Circuit Cubes Getriebe-Guide: Übersetzungsverhältnisse und Geschwindigkeit verstehen

Kurze Antwort

Ein Circuit Cubes-Übersetzungsverhältnis ist einfach die Zähnezahl des antreibenden Zahnrads (Treiber) geteilt durch die Zähnezahl des angetriebenen Zahnrads (Abgetriebener). Ein 24-Zahnrad, das ein 12-Zahnrad antreibt, dreht das kleine Zahnrad etwa doppelt so schnell mit halber Drehkraft. Sie wollen Geschwindigkeit? Treiben Sie klein mit groß an. Sie wollen Zugkraft? Treiben Sie groß mit klein an.

Die meisten Circuit Cubes-Konstruktionen bewegen sich, weil ein Motor eine Welle dreht und diese Welle ein Zahnrad dreht. Ändern Sie, welches Zahnrad welches berührt, und derselbe Motor kann einen schweren Rover kriechen lassen oder einen leichten Ventilator schnell herumwirbeln. Diese Anleitung erklärt, wie Zahnräder in Circuit Cubes funktionieren, wie man ein Übersetzungsverhältnis liest und wie man Zahnräder Schritt für Schritt austauscht, um die Geschwindigkeit oder das Drehmoment zu erhalten, das Ihre Konstruktion benötigt.

Sie brauchen keine Mathematik jenseits einfacher Division und keine speziellen Werkzeuge. Ein Geared Motor Cube, eine Handvoll Zahnräder aus Bausteinen und ein paar Minuten Testen reichen aus, um den Unterschied zu spüren.

Wie Zahnräder in einem Circuit Cubes-Bauprojekt funktionieren

Ein Zahnrad ist ein Rad mit Zähnen. Wenn zwei Zahnräder ineinandergreifen, schieben sich die Zähne gegenseitig, sodass die Drehung des einen Zahnrads auf das nächste übertragen wird. Das Zahnrad, das mit der Energiequelle verbunden ist, ist das treibende Rad; das Zahnrad, das es dreht, ist das getriebene Rad. Jedes Paar ineinandergreifender Zahnräder verändert sowohl Geschwindigkeit als auch Drehkraft, und die Veränderung ist allein aus der Zähnezahl vorhersagbar.

Bei Circuit Cubes verbinden Zahnräder normalerweise eine Motorwelle mit einem Rad, einer Achse oder einem anderen Zahnrad. Der Geared Motor Cube enthält bereits eine interne Untersetzung: Sein Motor dreht mit mehr als 1,000 U/min, aber die kleinen Zahnräder auf der Welle reduzieren die Ausgangsdrehzahl auf etwa 75 U/min. Dieser Kompromiss senkt die Drehzahl und erhöht das Drehmoment, weshalb der Geared Motor Cube Räder und Zahnräder drehen kann, an denen ein nackter Schnellmotor scheitern würde.

• Antrieb = das Zahnrad, das mit dem Motor verbunden ist oder das vom vorherigen Zahnrad gedreht wird.
• Getrieben = das Zahnrad, das den Antrieb empfängt und das nächste Teil dreht.
• Wenn ein Getriebezug mehrere Paare hat, multiplizieren Sie die Übersetzungen jedes Paares für die Gesamtübersetzung.

Übersetzungsverhältnis ohne schwere Mathematik ablesen

Um das Übersetzungsverhältnis eines einzelnen Zahnradpaares zu ermitteln, teilen Sie die Zähnezahl des treibenden Zahnrads durch die Zähnezahl des getriebenen Zahnrads. Ein 24-zähniges Zahnrad, das ein 12-zähniges Zahnrad antreibt, ergibt 24 ÷ 12 = 2, oft geschrieben als 2:1. Das bedeutet, das getriebene Zahnrad dreht sich zweimal pro Umdrehung des treibenden Zahnrads, jedoch mit etwa halbem Drehmoment. Kehren Sie die Rollen um, erhalten Sie 12 ÷ 24 = 0.5, oder 1:2, was die Drehzahl halbiert und das Drehmoment verdoppelt.

Wenn Sie die Zähnezahl eines Zahnrads nicht kennen, zählen Sie die Zähne einmal und notieren Sie sie mit einem Marker oder einem kleinen Aufkleber auf dem Zahnrad. Diese eine Gewohnheit erspart Ihnen das erneute Zählen bei jedem Zusammenbau. Wenn ein Aufbau mehr als ein Paar verwendet, multiplizieren Sie die Verhältnisse: Ein 2:1-Paar gefolgt von einem 2:1-Paar ergibt eine Gesamtgeschwindigkeitssteigerung von 4:1 am letzten Zahnrad.

• Ein Übersetzungsverhältnis über 1 bedeutet, dass der Ausgang schneller dreht als der Eingang.
• Ein Übersetzungsverhältnis unter 1 bedeutet, dass der Ausgang langsamer dreht, aber stärker drückt.
• Ein Verhältnis von 1:1 ändert nur die Richtung, nicht die Drehzahl oder das Drehmoment.

Zahnräder wählen: Geschwindigkeit vs. Drehmoment

Für hohe Drehzahlen benötigt man ein großes Antriebsrad und ein kleines Abtriebsrad. Wenn Sie ein Zahnrad mit 24 Zähnen und eines mit 12 Zähnen haben, setzen Sie das Zahnrad mit 24 auf die Motorseite und das mit 12 auf die Rad- oder Lüfterseite. Der Ausgang dreht sich schnell – ideal für leichte Fahrzeuge, Kreisel und Lüfter, die wenig Widerstand bieten.

Für hohes Drehmoment gilt das Gegenteil: ein kleines Antriebsrad und ein großes Abtriebsrad. Setzen Sie das Zahnrad mit 12 auf die Motorseite und das mit 24 auf die Radseite. Der Ausgang dreht sich langsam, kann aber ein schwereres Chassis bewegen oder eine steilere Rampe erklimmen. Der Geared Motor Cube bietet bereits einen drehmomentfreundlichen Ausgangspunkt bei etwa 75 U/min. Das Hinzufügen eines kleinen-zu-großen Paares darauf ist eine gute Möglichkeit, etwas Träges in Bewegung zu setzen.

• Leicht und schnell: Großes Zahnrad treibt kleines Zahnrad.
• Schwer und stark: Kleines Zahnrad treibt großes Zahnrad an.
• Wenn ein Aufbau stockt oder quietscht, ohne sich zu bewegen, fügen Sie eine Untersetzung hinzu, bevor Sie die Motorleistung erhöhen.

Testen und Abstimmen des Getriebezugs

Bauen Sie das Zahnradpaar so, dass die Zähne vollständig, aber nicht zu fest ineinandergreifen. Zu locker und die Zähne springen unter Last; zu fest und die Zahnräder blockieren, was den Motor belastet und die Batterie schneller entlädt. Drehen Sie das angetriebene Zahnrad von Hand, bevor Sie es einschalten. Es sollte sich mit einem kleinen Spiel, dem winzigen Freiraum zwischen den Zähnen, gleichmäßig drehen.

Sobald es läuft, teste unter realer Last: auf dem Boden, mit den tatsächlichen Rädern, nicht in der Luft gehalten. Wenn der Aufbau langsamer ist als gewünscht, wechsle auf einen größeren Antrieb oder ein kleineres Abtriebsrad. Wenn es stockt, wechsle in die andere Richtung. Ändere jeweils nur ein Paar, damit du erkennst, was tatsächlich den Unterschied gemacht hat.

• Achte auf ein rhythmisches Klicken: Das bedeutet meist, dass Zähne überspringen.
• Ein heißer Motor oder eine schnell entladene Batterie deutet oft auf eine Blockierung hin, nicht auf einen schwachen Motor.
• Sortiere Ersatzzahnräder nach Zähnezahl, damit das Einstellen schnell geht.

