Worm Gear
Червячная передача с корректируемым передаточным отношением и потерями на трение
Библиотека
Simscape / Автомобильная трансмиссия / GearsSimscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы
Описание
Блок представляет вращательный механизм, который ограничивает две связанных оси автомобильной трансмиссии, червь (W) и механизм (G), чтобы вращаться вместе в фиксированном отношении, которое вы задаете. Можно выбрать, вращается ли механизм в положительном или отрицательном направлении. Правое вращение является положительным направлением. Если поток червя является правой рукой, ω W и ω G имеют тот же знак. Если поток червя является левой рукой, ω W и ω G имеют противоположные знаки.
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.
Модель червячной передачи
Переменные модели
| R WG | Передаточное отношение |
| ω W | Скорость вращения червя |
| ω G | Скорость вращения механизма |
| α | Нормальный угол давления |
| λ | Ведущий угол червя |
| L | Вывод червя |
| d | Диаметр подачи червя |
| τ G | Крутящий момент механизма |
| τ W | Закрутите на черве |
| Потеря τ | Закрутите потерю из-за запутывающего трения. Потеря зависит от КПД устройства и направления потока энергии. Чтобы избежать резкого изменения момента трения в ω G = 0, момент трения введен через гиперболическую функцию. |
| Франк τ | Установившееся значение момента трения в ω G → ∞. |
| k | Коэффициент трения |
| ηWG | Закрутите КПД передачи от червя к механизму |
| ηGW | Закрутите КПД передачи от механизма, чтобы собрать червей |
| p th | Порог степени |
[μ W μ G] | Вектор коэффициентов вязкого трения для червя и механизма |
Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение
Червячная передача налагает одно кинематическое ограничение на две связанных оси:
ω W = R WGωG.
Эти две степени свободы уменьшаются до одной независимой степени свободы. Соглашение пары механизма прямой передачи (1,2) = (W, G).
Передача крутящего момента:
R WGτW – τ G – потеря τ = 0,
с потерей τ = 0 в идеальном случае.
Неидеальное ограничение механизма
В неидеальном случае, потеря τ ≠ 0. Для общих факторов на неидеальном моделировании механизма смотрите Механизмы Модели с Потерями.
Геометрическое поверхностное трение контакта
В случае трения контакта η WG и η GW определяются:
Геометрия поточной обработки червячной передачи, заданная ведущим углом λ и нормальный угол давления α.
Поверхностный коэффициент трения контакта k.
η WG = (cosα – k · tanλ) / (cosα + k/tanλ),
η GW = (cosα – k/tanλ) / (cosα + k · tanλ).
Постоянные КПД
В постоянном случае трения вы задаете η WG и η GW, независимо от геометрических деталей.
И отрицательный КПД с автоблокировкой
η GW имеет два отличных режима, в зависимости от ведущего угла λ, разделенный точкой с автоблокировкой в который η GW = 0 и cosα = k/tanλ.
В режиме перестройки η GW> 0, и сила, действующая на гайку, может вращать винт.
В режиме с автоблокировкой η GW <0, и внешний крутящий момент должен быть применен к винту, чтобы выпустить в противном случае заблокированный механизм. Чем более отрицателен η GW, тем больше крутящий момент должен быть, чтобы выпустить механизм.
η WG традиционно положителен.
Поймать в сети КПД
η КПД сцепления между червем и механизмом полностью активен, только если переданная степень больше порога степени.
Если степень меньше порога, фактический КПД автоматически упорядочен к единице при нулевой скорости.
Вязкая сила трения
Коэффициент вязкого трения μ W управляет вязким моментом трения, испытанным червем от смазанных, неидеальных потоков механизма и вязких потерь подшипника. Вязкий момент трения на оси автомобильной трансмиссии червя является –μWωW. ω W является скоростью вращения червя относительно его монтирования.
Коэффициент вязкого трения μ G управляет вязким моментом трения, испытанным механизмом, в основном от вязких потерь подшипника. Вязкий момент трения на оси автомобильной трансмиссии механизма является –μGωG. ω G является скоростью вращения механизма относительно его монтирования.
Ограничения
Инерция механизма принята незначительная.
Механизмы обработаны как твердые компоненты.
Трение Кулона замедляет симуляцию. Смотрите Настраивают Точность Модели.
Порты
| Порт | Описание |
|---|---|
| W | Вращательный порт сохранения, представляющий компонент червя |
| G | Вращательный порт сохранения, представляющий компонент механизма |
| H | Тепловой порт сохранения для теплового моделирования |
Параметры
Основной
- Gear ratio
Передаточное отношение или коэффициент передачи RWG, определенный как отношение скорости вращения червя к скорости вращения механизма. Значением по умолчанию является
25.- Worm thread type
Выберите направленный смысл вращения механизма, соответствующего положительному вращению червя. Значением по умолчанию является
Right-hand. Если вы выбираетеLeft-hand, вращение червя в обычно присвоенном положительном направлении приводит к вращению механизма в отрицательном направлении.
Поймать в сети потери
Параметры для того, чтобы поймать в сети потери меняются в зависимости от выбранного варианта блока — это с тепловым портом для теплового моделирования или этого без теплового порта.
Вязкие потери
- Viscous friction coefficients at worm (W) and gear (G)
Вектор коэффициентов вязкого трения [μ W μ G], для червя и механизма, соответственно. Значением по умолчанию является
[0 0].Из выпадающего списка выберите модули. Значением по умолчанию являются ньютон-метры / (радианы/секунда) (
N*m/(rad/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 КПД компонента согласно вектору КПД, который вы задаете, влияя на запутывающий запуск или потери на трение. 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.