使用 V5 传动轴

VEX EDR 系统使用方轴而不是圆轴来允许组件转动或旋转。 这种方形形状允许传动轴适配到电机的方形插孔中,并提供一个到传动轴的物理连接,而不是使用圆轴时的摩擦力连接。 轴的方形形状还允许诸如车轮,齿轮和链轮的运动件,以及像光轴编码器和电位计这样的传感器有一个物理驱动连接来转动它们。 这是因为它们有一个模制塑料方孔或一个带有方孔的金属插销,其尺寸允许轴滑过部件。 这些轴也称为驱动轴。

传动轴有不同的长度,最长到12"并且有两种版本,传动轴和高强度传动轴。

传动轴

这些轴是1/8"方形杆。 从VEX EDR 推出以来传动轴就是其中的一部分,并且它们兼容所有 VEX 运动件产品。 传动轴可以被切割成自定义长度,但是在遭受极端压力时,它们会扭曲,弯曲,或剪断。

高强度传动轴

这些轴是1/4"方形杆。 高强度传动轴是稍后在 VEX EDR 产品线推出的,它们只兼容设计于适应更大传动轴,比如 V5 智能电机,高强度齿轮,高强度链轮和链条,以及3.25"车轮等 VEX 运动件产品。 轴可以被切割为自定义长度并能承受高压力,但是它们将不会穿过金属结构件的方孔并需要钻自定义的孔(5/16"或8mm钻头),如果这个需求是组件设计的一部分, 高强度传动轴比标准传动轴重很多。

传动轴 高强度传动轴
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传动轴支撑

金属结构件上的孔是方形的,因此为了让轴平稳转动,支撑一根轴是必要的。 另外,在几乎所有组件中提供至少两个平行支撑点很重要。 如果每根传动轴没有被提供两个支撑点,传动轴将被允许在单个支撑点上轻微上下摆动并且它将让传动轴更难转动。 传动轴支撑的机器人组件越重,提供这两个支撑点越重要。 有许多可用零件来提供这些支撑。

传动轴

可用于支撑1/8"方轴的零件包括:

  • 轴承座是有一列三孔的塑料零件,它将支撑一根轴在一个孔中并允许螺丝和螺母或连接铆钉被用于安装在剩下的孔中。 轴承座在设计插入金属件方孔的那一侧有塑料柱脚。 如果这些柱脚缺失,轴承座应当被丢弃,因为轴承座在压力下会松动。 轴承座设计于让所有三个孔由金属结构件支持。
  • 轴承块是塑料枕块,它允许一根轴在其安装的金属结构件的上方,下方,或这一侧偏移。 轴承块非单独售卖。 它们可以在轴承块&锁板合装中买到。
  • 单脚轴承片带六角螺母固定座是快速组装塑料轴承。 固定座的一端包含一个柱脚,其尺寸和形状可以牢固的插入金属结构件的方孔中。 固定座的中心孔形状和槽孔可以牢固的装入一个六角螺母,允许#8-32螺丝无需扳手来固定住螺母即可拧紧。 固定座的另一端有一个让传动轴通过的孔。 单脚六角螺母固定座设计于通过金属结构件支持。

高强度轴套

唯一可用于支撑高强度传动轴的零件是高强度轴套。 这些塑料零件类似于轴承座,除了中心孔尺寸是适合1/4"传动轴通过。 高强度轴套可通过选择一个长度恰好被夹在安装到两块金属结构件之间的两个轴承之间的高强度传动轴来使用。 但是,在这个配置中,传动轴将不能穿过金属结构件并且将智能通过轴承的塑料支撑,当在压力下放置时可能失败。 否则,需要钻一个足够大的自定义的孔穿过金属结构件,来允许高强度传动轴在被插入穿过轴承和金属件以后自由转动。 高强度轴套设计于让所有三个孔由金属结构件支持。

轴承座 轴承块 单脚六角螺母固定座 高强度轴套
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两支撑点示例

一支撑点(差) 两支撑点(好) 两支撑点(好)
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捕获传动轴

传动轴需要被捕获以便让轴自由转动并且不从组件中滑出。 另外,零件传动轴将要转动的零件需要被捕获和/或固定到轴上以便它们和轴一起转动。

有一些捕获1/8"传动轴的零件选项。 当捕获一根插入电机插孔的传动轴时,固定一个轴箍在一个方向很重要,以便它碰到电机对面的结构部件。 这将固定的保持传动轴在电机上。 固定传动轴上的车轮,齿轮,和链轮不至于来回滑动也很重要。 做这个的一种方法是固定一个轴箍到轴上部件的每一侧。 当轴箍被放到接触一个金属结构件或一个轴承时,放置一个垫圈到零件和部件之间可以减少摩擦力。

以下零件可被用于捕获1/8"传动轴:

  • 夹紧轴箍是带有一个1/8"方孔并穿过其中心的圆柱体,该圆柱体有一个纵向分割并带有一个#8-32螺丝可以穿过的垂直螺丝孔,通过一个尼龙防松螺母固定。 这些轴箍设计于传动轴穿过其方孔然后#8-32螺丝被拧紧来夹住轴箍到传动轴上。 夹紧轴箍是用来捕获传动轴的最宽的零件,空间和轴的长度需要被设计到组件中以便适应这个宽度。
  • 橡胶轴箍是带有一个1/8"方形嵌入件并穿过其中心的薄圆柱体。 这些轴箍是设计于传动轴穿过其方孔然后轴箍通过施加的摩擦力来捕获传动轴。 橡胶轴箍是用于捕获传动轴的最薄零件,但是,它们没有像夹紧轴箍那样的一个夹紧螺丝施加压力到传动轴上,或者像轴箍那样一个定位螺丝被拧紧到轴上。
  • 轴箍是带有一个圆孔穿过其中心的金属圆柱体,尺寸使1/8"传动轴可以滑过圆孔。 在轴箍的侧面有一个垂直的#8-32螺纹孔,里面有一颗定位螺丝。 这些轴箍设计于让定位螺丝拧紧到轴上。 定位螺丝需要一把#5/64"六角扳手来拧紧。 轴箍上的#8-32螺纹孔允许移除定位螺丝,然后替换成一颗#8-32螺丝或一个#8-32连接器。 这些替换件可以引导出一些创造性组件。 如果拧的过紧,轴箍上的定位螺丝会在轴上造成毛刺。 如果发生这种情况,在传动轴重新使用之前应该用锉刀磨平毛刺。
  • 高强度轴箍是唯一可用于捕获高强度传动轴的零件,除非传动轴如上所述夹在两个被金属结构件支撑的轴承之间而捕获。 高强度轴箍几乎如塑料夹紧轴箍相同,除了中心是一个1/4"方孔穿过它。
夹紧轴箍 橡胶轴箍 轴箍 高强度轴箍
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固定部件到传动轴上

另一类捕获传动轴是固定一个部件到轴上以便它和轴一起转动。 许多部件可以被轻松固定到轴上,因为他们有一个模制的方孔或如上所述带有一个方孔的金属插销。 当一个金属部件需要被固定到一根轴上时,需要一个额外的零件。 对于1/8"传动轴这些零件包括:

  • 传动轴锁条是一个有两个尺寸适合#8-32螺丝和连接螺母来安装锁板到一个金属部件的末端孔,以及三个1/8"方孔,可允许一根轴被插入中间方孔使得轴来驱动金属部件转动的金属板。 注意,中心方孔两侧的两个方孔可被用于已停产的1/4"金属件。
  • 锁板是一块有两个尺寸适合#8-32螺丝和连接螺母来安装锁板到一个金属部件的末端孔,以及在中心有一个带有一个1/8"方孔的嵌入件,可允许轴被插入穿过方孔使得轴来驱动金属部件转动的塑料板。 金属嵌入件被插入到塑料板的槽孔中,该槽孔有一个棘轮齿设计,允许金属嵌入件被移除然后已一个不同的方孔位置重新插入。 锁板安装到金属部件上是必须的,以便它和金属嵌入件一侧与金属件齐平,否则传动轴会把金属嵌入件从锁板的槽孔推出从而释放传动轴上的金属部件。 锁板非单独售卖。 他们可以在轴承块&锁板合装中买到。 在极端压力下塑料锁板比金属驱动锁片更易失效。

在编写此文时,VEX 没有针对高强度传动轴的锁板。 但是,可以在金属结构部件钻穿一个自定义的孔,一个带安装孔的高强度齿轮或高强度链轮可被安装到金属件上。 然后,高强度传动轴可被插入穿过金属部件和齿轮/链轮。 安装的齿轮/链轮就像一个锁板允许传动轴来驱动金属部件转动。 如果有专用的工具适用,用拉刀将金属矩形块或金属条上的方孔扩大为1/4"的方孔,来为高强度传动轴制作一个自定义的锁片。 目前,有一家售后市场供应商销售带有拉制到1/4"方孔的不同长度的金属条。

传动轴锁条 锁板 带1/4"方孔金属条
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传动轴捕获示例

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  1. 橡胶轴箍捕获传动轴防止它从电机驱动插孔滑出
  2. 两个橡胶轴箍捕获4"车轮防止它在轴上来回滑动
  3. 4"车轮上的方形金属插销固定车轮到传动轴上

自由转动组件

有一种情况,当一个齿轮,链轮,金属部件,或车轮不想要被固定到一根传动轴上时, 在这种情况下,部件(车轮或金属结构件)有安装孔并且被安装到一个齿轮或链轮驱动系统的从动或“输出”侧。 从动齿轮或从动链轮和车轮可以使用圆孔插销来允许它们在轴上自由转动,被安装到从动齿轮/链轮的车轮或金属部件将从主动(输入)齿轮或主动链轮和链条处转动,而不是通过插入它的轴。 自由转动组件在传动轴和组件上都没有额外的转动摩擦力。

一个自由转动组件的示例

自由转动组件

  1. 从动高强度齿轮和3.25车轮都有圆孔插销来允许它们在轴上自由转动。 3.25车轮被安装到高强度齿轮。
  2. 主动高强度齿轮有方形金属插入来将其固定到传动轴上,允许电机来驱动传动轴进而驱动齿轮,转动它。
  3. 传动轴不用和车轮组件一起转动。

机器人现实

支撑和捕获传动轴是组装一台机器人的一个重要方面。 不管是一个课堂游戏或是一项重要机器人竞赛中的一场淘汰赛,有许多事情和望着场地看到一个齿轮,车轮,或链轮从机器人上掉下来躺在地面或者推动机器人的遥控器并且什么事情也没发生,因为一根轴从一个电机上滑出一样令人沮丧。

安全风险:
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挤压点

确保手指,衣物,电缆,以及其他物体不会被移动部件夹住。

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