Rack & Pinion
Установите в стойку и свяжите механизм, связывающий поступательное и вращательное движение с корректируемым радиусом шестерни и потерями на трение
Описание
Блок Rack & Pinion представляет стойку и механизм шестерни, который преобразует между поступательным и вращательным движением. Вращательно-поступательный механизм ограничивает шестерню (P) и стойка (R) к, соответственно, вращайте и переведите вместе в фиксированном отношении, которое вы задаете. Можно выбрать, переводит ли ось стойки в положительном или отрицательном направлении, когда шестерня вращается в положительном направлении, при помощи параметра Rack direction.
Переменные модели
| RP R | Передаточное отношение шестерни стойки |
| ω P | Скорость вращения вала шестерни |
| v R | Поступательная скорость стойки |
| r P | Эффективный радиус шестерни |
| N P | Количество зубов на шестерне |
| x R | Установите зубной интервал в стойку |
| τ P | Свяжите крутящий момент вала |
| F R | Установите силу в стойку |
| Потеря F | Сила общей суммы убытков |
| F Coul | Сила трения |
| η | Закрутите КПД передачи |
| p th | Порог степени |
| μ P | Коэффициент вязкого трения для вала шестерни |
| μ R | Коэффициент вязкого трения для движения стойки |
Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение
Rack & Pinion налагает одно кинематическое ограничение на две связанных оси:
Коэффициент передачи:
| RP R = 1 / r P = ω P / v N = ± 2π / N PvR. | (2) |
Эти две степени свободы уменьшаются до одной независимой степени свободы. Соглашение пары механизма прямой передачи (1,2) = (P, R).
Передача силы крутящего момента:
| R RPτP + F R – потеря F = 0, | (3) |
с потерей F = 0 в идеальном случае.
Неидеальное ограничение механизма
В неидеальном случае, потеря F ≠ 0. Для общих факторов на неидеальном моделировании механизма смотрите Механизмы Модели с Потерями.
В неидеальной паре стойки шестерни (P, R), скорость вращения и геометрические ограничения неизменны. Но переданный крутящий момент, сила и степень уменьшаются:
Трение Кулона между зубами появляется на P и R, охарактеризованном постоянным КПД η
Вязкая связь карданных валов с подшипниками, параметризованными коэффициентами вязкого трения μ
Поймать в сети КПД
η КПД сцепления между шестерней и стойкой полностью активен, только если переданная степень больше порога степени.
Если степень меньше порога, фактический КПД автоматически упорядочен к единице при нулевой скорости.
КПД принят равный для обоих прямой и противоположный поток энергии.
Вязкая сила трения
Коэффициенты вязкого трения μ P и μ R управляют вязким моментом трения и обеспечивают испытанный стойкой и шестерней от смазанных, неидеальных подшипников. Вязкий момент трения на оси шестерни является –μPωP. Вязкая сила трения на движении стойки является –μRvR.
Тепловая модель
Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры путем осушения дополнительного теплового порта. Чтобы осушить порт, во вкладке Meshing Losses, устанавливают параметр Friction model на Temperature-dependent efficiency.
Аппаратно-программное моделирование
Для оптимальной эффективности вашей симуляции в реальном времени, набор Friction model к No meshing losses - Suitable for HIL simulation на вкладке Meshing Losses.
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.
ЗависимостиПеременные настройки отсоединены только, когда в настройках Meshing Losses параметр Friction model устанавливается на Temperature-dependent efficiency.
Ограничения
Инерция механизма принята незначительная.
Механизмы обработаны как твердые компоненты.
Трение Кулона замедляет симуляцию. Для получения дополнительной информации смотрите, Настраивают Точность Модели.
Порты
| Порт | Описание |
|---|
| P | Вращательный порт сохранения, представляющий шестерню |
| R | Поступательный порт сохранения, представляющий стойку |
| H | Тепловой порт сохранения для моделирования теплопередачи |
P является вращательным портом сохранения. R является поступательным портом сохранения. Они представляют шестерню и стойку, соответственно.
Параметры
развернуть все
Основной
Parameterize by — Стойка и метод параметризации механизма
Pinion radius (значение по умолчанию) | Tooth parameters
Метод параметризации стойки и механизма шестерни.
Pinion radius — Свяжите эффективный радиус
100
Эффективный радиус шестерни r P. Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Parameterize by на Pinion radius.
Number of pinion teeth — Количество зубов шестерни
20
Количество зубов на шестерне N P. Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Parameterize by на Tooth parameters.
Rack tooth spacing — Пробел между стойкой и зубами
5
Разрядка между зубами на стойке x R. Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Parameterize by на Tooth parameters.
Rack direction — Установите вращательную ориентацию в стойку
Positive for positive pinion rotation (значение по умолчанию) | Negative for positive pinion rotation
Выберите, переводит ли ось стойки в положительном или отрицательном направлении, когда шестерня вращается в положительном направлении.
Поймать в сети потери
Friction model — Потери на трение от неидеала, запутывающего из потоков механизма
No meshing losses — Suitable for HIL simulation (значение по умолчанию) | Constant efficiency | Temperature-dependent efficiency
No meshing losses — Suitable for HIL simulation — Запутывающий механизм идеален.
Constant efficiency — Передача крутящего момента между стойкой и шестерней уменьшается трением.
Temperature-dependent efficiency — Передача крутящего момента определяется из предоставленных пользователями данных для КПД и температуры.
Efficiency — Закрутите КПД передачи
0.8
Закрутите КПД передачи η для запутывающего механизма шестерни стойки, который является тем же самым для прямых и противоположных потоков энергии. Должен быть больше нуля, но меньше, чем, или равный, один.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency.
Temperature — Массив для табличной параметризации КПД
[280 300 320]
Массив температур раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Температурный массив должен быть одного размера с массивом Efficiency.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.
Efficiency — Массив КПД
[0.95 0.9 0.85]
Массив КПД компонента раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД. Значения массивов являются КПД при температурах в массиве Temperature. Эти два массива должны быть одного размера.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.
Rack power threshold — Степень, ниже которой применяется числовое сглаживание
0.001
Порог степени, выше которого полный коэффициент полезного действия в действительности. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия, понижая потери КПД, чтобы обнулить, когда никакая степень не передается.
Вязкие потери
Pinion rotational viscous friction coefficient — Свяжите жидкий динамический коэффициент трения
0
Коэффициент вязкого трения μ P для вала шестерни.
Rack translational viscous friction coefficient — Числовая константа
0
Коэффициент вязкого трения μ R для движения стойки.
Тепловой порт
Thermal mass — Количество тепла
50
Тепловая энергия, требуемая изменить температуру компонента одной степенью. Чем больше количество тепла, тем более стойкий компонент к изменению температуры.
Initial temperature — Начальная температура
300
Температура компонента в начале симуляции. Начальная температура изменяет КПД компонента согласно вектору КПД, который вы задаете, влияя на запутывающий запуск или потери на трение.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Смотрите также
Блоки Simscape
Введенный в R2011a
