Блоки механизма повсеместны во вращающемся машинном оборудовании. Они появляются в связях и дисках, часто как зубчатые передачи, куда они передают крутящий момент в отношении или под углом между тем, чтобы двигать телами. Некоторые, как блоки реечной передачи, служат особому назначению, такому как преобразование между вращательными и переводными движениями.
Механизмы в автомобильном дифференциале
Кинематика механизмов в mesh является результатом того, что, в вычислительных терминах, алгебраических ограничениях между вращениями механизма. Зубы механизма не могут физически наложиться, и механизмы, в контактной точке, известной как точку подачи, должны переместиться с той же мгновенной линейной скоростью.
Ограничительные блоки механизма получают эффекты этих ограничений в модели. Блоки, найденные в библиотеке Gears and Couplings> Gears, включают:
Косоугольное Ограничение Механизма — Пара два механизма, обычно конические в поперечном сечении, с пересекающимися осями вращения, встречающимися под правильным или общим углом. Косоугольные блоки механизма распространены в ходовых частях винтокрыла, куда они передают крутящий момент между валами ротора, смонтированными под углом.
Общее Ограничение Механизма — Пара два механизма, обычно цилиндрические в поперечном сечении, с внутренними или внешними запутывающими и параллельными осями вращения. Общие блоки механизма появляются в автомобильных передачах, часто как планетарные зубчатые передачи, та степень передачи с механизма на колеса в предварительно установленных отношениях крутящего момента.
Установите в стойку и Ограничение Шестерни — Пара вращающаяся шестерня к стойке перевода с соответствующим направлением осей движения под прямым углом. Блоки реечной передачи распространены в системах рулевого управления с усилителем, где они преобразовывают вращение руля в перевод стержней связи, заставляя держащиеся руки и колеса поворачиваться.
Червь и Ограничение Механизма — Пара червь и механизм с непересекающимся направлением осей вращения под прямым углом. Блоки червя-и-механизма формируются, основа убила диски, встроенные в солнечные средства отслеживания, которые разработаны, чтобы следовать за солнцем и максимизировать интенсивность солнечного света, ударяющего массив солнечной батареи.
С топологической точки зрения форма блоков механизма закрыла кинематические цепочки или циклы. Простой цикл включает два или больше механизма — термин, использованный свободно здесь, чтобы включать червей, шестерни, и стойки — и фиксатор, чтобы содержать механизмы. Механизмы соединяются на одном конце фиксатору через соединения, и на другом конце друг другу посредством ограничения механизма.
Простой механизм кинематическая цепочка
Соединения задают степени свободы, доступные механизмам, прежде чем они будут принесены в mesh. Степени свободы кодируют типы движения, механизмы способны к и соответствующие оси движения. Ограничение механизма связывает механизмы так, чтобы они переместились, как будто в mesh в отношении скорости, определенном от механизма (подача), радиусы или зуб рассчитывают.
Топология более сложной модели возможна. В планетарной зубчатой передаче кольцевой механизм добавляет второй кинематический цикл в модель. Механизмы планеты, присоединенные к поставщику услуг, добавляют еще больше кинематических циклов. Однако, неважно, как уникальный блок механизма, модель должна по ее характеру включать по крайней мере один кинематический цикл.
Планетарный механизм кинематические циклы
Ограничения механизма вводят специальные ограничения для положений и ориентаций кадров связи механизма. Эти ограничения в дополнение к запутывающему ограничению, которое связывает движения механизмов о соответствующих осях вращения, и служите, чтобы гарантировать, что механизмы всегда располагаются в mesh. Например, блок Common Gear Constraint требует что:
Расстояние между z - оси быть равным расстоянию между центрами механизма.
Источник кадра последователя лежит на плоскости xy опорной рамы.
z - оси основы и последователя структурируют точку в том же направлении.
Ограничительные блоки механизма осуществляют ограничения блока, но во время образцового блока только, когда механизмы являются занявшими первое место в mesh. Если симуляция запускается, это - задача модели гарантировать, что размещение механизма все еще удовлетворяет требования блока. Ограничительные блоки механизма затем осуществляют запутывающее ограничение, но просто контролируют ограничения блока, чтобы гарантировать, что механизмы остаются в допустимой настройке.
Для примеров, показывающих, как правильно поместить кадры связи механизма с помощью Твердых блоков Преобразования, см.:
Ограничения механизма параметризованы с точки зрения размерностей круга подачи. Круг подачи является мнимым кругом, концентрическим с механизмом или червем и касательной к зубной контактной точке. У каждого механизма и червя есть круг подачи. Данные показывают круги подачи механизмов шпоры с внешним и запутывающим внутренним. Параметры R B и R F обозначают радиусы подачи механизма.
Можно аппроксимировать механизмы, червей и стойки с помощью стандартных твердых форм. Используйте цилиндры с радиусами, равными радиусам подачи для механизмов и червей. Можно использовать конусы для косоугольных механизмов и кирпичи для форм стойки. Данные показывают пример с конфигурациями механизма шпоры, уменьшаемыми до цилиндров. Если вы плохо знакомы с моделированием тел с помощью стандартных твердых форм, см. Модель Простая Ссылка.
Для более подробных конфигураций используйте форму тела General Extrusion. Эта форма позволяет вам задать имеющие зубы перекрестные частные формы механизмов и стоек. Блок Solid генерирует 3-D экструзии путем развертки поперечных сечений вдоль их нормальных осей. Данные показывают пример с конфигурациями механизма шпоры, смоделированными как общие экструзии. Для примера, показывающего, как смоделировать простое тело с формой тела General Extrusion, смотрите Экструзии Моделирования и Обороты.
Для точных конфигураций можно загрузить 3-D формы в Твердые блоки с помощью файлов STL или ШАГА. Необходимо получить ШАГ или файлы STL из внешних источников. Если у вас есть Модели CAD механизмов, червей и стоек, можно смочь экспортировать их на ШАГЕ или формате STL для использования в программном обеспечении Simscape™ Multibody™. Данные показывают пример с конфигурациями механизма шпоры, импортированными из Моделей CAD через файлы ШАГА.
Физические модели, предоставленные ограничительными блоками механизма, идеализированы. Трение механизма, инерция и обратная реакция проигнорированы. Вы добавляете вязкое затухание в валы механизма путем определения затухания коэффициентов в объединенных блоках, которые представляют соединения вала. Блоки соединения вала обычно располагаются между корпусами вала механизма и телом поставщика услуг механизма. Вы добавляете инерцию в механизмы путем моделирования корпусов механизма с помощью Тела, Инерции или Общих Переменных Массовых блоков.
