp với răng của bánh răng tiếp theo.
  • Các bánh răng cần phải thẳng hàng với nhau. (Ngoại lệ cần lưu ý: trộn các bánh răng 12/36/50 "Chính" với các bánh răng 24/48 "Phụ". Các bánh răng thứ cấp cần được bù bằng nửa bước hoặc cần sử dụng thêm lỗ ở giữa trong Dầm 1x có chiều dài chẵn).
  • Như đã đề cập trước đó, số bánh răng lẻ trên một đường thẳng sẽ có bánh răng đầu vào và đầu ra quay cùng hướng, và số chẵn sẽ có bánh răng đầu vào/đầu ra quay ngược chiều nhau.

Trộn bánh răng 12/36/60 "Chính" với bánh răng "Phụ" 24/48

Trộn_IQ_Gears.jpg

Lưu ý đặc biệt: Khi sử dụng tỷ số truyền, chỉ cần xem xét kích thước bánh răng đầu vào và kích thước bánh răng đầu ra cuối cùng. Bất kỳ bánh răng nào ở giữa hai bánh răng đó chỉ truyền chuyển động và kích thước của chúng không ảnh hưởng đến tỷ số truyền.

Bánh răng nhựa VEX cũng có Bánh răng Crown cho phép kết nối 90o giữa các bánh răng. Ngoài ra còn có bánh răng Wormgói bánh răng côn & vi sai cho phép điều này.

Bánh răng vương miện Bánh răng côn & vi sai bánh răng giun
IQ_CrownGear.png 228-4418-app.jpg màu xanh.jpg

Ngoài ra, Bánh răng Giá nhựa VEX từ bộ phụ kiện Gear Add-on sẽ cho phép chuyển động tuyến tính.

Bánh răng giá đỡ
IQ_Rack_Gears.png

Nhông: Nhông cũng là một lựa chọn tốt. Trục của chúng có thể được tách ra ở bất kỳ số khoảng cách bước khác nhau nào vì xích được lắp ráp từ các liên kết gắn chặt riêng lẻ có thể được ghép lại với nhau theo độ dài tùy chỉnh. Bánh xích đầu vào và Bánh xích đầu ra sẽ luôn quay cùng hướng. Bánh xích dẫn động phải có ít nhất 120o dây xích quấn quanh nó nếu không dây xích có thể bỏ qua các răng trên Bánh xích. Nhông xích cũng có thể được kết nối với nhau bằng Tank Tread.

Ròng rọc: Ròng rọc dành cho tải nhẹ. Chúng bị giới hạn bởi khoảng cách mà chúng có thể được phân tách bằng chiều dài của Thắt lưng cao su có sẵn (30mm. 40mm. 50mm. 60mm). Giống như bánh xích, Ròng rọc đầu vào và Ròng rọc đầu ra quay cùng hướng. Các đai cao su của hệ thống ròng rọc trơn tru. Dây đai sẽ bị trượt nếu tải trọng mà hệ thống đang cố gắng di chuyển quá lớn. (Lưu ý: có thể bắt chéo dây đai cao su để đảo ngược hướng ròng rọc đầu ra.)

Cho dù thiết kế rô-bốt sử dụng Bánh răng, Nhông xích hay Ròng rọc thì vẫn có rất nhiều lựa chọn để thay đổi tỷ lệ đầu ra/đầu vào hoặc truyền công suất của Động cơ thông minh VEX IQ.

Nguy cơ an toàn:
file-rXVRcJFkVw.png

Điểm nhúm

Đảm bảo giữ cho ngón tay, quần áo, dây điện và các đồ vật khác không bị kẹt giữa các bộ phận chuyển động.

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

Last Updated: