对V5电机使用传动比

VEX EDR系统有两种直齿齿轮,‘齿轮套装’和‘高强度齿轮套装’(请查看如何选择一个直齿齿轮)。 这些齿轮可被组装用于动力传动,增大扭矩,或提高速度。 这可以通过组装两个或更多齿轮一起在传动轴上从而使它们的齿相互啮合来实现。 电机将驱动其中一个齿轮的传动轴。

简单传动比

简单传动比只使用每根传动轴一个齿轮且可以被用于动力传动,增大扭矩,或提高速度。 提供动力或输入的齿轮叫作主动轮,被转动或输出的那个齿轮叫作从动轮。

动力传动-这种类型的传动比目标是把动力从一个地方传递到另一个地方,比如从一个电机到一个没有直接安装到电机的车轮。 主动轮和从动轮的齿数相同。例如,电机驱动一个60齿齿轮到一个车轮上的60齿从动齿轮。 电机转动60齿主动齿轮一次,转动车轮上的60齿从动齿轮一次。 这就是1:1比率。

增大扭矩(低速)-这种类型传动比,目标是增大来自电机的扭矩,比如从一个电机到一个机械臂。 主动齿轮的齿数比从动齿轮少。 例如,如果一个电机驱动一个12齿齿轮到一个机械臂上的60齿齿轮,12齿主动齿轮需要转动5次来转动60齿从动齿轮一次。 这就是5:1比率。 扭矩输出是原来的5倍多,但是,速度输出只有1/5。

增大扭矩(高速)-这种类型传动比,目标是增大来自电机的速度,比如从一个电机到一个车轮。 主动齿轮的齿数比从动齿轮多。 例如,如果一个电机驱动一个60齿齿轮到一个车轮上的12齿从动齿轮,当60齿主动齿轮转动一次时,12齿从动齿轮转动五 (5) 次。 这就是1:5传动比。 在这种情况下,速度输出为 5/1 倍,但扭矩输出为 1/5。

特别说明

链轮和链条系统传动比和齿轮传动比工作方式相同。 链轮和链条系统的优势是链轮可以放置在不同距离的部分,因为它们通过一根链条来连接。但是,相比一个高强度齿轮上的齿断裂,链节可在更少的力时断裂。 任何一种类型的损坏都将需要修复以便机器人的功能完整。

在一个简单传动比中任意数量任意尺寸的齿轮可被放置到主动轮和从动轮之间且它将不会改变传动比。 例如,一个12齿齿轮驱动一个驱动60齿齿轮的36齿齿轮,传动比仍然是5:1,和60齿齿轮直接被12齿齿轮驱动是一样的。

速度

旋转速度是一个物体正在转动的有多快。 例如,一个V5智能电机的传动轴套可以每分钟转动100转或100RPM。 如上所述,如果一个5:1传动比被使用,一个60齿主动轮通过电机的传动轴被驱动且它随后转动一个12齿从动轮,12齿齿轮将以快5倍的速度旋转。 使用以上示例,与100RPM的电机传动轴相比,12齿齿轮将以500RPM转动。 如果一个1:5传动比被使用,一个12齿主动轮通过电机的传动轴被驱动且它随后转动一个60齿从动轮,60齿齿轮将以快1/5倍的速度旋转。 再次使用以上示例,与100RPM的电机传动轴相比,60齿齿轮将以20RPM转动。

所以为什么最快的传动比不总是被使用呢? 看上去机器人移动得越快,它的竞争力就越强。 第一个原因是,有可以控制机器人功能的上限速度。 举两个例子,如果功能是机器人四处移动,如果车轮转动太快它可能很难控制。 如果功能是一个机械臂上下旋转,如果旋转太快,也可能很难控制。

扭矩

扭矩是旋转一个负载到一定距离所需的力的大小。 电机的扭矩是有限的。 例如,如果一个V5智能电机正在产生1Nm(牛米)的扭矩,当一个5:1传动比被使用时,12齿从动轮将输出1/5电机输入的扭矩,输出将是0.2Nm以及在1:5传动比时,60齿齿轮将输出5倍电机输入的扭矩,输出将是5Nm。

在设计机器人时不总是使用最快的传动比,扭矩是第二个原因。 当使用增速传动比来更快地驱动机器人的车轮时,齿轮比可能会超过电机的可用扭矩且机器人将不会移动得那么快或者根本不会移动。 也可能如果具有几乎相同设计的两个机器人相互作用,更低传动比的传动系统的机器人将可能能够推动有更高传动比传动系统的机器人,因为更低传动比的机器人将有更大的扭矩。 另一个例子是,即使一个机械臂直接安装到一根插入电机的传动轴上,它也可能不能旋转,因为旋转它可能会超过电机的可用扭矩。 在这种情况下,需要使用增加扭矩的传动比来增加电机扭矩的输出并超过旋转机械臂所需的扭矩大小。

一个V5智能电机的速度和扭矩可以使用电机仪表盘来测量。

机器人现实

幸运的是,用于组装V5钳爪机器人的搭建说明所使用的传动比足以开始设计自定义的机器人。 许多传动系统通过含有200RPM齿轮组的V5智能电机直接驱动车轮的传动轴或链轮而很好的运行。 但是,如果设计中的一个结构,比如一个塔或者比赛道具搜集器需要放置到一个电机处,如上所述使用链轮和链条或齿轮的动力传输可以被使用。 对于大多数机械臂,通过一个200RPM电机驱动12齿齿轮并安装一个84齿从动轮到机械臂,上述7:1增加扭矩传动比足够了。 随着竞争力优势变得更加重要,找到速度和扭矩之间的'最佳平衡点’变得更加重要。 这可以通过使用三个可用的V5齿轮组其中之一(红色:100 RPM、绿色:200 RPM、蓝色:600 RPM)的 V5 智能电机来实现,并且如果需要,将电机与传动比组合以增加扭矩或一个传动比来提高速度。

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