Простой механизм

Простой механизм основы и колеса последователя с корректируемым передаточным отношением, потерями трения и инициированными отказами

  • Библиотека:
  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы

Описание

Блок Simple Gear представляет коробку передач, которая ограничивает связанные оси автомобильной трансмиссии основного механизма, B, и механизма последователя, F, к corotate с фиксированным отношением, которое вы задаете. Вы выбираете, вращается ли ось последователя в том же или противоположном направлении как основная ось. Если они вращаются в том же направлении, угловой скорости последователя, ωF и угловой скорости основы, ωB, имеют тот же знак. Если они вращаются в противоположных направлениях, ωF и ωB имеют противоположные знаки.

Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение

Кинематическое ограничение, которое блок Simple Gear налагает на две связанных оси,

rFωF=rBωB

где:

  • rF является радиусом механизма последователя.

  • ωF является угловой скоростью механизма последователя.

  • rB является радиусом основного механизма.

  • ωB является угловой скоростью основного механизма.

Основное последователем передаточное отношение

gFB=rFrB=NFNB

где:

  • NB является количеством зубов в основном механизме.

  • NBF является количеством зубов в механизме последователя.

Сокращение этих двух степеней свободы к одной независимой степени свободы приводит к уравнению передачи крутящего момента

gFBτB+τFτloss=0

где:

  • τB является входным крутящим моментом.

  • τF является выходным крутящим моментом.

  • τloss является потерей крутящего момента из-за трения.

Для идеального случая, τloss=0.

Неидеальное ограничение механизма и потери

В неидеальном случае, τloss0. Для общих факторов на неидеальном моделировании механизма смотрите Образцовые Механизмы с Потерями.

В неидеальной паре механизма (B, F), угловая скорость, радиусы механизма и зубные ограничения механизма неизменны. Но переданный крутящий момент и степень уменьшаются:

  • Кулоново трение между зубами появляется на механизмах B и F, охарактеризованный эффективностью, η

  • Вязкая связь карданных валов с подшипниками, параметризованными вязкими коэффициентами трения, μ

Постоянная эффективность

В постоянном случае эффективности η является постоянным, независимым от загрузки или переданной степени.

Зависимая загрузкой эффективность

В зависимом загрузкой случае эффективности η зависит от загрузки или степени, переданной через механизмы. Для любого потока энергии,

τCoul=gFBτidle+kτF

где:

  • τCoul является кулоновым зависимым крутящим моментом трения.

  • k является коэффициентом пропорциональности.

  • τidle является сетевым крутящим моментом, действующим на входной вал в нерабочем режиме.

Эффективность, η, связана с τCoul в стандарте, предыдущей форме, но становится зависящей от загрузки:

η=τFgFBτidle+(k+1)τF

Отказы

Если вы включаете отказы для блока, эффективность изменяется в ответ на одну или оба из этих триггеров:

  • Время симуляции — отказ происходит в требуемое время.

  • Поведение симуляции — отказ происходит в ответ на внешний триггер. Включение внешнего триггера отказа представляет порт T.

Если триггер отказа происходит для остатка от симуляции, блок использует неработающую эффективность одним из этих способов:

  • В течение вращения

  • Когда угол поворота в неработающей области значений, которую вы задаете

Можно программировать блок, чтобы выпустить дефектную ведомость как предупреждающее сообщение или сообщение об ошибке.

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры путем выбора теплового варианта блока. Выбор теплового варианта:

  • Представляет порт H, порт сохранения в тепловой области.

  • Включает параметр Thermal mass, который позволяет вам задавать способность компонента сопротивляться изменениям в температуре.

  • Включает параметр Initial Temperature, который позволяет вам устанавливать начальную температуру.

Чтобы выбрать тепловой вариант, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели и, из контекстного меню, выберите Simscape> Block choices. Выберите вариант, который включает тепловой порт.

Предположения

  • Инерция механизма принята незначительная.

  • Механизмы обработаны как твердые компоненты.

  • Кулоново трение замедляет симуляцию. Смотрите Настраивают Точность Модели.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала для внешнего триггера отказа.

Зависимости

Представлять порт T:

  1. Для Meshing Losses параметр Friction model, выберите Constant efficiency или Load-dependent efficiency.

  2. Для Faults параметр Enable faults, выберите On.

  3. Для Faults параметр Enable external fault trigger, выберите On.

  4. Нажмите OK или Apply.

Для получения информации о связанных зависимостях см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Сохранение

развернуть все

Вращательный порт сохранения механического устройства, сопоставленный с основой, или входом, валом.

