Rack & Pinion

Установите в стойку и свяжите механизм, связывающий поступательное и вращательное движение с корректируемым радиусом шестерни и потерями на трение

  • Библиотека:
  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы / Вращательный - Поступательный

  • Rack & Pinion block

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 RПередаточное отношение шестерни стойки
ω PСкорость вращения вала шестерни
v RПоступательная скорость стойки
r PЭффективный радиус шестерни
N PКоличество зубов на шестерне
x RУстановите зубной интервал в стойку
τ PСвяжите крутящий момент вала
F RУстановите силу в стойку
Потеря FСила общей суммы убытков
F CoulСила трения
ηЗакрутите КПД передачи
p thПорог степени
μ PКоэффициент вязкого трения для вала шестерни
μ RКоэффициент вязкого трения для движения стойки

Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение

Rack & Pinion налагает одно кинематическое ограничение на две связанных оси:

ω P = R RPvR.(1)

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 Rпотеря 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.

Зависимости

Переменные 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

ПортОписание
PВращательный порт сохранения, представляющий шестерню
RПоступательный порт сохранения, представляющий стойку
HТепловой 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

Метод параметризации стойки и механизма шестерни.

  • Pinion radius — Передаточное отношение задано эффективным радиусом шестерни.

  • Tooth parameters — Передаточное отношение задано количеством зубов на механизме шестерни и зубном интервале стойки.

Эффективный радиус шестерни r P. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterize by на Pinion radius.

Количество зубов на шестерне N P. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterize by на Tooth parameters.

Разрядка между зубами на стойке x R. Значение должно быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterize by на Tooth parameters.

Выберите, переводит ли ось стойки в положительном или отрицательном направлении, когда шестерня вращается в положительном направлении.

Поймать в сети потери

  • 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.

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.

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.

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.

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

Коэффициент вязкого трения μ P для вала шестерни.

Коэффициент вязкого трения μ R для движения стойки.

Тепловой порт

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

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™.

Введенный в R2011a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте