Муфта собаки

Сожмите с имеющими зубы пластинами, которые участвуют, когда зубы пластины становятся запутанными

Библиотека

Simscape / Автомобильная трансмиссия / Муфты

Описание

Этот блок представляет нескользкую муфту, механическое устройство, которое полагается на положительное участие взаимосвязанных зубов, чтобы передать крутящий момент между валами автомобильной трансмиссии. Муфта содержит три ключевых компонента:

Звонок
Концентратор
Переключите связь

Звонок и концентратор являются имеющими зубы компонентами. Звонок вращается с выходным валом, скользящим вдоль его продольной оси, чтобы затронуть или расцепить коаксиальный концентратор. Концентратор, который находится на переносе, окружающем тот же вал, может вращаться независимо, пока не занятый.

Обязательство происходит, когда имеющие зубы компоненты взаимно блокируются. После того, как занятый, звонок и концентратор вращаются вместе как модуль. Чтобы управлять обязательством, муфта собаки содержит связь сдвига, которая управляет положением звонка относительно концентратора.

Перемещение звонка к концентратору так, чтобы их зубная взаимная блокировка изменила состояние муфты на занятый. Зубное перекрытие должно превысить минимальное значение для обязательства. Перемещение звонка наоборот так, чтобы эти два зубных ряда больше не взаимно блокировались, возвращает состояние муфты к разъединенному.

Переводный порт S сохранения задает положение связи сдвига. Когда муфта полностью расцеплена, положение связи сдвига является нулем. Когда муфта полностью занята, положение связи сдвига равняется сумме зубной высоты и разрешению кольцевого концентратора полностью разъединенного состояния:

$z = h + z_{G a p},$

где:

z является положением связи сдвига.
h является зубной высотой.
_Разрыв z является разрешением кольцевого концентратора, когда расцеплено.

Данные показывают виды сбоку и виды спереди муфты собаки и некоторые ее следующие переменные.

Закрутите модели передачи

Блок Dog Clutch обеспечивает выбор двух моделей передачи крутящего момента.

Муфта сцепления аппроксимированная модель

Обработайте обязательство муфты как явление трения между звонком и концентратором. Эта модель игнорирует специальные эффекты, такие как обратная реакция, приближение, которое делает блок лучше удовлетворенным для линеаризации, симуляции фиксированного шага и симуляции оборудования в цикле (HIL). Блок Fundamental Friction Clutch обеспечивает основу модели.

В трении аппроксимированная модель муфта имеет три возможных настройки: разъединенный, занятый и заблокированный. Когда расцеплено, сила контакта между звонком и концентратором является нулем. Эта сила остается нуль, пока связь сдвига не достигает минимального положения для обязательства.

Когда зубное перекрытие кольцевого концентратора (h) превышает минимальное значение для обязательства, сила контакта между этими двумя компонентами начинает увеличиваться линейно с положением связи сдвига (z).

В полном включении сила контакта достигает своего максимального значения и состояния муфты, переключенного на заблокированный. В этом состоянии звонок и концентратор вращаются как модуль без промаха. Чтобы разблокировать муфту, переданный крутящий момент должен превысить максимальное позволенное значение, которое вы задаете.

Динамическая модель с обратной реакцией

Получите явления муфты, такие как обратная реакция, крутильное соответствие и силы контакта между звонком и сконцентрируйте зубы. Эта модель обеспечивает большую точность, чем приближение муфты сцепления.

В динамической модели муфта имеет две возможных настройки: расцепленный и занятый. Когда расцеплено, сила контакта между звонком и концентратором является нулем. Эта сила остается нуль, пока связь сдвига не достигает минимального положения для обязательства.

Когда зубное перекрытие кольцевого концентратора (h) превышает минимальное значение для обязательства, сила контакта ударяет промежуточный эти два компонента. Эта сила является суммой крутильной пружины и компонентов демпфера. Включая обратную реакцию между звонком и зубами концентратора:

$T_{C} = {\begin{matrix} - k_{R H} (ϕ - \frac{δ}{2}) - μ_{R} \cdot ω & ϕ > \frac{δ}{2} \\ 0 & - \frac{δ}{2} < ϕ < \frac{δ}{2} \\ - k_{R H} (ϕ + \frac{δ}{2}) - μ_{R} ω & ϕ < - \frac{δ}{2} \end{matrix},$

где:

k _RH является крутильной жесткостью связи кольцевого концентратора.
ϕ является относительным углом, об общей оси вращения, между звонком и концентратором.
δ является обратной реакцией между зубами концентратора и звонком.
ω является относительной угловой скоростью между звонком и концентратором. Эта переменная описывает, как быстро эти два компонента проскальзывают друг мимо друга.