Вращательный порт сохранения механического устройства, сопоставленный с последователем, или выводом, валом.

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на температуру механизма, и поэтому, эффективность механической передачи.

Зависимости

Тепловой порт сохранения является дополнительным и является скрытым по умолчанию. Чтобы представить порт, выберите вариант, который включает тепловой порт.

Выбор теплового варианта включает тепловые параметры. Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Параметры

развернуть все

Таблица зависимостей от параметра

Таблица показывает, как видимость некоторых параметров Meshing Losses и параметров Faults зависит от тепловой модели и опции, которую вы выбираете для других параметров. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Модель по умолчанию — Для нетепловых моделей, тепловой порт H не видим.Тепловая Модель — Для тепловых моделей, тепловой порт H видим.
Поймать в сети потериПоймать в сети потери

Модель Friction — Выбирает No meshing losses - Suitable for HIL simulation, Constant efficiency или Load-dependent efficiency

Модель Friction — Выбирает Temperature-dependent efficiency или Temperature and load-dependent efficiency

Никакие запутывающие потери - Подходящий для Программно-аппаратной симуляцииПостоянная эффективностьЗависимая загрузкой эффективностьТемпературно-зависимая эффективностьТемпературная и зависимая загрузкой эффективность

Эффективность

Введите крутящий момент вала ни при какой загрузке

Температура

Температура

Порог степени последователя

Номинальный выходной крутящий момент

Эффективность

Загрузите в основном механизме

 

Эффективность в номинальном выходном крутящем моменте

Порог степени последователя

Матрица эффективности

 

Последователь угловой скоростной порог

Последователь угловой скоростной порог

ОтказыОтказы

Включите отказы — Выбирают Off или On

'off'На

Неработающая эффективность

Включите внешний триггер отказа — Выбирают Off или On. Выбор On делает тепловой порт T видимым.

Включите временный триггер отказа — Выбирают Off или On

'off'На

Время симуляции для события отказа

Неработающая угловая область значений

Создание отчетов, когда отказ происходит — Выбирает None, или Warning или Error

Основной

Фиксированное отношение gFB оси последователя к основной оси. Передаточное отношение должно быть строго положительным.

Направление движения последователя (вывело) карданный вал относительно движения основы (вход) карданный вал.

Поймать в сети потери

Запутывающие параметры потерь зависят от тепловой модели. Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

(Нетепловые) запутывающие параметры потерь по умолчанию

Модели трения на различных уровнях точности для оценки потерь мощности из-за запутывающего.

  • No meshing losses - Suitable for HIL simulation — Пропустите трение между винтиками механизма. Запутывающий идеально.

  • Constant efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента постоянным коэффициентом полезного действия. Этот фактор падает в области значений 0 <η ≤ 1 и независим от загрузки.

  • Load-dependent efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента переменным коэффициентом полезного действия. Этот фактор падает в области значений 0 <η <1 и меняется в зависимости от загрузки крутящего момента.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете тепловую модель. Этот параметр влияет на видимость других параметров Meshing Losses и параметров Faults.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Закрутите эффективность передачи, η, между валами последователя и основой. Эффективность обратно пропорциональна запутывающим потерям мощности.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Friction model на Constant efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение степени вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия к 1, понижая потери эффективности для 0, когда никакая степень не передается.

Как инструкция, порог степени должен быть ниже, чем ожидаемая степень, переданная во время симуляции. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери эффективности. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Friction model на Constant efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Сетевой крутящий момент, τidle, действующий на входной вал в нерабочем режиме, то есть, когда передача крутящего момента в выходной вал равняется нулю. Для ненулевых значений входная мощность в нерабочем режиме полностью рассеивается из-за запутывающих потерь.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Friction model на Load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Выведите крутящий момент, τ F, в котором можно нормировать зависимую загрузкой эффективность.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Friction model на Load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Закрутите эффективность передачи, η, в номинальном выходном крутящем моменте. Большие значения эффективности соответствуют большей передаче крутящего момента между валами ввода и вывода.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Friction model на Load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение вала последователя угловая скорость, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности, ωF. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия одному, понижая потери эффективности, чтобы обнулить когда в покое.

Как инструкция, угловой скоростной порог должен быть ниже, чем ожидаемая угловая скорость во время симуляции. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери эффективности. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Friction model на Load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Тепловая модель, поймавшая в сети параметры потерь

Модели трения на различных уровнях точности для оценки потерь мощности из-за запутывающего. Блок включает температурные зависимости и может включить зависимости от загрузки.

Модели трения на различных уровнях точности для оценки потерь мощности из-за запутывающего.

