Harmonic Drive

Редуктор скорости высокого отношения на основе эластичной деформации эллиптического механизма

Библиотека

Передачи

Описание

Этот блок представляет компактное, высокое отношение, механизм сокращения скорости, который содержит три ключевых компонента:

Напрягите генератор волны
Эллиптический механизм
Круговой кольцевой механизм

Генератор волны деформации включает эллиптический разъем, соединяемый к мчавшемуся шарикоподшипнику. Это находится в эластичном металлическом механизме, деформируя его в небольшой эллиптический шаблон. Вращение эллиптического шаблона в корпусе механизма составляет волну деформации.

Эллиптически деформированный механизм затрагивает внутренние зубы фиксированного кругового кольцевого механизма незначительно большего диаметра. Запутывающий происходит одновременно в двух удлиненных концах эллиптического механизма. Этот проект удваивает зубы в mesh, повышая способность крутящего момента системы приводов.

Во время нормального функционирования основной вал управляет генератором волны деформации. Эллиптический разъем вращается свободно в эластичном металлическом механизме, распространяя волну деформации об оси вращения механизма. Эта волна деформации заставляет эллиптические зубы механизма затрагивать внутренние зубы кругового кольцевого механизма прогрессивно.

Внутреннее запутывающее между этими двумя механизмами заставляет эллиптическую ось механизма вращаться в противоречии с эллиптической волной деформации. Для каждого по часовой стрелке вращение, которое генератор волны деформации завершает, эллиптическая ось механизма, вращается против часовой стрелки небольшим количеством.

Большие отношения сокращения являются результатом почти равных зубных чисел механизма. Эффективное отношение сокращения механизма:

$r = \frac{n_{E}}{n_{C} - n_{E}},$

где:

r является отношением сокращения механизма.
n _C является зубным количеством кругового кольцевого механизма.
n _E является зубным количеством деформируемого эллиптического механизма.

Дополнительные параметры вычисляют потери мощности из-за механизма запутывающее и вязкое трение. Блок Simple Gear обеспечивает основу этого блока. Для получения дополнительной информации смотрите Простой Механизм.

Тепловое моделирование

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры через дополнительный тепловой порт сохранения. По умолчанию тепловой порт скрыт. Чтобы осушить 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.

Порты

Порт	Описание
B	Сохранение вращательного порта, представляющего основной вал
F	Сохранение вращательного порта, представляющего вал последователя

Параметры

Основной

Number of teeth on elliptical gear: Общее количество зубов, высовывающихся исходящий от эллиптического периметра механизма. Этот номер должен быть немного меньшим, чем количество зубов на круговом кольцевом механизме. Отношение двух зубных чисел механизма задает относительные скорости вращения валов последователя и основы. Значением по умолчанию является 100.
Number of teeth on circular gear: Количество зубов, высовывающихся внутрь от кругового кольцевого периметра механизма. Этот номер должен быть немного больше, чем количество зубов на эллиптическом механизме. Отношение двух зубных чисел механизма задает относительные скорости вращения валов последователя и основы. Значением по умолчанию является 102.

Поймать в сети потери

Параметры для того, чтобы поймать в сети потери меняются в зависимости от выбранного варианта блока — один с тепловым портом для теплового моделирования и один без него.

Без теплового порта

Friction model

Список моделей 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. Выбирание этой опции отсоединяет дополнительные параметры.
Постоянный КПД
Efficiency
Закрутите КПД передачи (η) между валами последователя и основой. Этот параметр обратно пропорционален запутывающим потерям мощности. Значения могут лежать в диапазоне от 0 к 1. Значением по умолчанию является 0.95.
Follower power threshold
Абсолютное значение степени вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности. Гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия от нуля когда в покое к полному значению КПД в пороге степени.
Как инструкция, порог степени должен быть ниже, чем ожидаемая степень, переданная в процессе моделирования. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери КПД. Очень низкие значения могут, однако, повысить вычислительную стоимость симуляции. Значением по умолчанию является 0.001 W.
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. Выбирание этой опции отсоединяет дополнительные параметры.
Зависимый загрузкой КПД
Input shaft torque at no load
Крутящий момент привода (_{неактивный} τ) действующий на входной вал в нерабочем режиме, например, когда передача крутящего момента в выходной вал равняется нулю. Для ненулевых значений входная мощность в нерабочем режиме полностью рассеивается из-за запутывающих потерь. Значением по умолчанию является 0.1 N*m.
Nominal output torque
Выведите крутящий момент (τ _F), в котором можно нормировать зависимый загрузкой КПД. Значением по умолчанию является 5 N*m.
Efficiency at nominal output torque
Закрутите КПД передачи (η) в номинальном выходном крутящем моменте. Значения КПД должны упасть в интервале [0, 1]. Большие значения КПД соответствуют большей передаче крутящего момента между валами ввода и вывода. Значением по умолчанию является 0.95.
Follower angular velocity threshold
Абсолютное значение угловой скорости вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности (ω _F). Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия одному, понижая потери КПД, чтобы обнулить когда в покое.
Как инструкция, порог скорости вращения должен быть ниже, чем ожидаемая скорость вращения в процессе моделирования. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери КПД. Очень низкие значения могут, однако, повысить вычислительную стоимость симуляции.
Значением по умолчанию является 0.01 rad/s.

С тепловым портом

Friction model

Выбор модели для представления трения. Модель может включить температуру и загрузить зависимости трения или только температурную зависимость. Настройкой по умолчанию является Temperature-dependent efficiency.

Temperature

Массив температур раньше создавал интерполяционную таблицу КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Температурный массив должен быть одного размера с массивом КПД в температурно-зависимых моделях. Это должно быть одного размера с одной строкой матрицы КПД в температуре и загрузить зависимые модели. Массивом по умолчанию является [280 300 320] K.

Load at elliptical gear

Массив загрузок эллиптического механизма раньше создавал 2D интерполяционную таблицу температурного КПД загрузки для температуры и загружал зависимые модели КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Массив загрузки должен быть одного размера с отдельным столбцом матрицы КПД. Массивом по умолчанию является [1 5 10] N*m.

Efficiency

Массив КПД раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД для температурно-зависимых моделей КПД. Элементы массива являются КПД при температурах в массиве Temperature. Эти два массива должны быть одного размера.

Этот параметр появляется только, когда вы выбираете температурно-зависимую модель трения. Массивом по умолчанию является [0.95 0.9 0.85].

Efficiency matrix

Матрица КПД компонента раньше создавала 2D интерполяционную таблицу температурного КПД загрузки. Элементы матрицы являются КПД при температурах в массиве Temperature и при загрузках в массиве Load at elliptical gear.

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

Этот параметр появляется только, когда вы выбираете температуру и загружаете зависимую модель КПД. Матрицей по умолчанию является [ 0.85 0.8 0.75; 0.95 0.9 0.85; 0.85 0.8 0.7 ].

Follower power threshold

Видимый, только если вы выбираете Temperature-dependent efficiency как модель трения. Абсолютное значение степени вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности. Гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия между нулем когда в покое и значением, введенным интерполяционной таблицей температурного КПД когда в пороге степени. Значением по умолчанию является 0.001 W.

Follower angular velocity threshold

Видимый, только если вы выбираете Temperature and load-dependent efficiency как модель трения. Абсолютное значение угловой скорости вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия одному, понижая потери КПД, чтобы обнулить когда в покое. Значением по умолчанию является 0.01 rad/s.

Вязкие потери

Viscous friction coefficients at base (B) and follower (F): Двухэлементный массив с коэффициентами вязкого трения в действительности в основе и валах последователя. Массив по умолчанию, [0 0] N*m/(rad/s), соответствует нулевым вязким потерям.

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 50 J/K.
Initial temperature: Температура компонента в начале симуляции. Начальная температура изменяет КПД компонента согласно вектору КПД, который вы задаете, влияя на запутывающий запуск или потери на трение. Значением по умолчанию является 300 K.

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.

Документация

Harmonic Drive

Библиотека

Описание

Тепловое моделирование

Порты

Параметры

Основной

Поймать в сети потери

Вязкие потери

Тепловой порт

Симуляция в реальном времени

Аппаратно-программное моделирование

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки Simscape

Темы

Введенный в R2014a

Документация Simscape Driveline

Поддержка

Документация

Harmonic Drive

Библиотека

Описание

Тепловое моделирование

Порты

Параметры

Основной

Поймать в сети потери

Вязкие потери

Тепловой порт

Симуляция в реальном времени

Аппаратно-программное моделирование

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Блоки Simscape

Темы

Введенный в R2014a

Документация Simscape Driveline

Поддержка

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