Совместимые остановки конца ограничивают переводное движение связи сдвига муфты и звонка. Модель соответствия обрабатывает остановки конца как линейные наборы пружинного демпфера. Местоположение остановок конца зависит от относительного угла и угловой скорости между зубами концентратора и звонком:

Если зубы выравниваются, и относительная угловая скорость меньше, чем максимальное значение для обязательства муфты, местоположение остановки конца является суммой разрешения кольцевого концентратора, когда полностью расцеплено и зубной высоты. С остановкой конца в этом местоположении может участвовать муфта.
Если зубы не выравниваются, или относительная угловая скорость превышает максимальное значение для обязательства муфты, местоположение остановки конца собирается препятствовать тому, чтобы звонок затронул концентратор. Муфта остается разъединенной.

Переводное трение выступает против связи сдвига и кольцевого движения. Это трение является суммой кулоновых и вязких компонентов:

$F_{Z} = - k_{K} \cdot F_{N} \cdot \tanh (\frac{4 v}{v_{t h}}) - μ_{T} v,$

где:

F _Z является сетевой переводной силой трения, действующей на связь сдвига и звонок.
k _K является кинетическим коэффициентом трения между зубами концентратора и звонком.
F _N является нормальной силой между зубами концентратора и звонком.
v является переводной скоростью связи сдвига и звонка.
v _th является переводным скоростным порогом. Ниже этого порога гиперболическая функция тангенса сглаживает кулоновую силу трения, чтобы обнулить как связь сдвига, и кольцевая скорость имеет тенденцию обнулять.
μ _T является вязким коэффициентом затухания, действующим на связь сдвига и звонок.

Сожмите условия обязательства

Муфта участвует, когда она удовлетворяет набор геометрических и динамических условий. Эти условия задают значения, которые определенные переменные могут принять для обязательства муфты, чтобы произойти:

Минимальное положение, в котором могут участвовать звонок и концентратор,

$z = h_{0} + z_{G a p},$
где h ₀ является минимальным зубным перекрытием для обязательства муфты. Настройте этот параметр, чтобы минимизировать нестабильность обязательства, то есть, тенденцию муфты переключиться быстро между занятыми и разъединенными состояниями
Значение относительной угловой скорости между звонком и концентратором должно быть меньшим, чем максимальная скорость обязательства:

$| ω | < | ω_{\max} |,$
где ω _макс. является максимальным значением относительной угловой скорости, в которой может произойти обязательство.
При использовании муфты сцепления аппроксимированная модель происходит обязательство, только если передача крутящего момента между звонком и концентратором остается меньшей, чем максимальный переданный крутящий момент, который поддерживает муфта.
При использовании динамической модели с обратной реакцией происходит обязательство, только если относительное угловое положение звонка и зубов концентратора позволяет им взаимно блокироваться.

Вращательное рассеивание энергии

Когда пробуксовки сцепления под прикладным крутящим моментом, это рассеивает степень. Потери мощности равняются продукту промаха угловая скорость и крутящий момент контакта между звонком и концентратором:

$P_{l o s s} = ω \cdot T_{C},$

где:

_Потеря P является рассеянной степенью из-за скольжения.
T _C является кинетическим крутящим моментом контакта.

Переключите связь и тепловые варианты

Блок обеспечивает четыре варианта:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port
Physical signal position input
Physical signal position input and thermal port

Один из двух вариантов связи сдвига принимает вход положения через порт физического сигнала, другой через переводный порт сохранения. Чтобы смоделировать термальные эффекты, можно добавить тепловой порт в любой из вариантов связи сдвига.

Чтобы измениться от текущего варианта, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели и, под Simscape> Block choices, и выберите желаемый вариант. Изменение варианта изменяет порты и параметры.

Порты

S: Переводный порт сохранения или порт физического сигнала, который представляет связь сдвига. Тип порта зависит от варианта связи сдвига, который вы выбираете.
X: Порт физического сигнала для обнаружения положения муфты
T: Тепловой порт сохранения. Тепловой порт является дополнительным и является скрытым по умолчанию. Чтобы представить порт, выберите вариант, который включает тепловой порт.
R: Вращательный порт сохранения, который представляет звонок муфты
H: Вращательный порт сохранения, который представляет концентратор муфты

Тепловое моделирование

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры через дополнительный тепловой порт сохранения. По умолчанию тепловой порт скрыт. Чтобы представить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели и, из контекстного меню, выберите Simscape> Block choices. Выберите вариант, который включает тепловой порт. Задайте связанные тепловые параметры для компонента.

Параметры

Муфта

Если вы выбираете Physical signal position input или Mechanical port shift linkage как вариант для блока Dog Clutch, видимость параметра зависит от значения, которое вы выбираете для параметра Torque transmission model.

Закрутите модель передачи

Torque transmission model

Вычислительная среда для моделирования динамического поведения муфты собаки. Настройкой по умолчанию является Friction clutch approximation — Suitable for HIL and linearization.

Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization — Обязательство муфты модели как явление трения между звонком и концентратором. Эта модель, на основе блока Fundamental Friction Clutch, обеспечивает в вычислительном отношении эффективное приближение муфты собаки.
Приближение муфты сцепления
Maximum transmitted torque
Самый большой крутящий момент, который муфта может передать, соответствуя нескользкой занятой настройке. Если крутящий момент, переданный между звонком и концентратором, превышает это значение, эти два компонента начинают уменьшаться друг относительно друга. Этот крутящий момент определяет статический предел трения в приближении муфты сцепления. Значением по умолчанию является 1000 N*m.
Clutch teeth mean radius
Расстояние от звонка или концентратора центрируется к соответствующему зубному центру. Средний зубной радиус определяет нормальные силы контакта между звонком и зубами концентратора, учитывая крутящий момент передачи между этими двумя компонентами. Средний радиус больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 50 mm.
Dynamic with backlash — Обязательство муфты модели подробно, составляя такие явления как обратная реакция, крутильное соответствие и контакт обеспечивает между зубами концентратора и звонком. Выбор этой опции заставляет дополнительный Shift Linkage и параметры Initial Conditions появляться.
Динамический с обратной реакцией
Number of teeth
Общее количество зубов в звонке или концентраторе. Эти два компонента имеют равные зубные числа. Количество зубов больше, чем или равно одному. Значением по умолчанию является 6.
Rotational backlash
Допустимое угловое движение или игра, между звонком и зубами концентратора в занятой настройке муфты. Обратная реакция больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 10 deg.
Torsional stiffness
Линейный крутильный коэффициент жесткости в контакте взаимодействует через интерфейс между зубами концентратора и звонком. Этот коэффициент характеризует восстанавливающийся компонент силы контакта между этими двумя зубными рядами. Большие значения жесткости соответствуют большим силам контакта. Коэффициент жесткости больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 1e+7 N*m/rad.
Torsional damping
Линейный крутильный коэффициент затухания в контакте взаимодействует через интерфейс между зубами концентратора и звонком. Этот коэффициент характеризует диссипативный компонент силы контакта между этими двумя зубными рядами. Большие значения затухания соответствуют большему энергетическому рассеянию во время контакта. Коэффициент затухания больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 100 N*m / (rad/s).

При выборе теплового варианта для блока Dog Clutch, делает другие параметры Clutch видимыми.

Сожмите параметры для тепловых вариантов

Temperature vector

Задайте входные значения для температуры как вектор. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции обеспечьте по крайней мере два значения на размерность. Для сглаженной интерполяции обеспечьте по крайней мере три значения на размерность. Значения в векторе должны увеличиться слева направо. Значением по умолчанию является [280.0, 300.0, 320.0] K.

Maximum transmitted torque vector

Самый большой крутящий момент, который муфта может передать, соответствуя нескользкой занятой настройке, заданной как вектор. Если крутящий момент, переданный между звонком и концентратором, превышает это значение, эти два компонента начинают уменьшаться друг относительно друга. Этот крутящий момент определяет статический предел трения в приближении муфты сцепления. Вектор имеет то же число элементов как температурный вектор. Значением по умолчанию является [1000.0, 1050.0, 1000.0] N*m.

Interpolation method

Выберите один из этих методов интерполяции аппроксимировать выходное значение, когда входное значение будет между двумя последовательными узлами решетки:

Linear — Выберите это, значение по умолчанию, опция, чтобы получить лучшую производительность.
Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Extrapolation method

Выберите один из этих методов экстраполяции, чтобы определить выходное значение, когда входное значение будет вне области значений, заданной в списке аргументов:

Linear — Выберите это, значение по умолчанию, опция, чтобы произвести кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.
Самый близкий Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выходит за предел самой высокой точки в данных или ниже самой низкой точки в данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Clutch teeth mean radius

Расстояние от звонка или концентратора центрируется к соответствующему зубному центру. Средний зубной радиус определяет нормальные силы контакта между звонком и зубами концентратора, учитывая крутящий момент передачи между этими двумя компонентами. Средний радиус больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 50 mm.

Переключите связь

Tooth height

Расстояние между основой и гребнем зуба. Звонок и зубы концентратора совместно используют ту же высоту. Зубная высота и разрешение кольцевого концентратора, когда полностью расцеплено определяют максимальный промежуток перемещения связи сдвига. Зубная высота больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 10 mm.

Hard stop at back of shift linkage

Выбор переводного ограничивающего устройства движения. Выберите, остановить ли связь сдвига, когда полностью расцеплено. Опцией по умолчанию является Hard stop when fully disengaged.

Этот параметр только видим, если вы выбираете один из этих вариантов для блока:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port

Ring-hub clearance when disengaged

Максимум открывает разрыв между звонком и зубными гребнями концентратора вдоль оси перевода связи сдвига. Этот разрыв соответствует полностью разъединенному состоянию муфты. Зубная высота и разрешение кольцевого концентратора, когда полностью расцеплено определяют максимальный промежуток перемещения связи сдвига. Разрешение кольцевого концентратора больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 3 mm.

Ring stop stiffness

Линейный коэффициент жесткости кольцевой остановки конца. Этот коэффициент характеризует восстанавливающийся компонент силы контакта, которая сопротивляется переводному движению мимо остановок конца. Большие значения жесткости соответствуют большим силам контакта и меньшему соответствию остановки конца. Коэффициент жесткости больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 1e+6 N/m.

Этот параметр только видим, если вы выбираете один из этих вариантов для блока:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port

Ring stop damping

Линейный коэффициент затухания кольцевой остановки конца. Этот коэффициент характеризует диссипативный компонент силы контакта, которая сопротивляется переводному движению мимо остановок конца. Большие значения затухания соответствуют большему энергетическому рассеянию во время контакта. Коэффициент затухания больше, чем или равен нулю. Значением по умолчанию является 1000 N/(m/s).

Этот параметр только видим, если вы выбираете один из этих вариантов для блока:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port

Shift linkage viscous friction coefficient

Линейный коэффициент затухания, действующий на связь сдвига. Этот коэффициент характеризует диссипативную силу, которая сопротивляется движению связи сдвига из-за вязкого затухания. Большие содействующие значения соответствуют большему энергетическому рассеянию во время движения связи сдвига. Вязкий коэффициент трения больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 100 N/(m/s).

Этот параметр только видим, если вы выбираете один из этих вариантов для блока:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port

Tooth-tooth friction coefficient

Кинетический коэффициент трения в контакте взаимодействует через интерфейс между зубами концентратора и звонком. Этот коэффициент характеризует диссипативную силу, которая сопротивляется движению связи сдвига из-за контакта зуба-зуба во время обязательства/разъединения муфты.

Большие содействующие значения соответствуют большему энергетическому рассеянию во время движения связи сдвига. Коэффициент трения больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 0.05.

Этот параметр только видим, если вы выбираете вариант Mechanical port shift linkage для блока и устанавливаете параметр Torque transmission model на Dynamic with backlash.

Условия обязательства

Linkage travel direction

Направление связь сдвига должно переместиться в затронуть муфту. Выбор включает положительные и отрицательные смещения. Настройкой по умолчанию является Positive shift linkage displacement engages clutch.

Maximum engagement velocity

Относительная угловая скорость между звонком и концентратором, выше которого не может участвовать муфта. Максимальная скорость обязательства больше, чем нуль. Значением по умолчанию является inf (бесконечность) rad/s.

Этот параметр только видим, если вы выбираете один из этих вариантов для блока:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port

Tooth overlap to engage

Перекройте длину между звонком и сконцентрируйте зубы вдоль общей продольной оси, выше которой может участвовать муфта. Муфта остается разъединенной до зубного перекрытия, по крайней мере, этой длиной. Зубное перекрытие, чтобы участвовать больше, чем нуль. Значение по умолчанию является мм 3.

Начальные условия

Clutch Initial state

Сожмите настройку в начале симуляции. Опции включают:

Disengaged — Сожмите нулевой крутящий момент передач между звонком и концентратором. Disengaged является значением по умолчанию.
Engaged — Сожмите крутящий момент передач между звонком и концентратором.

Если вы выбираете Physical signal position input для варианта блока, этот параметр только видим, если вы устанавливаете параметр Torque transmission model на Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization.

Initial shift linkage position

Переключите положение связи в нуле времени симуляции. Значения между нулем и суммой разрешения кольцевого концентратора и зубного перекрытия, чтобы участвовать сопоставимы с разъединенной муфтой. Большие значения сопоставимы с занятой муфтой. Значение по умолчанию является мм 0.

Этот параметр только видим, если вы выбираете один из этих вариантов для блока:

Mechanical port shift linkage
Mechanical port shift linkage and thermal port

Initial ring-hub offset angle

Угол поворота между звонком и концентратором в нуле времени симуляции. Этот угол определяет, могут ли звонок и зубы концентратора взаимно блокироваться, и следовательно может ли муфта участвовать. Начальный угол смещения должен удовлетворить эти условия:

Если начальное состояние муфты расцеплено, начальный угол смещения должен упасть в области значений

$- \frac{180^{°}}{N} \leq ϕ_{0} \leq + \frac{180^{°}}{N},$
где N является количеством зубов, существующих в звонке или концентраторе. Эти два компонента содержат то же количество зубов.
Если начальное состояние муфты занято, начальный угол смещения должен упасть в области значений

$- \frac{δ}{2} \leq ϕ_{0} \leq + \frac{δ}{2},$
где δ является углом обратной реакции между зубами концентратора и звонком.

Значение по умолчанию является градусом 0.

Этот параметр только видим, если вы удовлетворяете оба из этих условий:

Для варианта блока выберите Mechanical port shift linkage или Physical signal position input
Установите параметр Torque transmission model на Dynamic with backlash.

Тепловой порт

Эти тепловые параметры только видимы, когда вы выбираете вариант блока, который включает тепловой порт.

Thermal mass: Тепловая энергия, требуемая изменить температуру компонента одной степенью. Чем больше количество тепла, тем более стойкий компонент к изменению температуры. Значением по умолчанию является 25 kJ/K.
Initial temperature: Температура компонента в начале симуляции. Начальная температура изменяет эффективность компонента согласно вектору эффективности, который вы задаете, влияя на запутывающий запуск или потери трения. Значением по умолчанию является 300 K.

Линеаризация и симуляция в реальном времени

Линеаризация

Чтобы оптимизировать вашу модель для линеаризации, используйте Clutch> настройка по умолчанию параметра Torque transmission model, Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization.

Аппаратно-программное моделирование

Для оптимальной производительности симуляции используйте Clutch> настройка по умолчанию параметра Torque transmission model, Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Блоки Simscape

Основная муфта сцепления | Загруженный контакт вращательное трение | Крутильный демпфер Spring

Документация

Муфта собаки

Библиотека

Описание

Закрутите модели передачи

Муфта сцепления аппроксимированная модель

Динамическая модель с обратной реакцией

Сожмите условия обязательства

Вращательное рассеивание энергии

Переключите связь и тепловые варианты

Порты

Тепловое моделирование

Параметры

Муфта

Переключите связь

Условия обязательства

Начальные условия

Тепловой порт

Линеаризация и симуляция в реальном времени

Линеаризация

Аппаратно-программное моделирование

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Блоки Simscape

Темы

Документация Simscape Driveline

Поддержка

Документация

Муфта собаки

Библиотека

Описание

Закрутите модели передачи

Муфта сцепления аппроксимированная модель

Динамическая модель с обратной реакцией

Сожмите условия обязательства

Вращательное рассеивание энергии

Переключите связь и тепловые варианты

Порты

Тепловое моделирование

Параметры

Муфта

Переключите связь

Условия обязательства

Начальные условия

Тепловой порт

Линеаризация и симуляция в реальном времени

Линеаризация

Аппаратно-программное моделирование

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Блоки Simscape

Темы

Документация Simscape Driveline

Поддержка

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.