Schritt für Schritt: Aufbau und Abstimmung eines Circuit Cubes Getriebezugs

1. Schritt 1: Entscheiden Sie zuerst: Geschwindigkeit oder Drehmoment? Notieren Sie das Ziel, bevor Sie die Zahnräder berühren. Ein leichter Lüfter oder ein schnelles Auto benötigt Geschwindigkeit; ein schwerer Rover oder ein Hebearm benötigt Drehmoment. Diese Wahl bestimmt, welches Zahnrad auf die Motorseite kommt. Kontrollpunkt: Wenn Sie das Ziel nicht in einem Satz formulieren können, wählen Sie Geschwindigkeit für leichte Bauten und Drehmoment für alles, was schieben oder klettern muss.
2. Schritt 2: Zählen Sie die Zähne und beschriften Sie Ihre Zahnräder: Zählen Sie die Zähne jedes Zahnrads, das Sie verwenden möchten, und notieren Sie die Anzahl auf dem Zahnrad. Dies müssen Sie nur einmal pro Zahnrad tun und die Übersetzungsberechnung wird sofort einfacher. Häufiger Fehler: Zahnzahlen nach Größe schätzen. Zwei ähnlich aussehende Zahnräder können um mehrere Zähne abweichen, was die Übersetzung stärker verändert als erwartet.
3. Schritt 3: Koppeln Sie das treibende und das getriebene Zahnrad korrekt: Drücken Sie die Zahnräder so zusammen, dass die Zähne vollständig überlappen, das Paar sich aber noch von Hand frei drehen lässt. Das treibende Zahnrad ist mit dem Motor oder der vorherigen Stufe verbunden. Kontrollpunkt: Drehen Sie das getriebene Zahnrad von Hand. Es sollte sich mit etwas Spiel gleichmäßig bewegen, nicht schleifen oder locker wackeln.
4. Schritt 4: Stellen Sie das Übersetzungsverhältnis für Ihr Ziel ein: Für Geschwindigkeit verwenden Sie einen größeren Antrieb und ein kleineres Abtriebsrad. Für Drehmoment verwenden Sie einen kleineren Antrieb und ein größeres Abtriebsrad. Wenn Sie mehr als ein Paar verwenden, multiplizieren Sie die Verhältnisse, um die Gesamtänderung zu erhalten. Häufiger Fehler: Stapeln von Geschwindigkeitspaaren bei einem schweren Aufbau. Es dreht schnell in der Luft und bleibt auf dem Boden stehen.
5. Schritt 5: Testen Sie unter realer Last: Führen Sie den Aufbau auf der Oberfläche und mit den Teilen aus, die er tatsächlich tragen wird. Beobachten Sie die Radgeschwindigkeit, achten Sie auf Rutschen und fühlen Sie, ob der Motor überlastet ist. Kontrollpunkt: Wenn er stockt, erhöhen Sie die Untersetzung (kleiner Antrieb, großes Abtriebsrad). Wenn er zu langsam ist, machen Sie das Gegenteil.
6. Schritt 6: Ändern Sie jeweils ein Paar: Tauschen Sie zwischen den Tests nur ein Zahnradpaar aus, damit Sie wissen, welche Änderung geholfen hat. Notieren Sie Zähnezahlen und Ergebnisse, damit ein guter Aufbau später leicht nachgebaut werden kann. Häufiger Fehler: Mehrere Zahnräder auf einmal zu wechseln und dann nicht zu wissen, welcher Tausch die Verbesserung oder den Stillstand verursacht hat.

Circuit Cubes Teile, die für die Übersetzung wichtig sind

• Getriebemotor-Würfel: Dieser Motor dreht intern mit mehr als 1,000 U/min, aber die kleinen Zahnräder an seiner Welle reduzieren die Ausgangsdrehzahl auf etwa 75 U/min für maximales Drehmoment. Er ist der natürliche Ausgangspunkt für drehmomentstarke Konstruktionen und bietet eine bekannte Basis, um die Übersetzung zu erhöhen oder zu verringern.
• Bluetooth-Upgrade-Kit: Das Set enthält einen Bluetooth Battery Cube, zwei Cubit-Motoren und insgesamt 36 Teile, darunter Zahnräder, Räder, Achsen, Bausteine und Verbindungskabel. Mit zwei Motoren und einer Zahnradauswahl können Sie Geschwindigkeits- und Drehmomentkonfigurationen nebeneinander testen, und die App-Steuerung erleichtert den Vergleich der Läufe, ohne jedes Mal den Schalter umbauen zu müssen.
• NO/NC-Schalterwürfel: In der NO-Position schließt das Drücken des Hebelarms den Stromkreis; in der NC-Position bleibt der Stromkreis geschlossen, bis Sie den Hebelarm drücken, um ihn zu öffnen. Eine vorhersehbare Ein-/Aus-Steuerung macht Getriebetests wiederholbar, sodass Sie beurteilen können, ob eine Änderung tatsächlich die Geschwindigkeit oder das Drehmoment verbessert hat.

Übersetzungsverhältnisse sind nur Vergleiche von Zähnezahlen, aber sie entscheiden, ob ein Circuit Cubes-Aufbau kraftvoll kriecht oder leicht und schnell dahinsaust. Starten Sie mit der ungefähren Drehzahl von 75 U/min des Getriebemotorwürfels, wählen Sie groß-treibt-klein für Geschwindigkeit oder klein-treibt-groß für Drehmoment, und testen Sie unter realer Last. Ändern Sie jeweils nur ein Paar, und Sie werden den Unterschied sofort spüren.