Worm Gear
Червячная передача с корректируемым передаточным отношением и потерями на трение
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.
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.
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 из коэффициентов вязкого трения для червя и механизма |
Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение
Червячная передача налагает одно кинематическое ограничение на две связанных оси:
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, | (2) |
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 контактаВ 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), | (3) |
| η GW = (cosα – k/tanλ) / (cosα + k · tanλ). | (4) |
Постоянные КПДВ постоянном случае трения вы задаете η WG и η GW, независимо от геометрических деталей.
И отрицательный КПД с автоблокировкойη 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.
Можно установить запутывающую модель трения потерь на:
No meshing losses - suitable for HIL simulation.
Constant efficiency, который является установкой трения по умолчанию для версий блока до R2020b.
Temperature-dependent efficiency, какая изменчивость моделей в КПД основного вала, вычисленных в Constant efficiency установка согласно предоставленной пользователями интерполяционной таблице. Установка температурной зависимости включает тепловой порт H сохранения. Этот порт получает тепловой поток в блок, который переводится в температуру блока согласно механизму Thermal mass.
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.
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
Сохранение
развернуть все
W — Червь
вращательное механическое устройство
Вращательный порт сохранения, представляющий крутящий момент червя и скорость вращения.
G — Механизм
вращательное механическое устройство
Вращательный порт сохранения, представляющий крутящий момент механизма и скорость вращения.
H — Дополнительный порт теплопередачи
поступательное механическое устройство
Тепловой порт сохранения для теплового моделирования.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите Friction model на также:
.
Параметры
развернуть все
Основной
Gear ratio — Отношение скоростей вращения
25
Передаточное отношение или коэффициент передачи RWG, определенный как отношение скорости вращения червя к скорости вращения механизма.
Worm thread type — Вращательная ориентация
Right-hand (значение по умолчанию) | Left-hand
Выберите 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
Friction model — Модель трения 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 червем и механизмом уменьшается трением.
Temperature-dependent efficiency — Передача крутящего момента определяется из предоставленных пользователями данных для КПД червячной передачи, КПД червя механизма и температуры.
Friction parametrization — Потери на трение от неидеала, запутывающего из потоков механизма
Friction coefficient and geometrical parameters (значение по умолчанию) | Efficiencies
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency.
Normal pressure angle — Распараллельте угол давления
17.5
Распараллельте угол давления α в нормальной плоскости. Значение должно быть больше нуля и меньше чем 90 градусов.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency и Friction parameterization к Friction coefficient and geometrical parameters.
Lead angle — Распараллельте спиральный угол
20
Распараллельте спиральный угол λ = arctan [L / (π d)], где:
Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency и Friction parameterization к Friction coefficient and geometrical parameters.
Friction coefficient — Распараллельте коэффициент трения
0.08
Безразмерный коэффициент нормального трения в потоке. Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency и Friction parameterization к Friction coefficient and geometrical parameters.
Worm-gear efficiency — КПД от червя к механизму
0.74
КПД η WG степени передает от червя механизму.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency и Friction parameterization к Efficiencies.
Gear-worm efficiency — КПД от механизма, чтобы собрать червей
0.65
КПД η GW степени передает от механизма до червя.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency и Friction parameterization к Efficiencies.
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 массивами Gear-worm efficiency и Worm-gear efficiency.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.
Worm-gear efficiency — Массив КПД червя к механизму
[0.75 0.7 0.65]
Массив КПД компонента с червем как драйвер — то есть, со степенью, текущей из червя к механизму. 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.
Gear-worm efficiency — Массив КПД связывать-червя
[0.5 0.45 0.4]
Массив КПД компонента с механизмом как драйвер — то есть, со степенью, текущей из механизма червю. 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.
Power threshold — Степень, ниже которой применяется числовое сглаживание
0.001
Порог степени, выше которого полный коэффициент полезного действия в действительности. Гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия между нулем в покое и текущим сетболом КПД.
Вязкие потери
Viscous friction coefficients at worm (W) and gear (G) — Жидкий динамический коэффициент трения
[0 0]
Вектор из коэффициентов вязкого трения [μ W
μ G], для червя и механизма, соответственно.
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
