Rack & Pinion
Установите в стойку и свяжите механизм, связывающий переводное и вращательное движение с корректируемым радиусом шестерни и потерями трения
Библиотека
Simscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы / Вращательно-переводный
Описание
Блок Rack & Pinion представляет стойку и механизм шестерни, который преобразовывает между переводным и вращательным движением. Вращательно-переводный механизм ограничивает шестерню (P) и стойка (R) к, соответственно, вращайте и переведите вместе в фиксированном отношении, которое вы задаете. Можно выбрать, переводит ли ось стойки в положительном или отрицательном направлении, когда шестерня вращается в положительном направлении, при помощи параметра Rack direction.
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.
Модель механизма
Образцовые переменные
| RP R | Передаточное отношение шестерни стойки |
| ω P | Угловая скорость вала шестерни |
| v R | Переводная скорость стойки |
| r P | Эффективный радиус шестерни |
| N P | Количество зубов на шестерне |
| x R | Установите зубной интервал в стойку |
| τ P | Свяжите крутящий момент вала |
| F R | Установите силу в стойку |
| Потеря F | Сила общей суммы убытков |
| F Coul | Сила трения |
| η | Закрутите эффективность передачи |
| p th | Порог степени |
| μ P | Вязкий коэффициент трения для вала шестерни |
| μ R | Вязкий коэффициент трения для движения стойки |
Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение
Rack & Pinion налагает одно кинематическое ограничение на две связанных оси:
ω P = R RPvR.
Коэффициент передачи:
RP R = 1 / r P = ω P / v N = ± 2π / N PvR.
Эти две степени свободы уменьшаются до одной независимой степени свободы. Соглашение пары механизма прямой передачи (1,2) = (P, R).
Передача силы крутящего момента:
R RPτP + F R – потеря F = 0,
с потерей F = 0 в идеальном случае.
Неидеальное ограничение механизма
В неидеальном случае, потеря F ≠ 0. Для общих факторов на неидеальном моделировании механизма смотрите Образцовые Механизмы с Потерями.
В неидеальной паре стойки шестерни (P, R), угловая скорость и геометрические ограничения неизменны. Но переданный крутящий момент, сила и степень уменьшаются:
Кулоново трение между зубами появляется на P и R, охарактеризованном постоянной эффективностью η
Вязкая связь карданных валов с подшипниками, параметризованными вязкими коэффициентами трения μ
Поймать в сети эффективность
η эффективности сцепления между шестерней и стойкой полностью активен, только если переданная степень больше, чем порог степени.
Если степень является меньше, чем порог, фактическая эффективность автоматически упорядочена к единице в нулевой скорости.
Эффективность принята равная для обоих прямой и противоположный поток энергии.
Вязкая сила трения
Вязкие коэффициенты трения μ P и μ R управляют вязким крутящим моментом трения и обеспечивают испытанный стойкой и шестерней от смазанных, неидеальных подшипников. Вязкий крутящий момент трения на оси шестерни является –μPωP. Вязкая сила трения на движении стойки является –μRvR.
Ограничения
Инерция механизма принята незначительная.
Механизмы обработаны как твердые компоненты.
Кулоново трение замедляет симуляцию. Смотрите Настраивают Точность Модели.
Порты
| Порт | Описание |
|---|---|
| P | Вращательный порт сохранения, представляющий шестерню |
| R | Переводный порт сохранения, представляющий стойку |
| H | Тепловой порт сохранения для моделирования теплопередачи |
P является вращательным портом сохранения. R является переводным портом сохранения. Они представляют шестерню и стойку, соответственно.
Параметры
Основной
- Parameterize by
Выберите, как параметризовать механизм шестерни и стойка. Значением по умолчанию является
Pinion radius.Pinion radius— Передаточное отношение задано эффективным радиусом шестерни.- Pinion radius
Эффективный радиус шестерни r P. Должно быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является
100.Из выпадающего списка выберите модули. Значением по умолчанию являются миллиметры (
mm).
Tooth parameters— Передаточное отношение задано количеством зубов на механизме шестерни и зубном интервале стойки. Если вы выбираете эту опцию, панель изменяется от ее значения по умолчанию.
- Rack direction
Выберите, переводит ли ось стойки в положительном или отрицательном направлении, когда шестерня вращается в положительном направлении. Значением по умолчанию является
Positive for positive pinion rotation.
Поймать в сети потери
Параметры для того, чтобы сцепиться и потери трения меняются в зависимости от выбранного варианта блока — один с тепловым портом для теплового моделирования и один без него.
Вязкие потери
- Pinion rotational viscous friction coefficient
Вязкий коэффициент трения μ P для вала шестерни. Значением по умолчанию является
0.Из выпадающего списка выберите модули. Значением по умолчанию являются ньютон-метры / (радианы/секунда) (
N*m/(rad/s)).- Rack translational viscous friction coefficient
Вязкий коэффициент трения μ R для движения стойки. Значением по умолчанию является
0.Из выпадающего списка выберите модули. Значением по умолчанию является ньютон / (метры/секунда) (
N/(m/s)).
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
50J/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
300K.
Симуляция в реальном времени
Аппаратно-программное моделирование
Для оптимальной производительности симуляции используйте Meshing Losses> настройка по умолчанию параметра Friction model, No meshing losses - Suitable for HIL simulation.