  • Temperature-dependent efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента постоянным коэффициентом полезного действия, который зависит от температуры, но не рассматривает загрузку механизма. Этот фактор падает в области значений 0 <η ≤ 1 и независим от загрузки.

  • Load-dependent efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента переменным коэффициентом полезного действия, который зависит от температуры и загрузки. Этот фактор падает в области значений 0 <η <1 и меняется в зависимости от загрузки крутящего момента.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете тепловую модель. Этот параметр влияет на видимость других параметров Meshing Losses.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Массив температур раньше создавал интерполяционную таблицу эффективности. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Температурный массив должен быть одного размера как массив эффективности в температурно-зависимых моделях. Массив должен быть одного размера как одна строка матрицы эффективности в температуре и загрузить зависимые модели.

Зависимости

Этот параметр видим для тепловых моделей.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Массив эффективности раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурной эффективности для температурно-зависимых моделей эффективности. Значения массивов являются эффективностью при температурах в массиве Temperature. Число элементов должно совпасть с числом элементов в массиве Temperature.

Зависимости

Этот параметр видим для тепловых моделей, когда вы устанавливаете Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение степени вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности, pF. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия к 1, понижая потери эффективности для 0, когда никакая степень не передается.

Как инструкция, порог степени должен быть ниже, чем ожидаемая степень, переданная во время симуляции. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери эффективности. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

Этот параметр видим для тепловых моделей, когда вы устанавливаете Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Массив загрузок основного механизма раньше создавал 2D температурную интерполяционную таблицу эффективности загрузки для температуры и загружал зависимые модели эффективности. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Массив загрузки должен быть одного размера как отдельный столбец матрицы эффективности.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете тепловую модель и устанавливаете Friction model на Temperature and load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Матрица эффективности компонента раньше создавала 2D температурную интерполяционную таблицу эффективности загрузки. Элементы матрицы являются эффективностью при температурах, данных массивом Temperature и при загрузках, данных массивом Load at base gear.

Количество строк должно совпасть с числом элементов в массиве Temperature. Количество столбцов должно совпасть с числом элементов в массиве Load at base gear.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете тепловую модель и устанавливаете Friction model на Temperature and load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение вала последователя угловая скорость, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности, ωF. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия одному, понижая потери эффективности, чтобы обнулить когда в покое.

Как инструкция, угловой скоростной порог должен быть ниже, чем ожидаемая угловая скорость во время симуляции. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери эффективности. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

Этот параметр видим, когда вы выбираете тепловую модель и устанавливаете Friction model на Temperature and load-dependent efficiency.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Вязкие потери

Двухэлементный массив с вязкими коэффициентами трения в действительности в основе и валах последователя. Чтобы пропустить вязкие потери, используйте настройку по умолчанию, [0, 0].

Отказы

Для нетепловых моделей параметры Faults не видимы, когда вы устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

Включите внешне или временно инициированные отказы.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation. Этот параметр влияет на видимость других параметров Faults.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Эффективность, когда отказ инициирован.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation или когда вы устанавливаете параметр Enable faults на off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Опция, чтобы включить внешне инициированный отказ.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation или когда вы устанавливаете параметр Enable faults на off. Когда вы выбираете on для этого параметра, порт T представлен.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Опция, чтобы включить временно инициированный отказ.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation или когда вы устанавливаете параметр Enable faults на off. Когда вы выбираете on для этого параметра, параметр Simulation time for fault event становится видимым.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Время симуляции, которое инициировало временный отказ.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation, или когда вы устанавливаете параметр Enable faults на on и устанавливаете параметр Enable temporal fault trigger на off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Вращательная угловая область значений для неработающей эффективности. Для значения или множителей 2π рад, неработающая эффективность применима в течение вращения.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation или когда вы устанавливаете параметр Enable faults на off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Создание отчетов о настройке условию отказа.

Зависимости

Этот параметр не видим, когда вы выбираете нетепловую модель и устанавливаете Meshing Losses параметр Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation или когда вы устанавливаете параметр Enable faults на off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Тепловой порт

Тепловая энергия, требуемая изменить температуру компонента одной степенью. Чем больше количество тепла, тем более стойкий компонент к изменению температуры.

Зависимости

Выбор теплового варианта блока для параметра Block choice делает этот параметр видимым.

Температура при симуляции запускается.

Зависимости

Выбор теплового варианта блока для параметра Block choice делает этот параметр видимым.

Больше о

развернуть все

Расширенные возможности

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

Введенный в R2011a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте