Sun-Planet Worm Gear

Планетарная группа механизма поставщика услуг, планеты червя, и колес солнца с корректируемым передаточным отношением, собирает червей тип потока и потери на трение

  • Библиотека:
  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы / Планетарные Субкомпоненты

Описание

Блок Sun-Planet Worm Gear представляет две степени свободы планетарный механизм, созданный от поставщика услуг, солнца и механизмов планеты. Типом механизмы солнца и планеты пересечены спиральные цилиндрические механизмы, расположенные как передача червячной передачи, в которой механизм планеты является червем. Такие передачи используются в дифференциале типа 1 Торсена. При передаче степени механизм солнца может независимо вращаться червем (планета) механизм, или поставщиком услуг, или обоими.

Вы задаете фиксированное передаточное отношение, которое определяется как отношение скорости вращения червя к скорости вращения механизма солнца. Вы управляете направлением путем установки типа потока червя, левой или правой руки. Вращение правого червя в положительном направлении заставляет механизм солнца вращаться в положительном направлении также. Положительные направления механизма солнца и поставщика услуг являются тем же самым.

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры путем осушения дополнительного теплового порта. Чтобы осушить порт, в настройках Meshing Losses, устанавливают параметр Friction на Temperature-dependent efficiency.

Уравнения

Переменные

Переменные уравнения:

  • RWG является механизмом или передачей, отношение, определенное как отношение скорости вращения червя к скорости вращения механизма. Отношение положительно для правого червя и отрицания для левого червя.

  • ωS является скоростью вращения механизма солнца.

  • ωP является планетой (то есть, червь) скорость вращения.

  • ωC является скоростью вращения поставщика услуг.

  • ωSC является скоростью вращения солнца относительно поставщика услуг.

  • α является нормальным углом давления.

  • λ является ведущим углом червя.

  • L является выводом червя.

  • d является диаметром подачи червя.

  • τS является крутящим моментом, применился к валу солнца.

  • τP является крутящим моментом, применился к валу планеты.

  • τC является крутящим моментом, применился к валу поставщика услуг.

  • τ является потерей крутящего момента из-за запутывающего трения. Потеря зависит от КПД устройства и направления потока энергии. Чтобы избежать резкого изменения момента трения в ωS = 0, момент трения введен через гиперболическую функцию.

  • τinstfr является мгновенным значением момента трения, добавленного к модели, чтобы симулировать потери на трение.

  • τfr является установившимся значением момента трения.

  • k является коэффициентом трения.

  • ηWG является КПД для передачи степени червячной передачи.

  • ηGW является КПД для передачи степени червя механизма.

  • pth является порогом степени.

  • μSC является коэффициентом вязкого трения поставщика услуг солнца.

  • μWC является коэффициентом вязкого трения поставщика услуг червя.

Идеальные ограничения механизма и передаточное отношение

Червячная передача планеты солнца налагает одно кинематическое ограничение на три связанных оси:

ωS=ωPRWG+ωC

Механизм имеет две независимых степени свободы. Пара механизма (1,2) = (S, P).

Передача крутящего момента:

RWGτP+τSτloss= 0

τC= τS

В идеальном случае нет никакой потери крутящего момента, которая является τloss = 0.

Неидеальные ограничения механизма

В неидеальном случае, τloss ≠ 0. Для получения дополнительной информации смотрите Механизмы Модели с Потерями.

В неидеальном механизме скорость вращения и геометрические ограничения неизменны. Но переданный крутящий момент и степень уменьшаются:

  • Трение Кулона между потоком появляется на W и G, охарактеризованном коэффициентом трения k или постоянные КПД [ηWG, ηGW]

  • Вязкая связь карданных валов с подшипниками, параметризованными коэффициентами вязкого трения μSC и μWC

Поскольку передача включает червячную передачу, КПД отличаются для прямой и противоположной передачи степени. Следующая таблица показывает значение КПД для всех комбинаций передачи степени.

Управление валомУправляемый вал
ПланетаSunПоставщик услуг
Планетанет данныхηWGηWG
SunηGWнет данныхНикакая потеря
Поставщик услугηGWНикакая потерянет данных

Геометрическое поверхностное трение контакта

В случае трения контакта ηWG и ηGW определяются:

  • Геометрия поточной обработки червячной передачи, заданная ведущим углом λ и нормальный угол давления α.

  • Поверхностный коэффициент трения контакта k.

ηWG= (cosαk·tanλ)(cosα+ktanλ)

ηGW= (cosαktanλ)(cosα+k·tanα)

Постоянные КПД

В постоянном случае КПД вы задаете ηWG и ηGW, независимо от геометрических деталей.

И отрицательный КПД с автоблокировкой

Если вы устанавливаете КПД для противоположного потока энергии к отрицательной величине, обучать автоблокировке выставок. Степень не может быть передана от механизма солнца, чтобы собрать червей и от поставщика услуг, чтобы собрать червей, если некоторый крутящий момент не применяется к червю, чтобы выпустить обучение. В этом случае абсолютное значение КПД задает отношение, в котором выпущено обучение. Чем меньший обучать ведущий угол, тем меньший противоположный КПД.

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

Коэффициенты вязкого трения подшипников поставщика услуг червя и поставщика услуг солнца управляют вязким моментом трения, испытанным поставщиком услуг от смазанных, неидеальных потоков механизма. Для получения дополнительной информации смотрите Неидеальные Ограничения Механизма.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках (Simscape).

Зависимости

Переменные настройки отсоединены только, когда в настройках Meshing Losses параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent efficiency.

Ограничения и предположения

  • Инерция механизма принята незначительная.

  • Механизмы обработаны как твердые компоненты.

  • Трение Кулона замедляет симуляцию. Для получения дополнительной информации смотрите, Настраивают Точность Модели.

Порты

Сохранение

развернуть все

Вращательный порт сохранения сопоставлен с поставщиком услуг механизма планеты.

Вращательный порт сохранения сопоставлен с червячной передачей.

Вращательный порт сохранения сопоставлен с механизмом солнца.

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

Зависимости

Этот порт осушен, когда в настройках Meshing Losses параметр Friction устанавливается на Temperature-dependent efficiency.

Осушение этого порта также отсоединяет связанные параметры.

Параметры

развернуть все

Основной

Передаточное отношение или коэффициент передачи RWG, определенный как отношение скорости вращения червя к скорости вращения механизма. Это передаточное отношение должно быть строго положительным.

Направленный смысл вращения механизма, соответствующего положительному вращению червя. Если вы выбираете Left-hand, вращение червя в обычно присвоенном положительном направлении приводит к вращению механизма в отрицательном направлении.

Поймать в сети потери

Таблица показывает, как опции, которые вы выбираете для настроек Shaft, влияют на видимость других параметров в настройках Shaft. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Поймать в сети зависимости от параметра потерь

Поймать в сети потери, устанавливающие параметры и значения
Friction Model
No meshing losses - Suitable for HIL simulationConstant efficiencyTemperature-dependent efficiency
Friction parameterizationTemperature
Friction coefficient and geometrical parametersEfficiencies
Normal pressure angleWorm-gear efficiencyWorm-gear efficiency
Lead angleGear-worm efficiencyGear-worm efficiency
Friction coefficient
Power thresholdPower thresholdPower threshold

Модель Friction для блока:

  • No meshing losses - Suitable for HIL simulation — Запутывающий механизм идеален.

  • Constant efficiency — Передача крутящего момента между парами колеса механизма уменьшается постоянным КПД, η, таким что 0 <η ≤ 1.

  • Temperature-dependent efficiency — Передача крутящего момента между парами колеса механизма задана поиском по таблице на основе температуры.

Зависимости

Если этот параметр устанавливается на:

  • Constant efficiency — Отсоединены связанные параметры.

  • Temperature-dependent meshing losses — Отсоединены тепловой порт и связанные параметры.

Характеристика трения между потоками механизма:

  • Friction coefficient and geometrical parameters — Трение определяется трением контакта между поверхностями.

  • Efficiencies — Трение определяется постоянными КПД 0 <η <1.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда Friction model установлен в Constant efficiency

Для каждой опции отсоединены связанные параметры.

Распараллельте угол давления, α, в нормальной плоскости. Значение должно быть больше нуля и меньше чем 90 градусов.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда Friction model установлен в Constant efficiency, и Friction parameterization установлен в Friction coefficient and geometrical parameters

Распараллельте спиральный угол, λ = arctan [L / (π d)]. L является выводом червя, d является диаметром подачи червя. Это значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда Friction model установлен в Constant efficiency, и Friction parameterization установлен в Friction coefficient and geometrical parameters

Безразмерный коэффициент нормального трения в потоке. Должен быть больше нуля.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда Friction model установлен в Constant efficiency, и Friction parameterization установлен в Friction coefficient and geometrical parameters

Массив температур раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда Friction model установлен в Temperature-dependent efficiency.

Механический КПД, то есть, отношения выходной мощности к входной мощности, для потока энергии от червя к механизму, ηWG. Для Constant efficiency модель трения, задайте значение как скаляр. Для Temperature-dependent efficiency модель трения, задайте значение как массив. Блок использует значения массивов, чтобы создать 1D интерполяционную таблицу температурного КПД.

Каждый элемент массива значения является КПД при температуре соответствующего элемента в массиве Temperature. Число элементов в массиве Efficiency должно совпасть с числом элементов в массиве Temperature. Значение каждого элемента массива Efficiency должно быть больше 0 и меньше чем или равный 1.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда любое из этих условий соблюдают:

  • Friction model установлен в Constant efficiency, и Friction parameterization установлен в Efficiencies — В этом случае, задайте значение как скаляр.

  • Friction model установлен в Temperature-dependent efficiency — В этом случае задайте значение как массив.

Механический КПД, то есть, отношения выходной мощности к входной мощности, для потока энергии от механизма до червя, ηGW. Для Constant efficiency модель трения, задайте значение как скаляр. Для Temperature-dependent efficiency модель трения, задайте значение как массив. Блок использует значения массивов, чтобы создать 1D интерполяционную таблицу температурного КПД.

Каждый элемент массива значения является КПД при температуре соответствующего элемента в массиве Temperature. Число элементов в массиве Efficiency должно совпасть с числом элементов в массиве Temperature. Значение каждого элемента массива Efficiency должно быть больше 0 и меньше чем или равный 1.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда любое из этих условий соблюдают:

  • Friction model установлен в Constant efficiency, и Friction parameterization установлен в Efficiencies — В этом случае, задайте значение как скаляр.

  • Friction model установлен в Temperature-dependent efficiency — В этом случае задайте значение как массив.

Порог степени, pth, выше которого полный КПД в действительности. Ниже этого оценивает, гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия. Для модели без тепловых потерь функция понижает потери КПД, чтобы обнулить, когда никакая степень не передается. Для модели, которая рассматривает тепловые потери, функция сглаживает коэффициенты полезного действия между нулем в покое и значениями, введенными интерполяционными таблицами температурного КПД в порогах степени.

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда параметр Friction model устанавливается на Constant efficiency или Temperature-dependent efficiency.

Вязкие потери

Вектор коэффициентов вязкого трения [μWC μSC], для валов поставщика услуг червя и поставщика услуг солнца, соответственно.

Тепловой порт

Эти настройки отсоединены, когда в настройках Meshing Losses параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent efficiency.

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

Зависимости

Этот параметр отсоединен, когда в настройках Meshing Losses параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent efficiency.

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