Continuously Variable Transmission

Продвиньте пояс передача с плавкой регулировкой с независимым управлением радиусами

  • Библиотека:
  • Powertrain Blockset / Передача / Системы Передачи

  • Continuously Variable Transmission block

Описание

Блок Continuously Variable Transmission реализует передачу с плавкой регулировкой (CVT) пояса нажатия с независимым управлением радиусами. Используйте блок для проекта системы управления, соответствия трансмиссии и исследований экономии топлива. Можно сконфигурировать блок для внутреннего контроля или внешнего управления:

  • Внутренний — Входное направление и запросы отношения шкива

  • Внешний — Входное направление и запросы смещения шкива

Таблица суммирует кинематический шкив, сокращение скорости и динамические вычисления, сделанные блоком Continuously Variable Transmission.

ВычислениеКинематика шкиваПротивоположное и итоговое сокращение скоростиДинамика
Итоговое угловое отношение скорости
Крутящий момент пояса применился к вторичным и первичным шкивам  
Крутящий момент применился к вторичным и первичным шкивам  
Скорость вращения вторичных и первичных шкивов
Пояс и геометрия шкива  
Пояс линейная скорость  
Перенесите угол на вторичном и первичном шкиве  
Первичные и вторичные радиусы шкива  

Рисунок показывает вариатор CVT с двумя настройками. В первой настройке, которая иллюстрирует сокращение скорости, вариатор собирается уменьшить первичный радиус шкива и увеличить вторичный радиус шкива. Во второй настройке, которая иллюстрирует перегрузку, вариатор собирается увеличить первичный радиус шкива и уменьшить вторичный радиус шкива.

Кинематика шкива

Используя физические размерности системы, блок вычисляет первичные и вторичные положения вариатора, которые удовлетворяют запросу отношения шкива.

Фигура и уравнения обобщают геометрические зависимости.

Cdist=rpmax+rgap+rsec_maxL0=f(rpmax,rsmax,rpmin,rsmin,Cdist)ratiocommand=f(ratiorequest,ratiomax,ratiomin)rpri=f(r0,ratiocommand,Cdist)rsec=f(r0,ratiocommand,Cdist)xpri=f(r0,rpri,θwedge)xsec=f(r0,rsec,θwedge)

Уравнения используют эти переменные.

ratiorequest

Запрос передаточного отношения шкива

ratiocommand

Команда передаточного отношения шкива, на основе запроса и физических ограничений

rgap

Разорвите расстояние между шкивами вариатора

Cdist

Расстояние между центрами шкива вариатора

rpmax

Максимальный вариатор первичный радиус шкива

rsmax

Максимальный вариатор вторичный радиус шкива

rpmin

Минимальный вариатор первичный радиус шкива

rsmin

Минимальный вариатор вторичный радиус шкива

ro

Начальные радиусы шкива с передаточным отношением 1

Lo

Начальная длина пояса, следуя из спецификации вариатора

xpri

Вариатор первичное смещение шкива, следуя из запроса контроллера

xsec

Вариатор вторичное смещение шкива, следуя из запроса контроллера

rpri

Вариатор первичный радиус шкива, следуя из запроса контроллера

rsec

Вариатор вторичный радиус шкива, следуя из запроса контроллера

Θwedge

Угол клина вариатора

Φ

Угол пояса к контактной точке шкива

L

Длина пояса, следуя из положения вариатора

Противоположное и итоговое сокращение скорости

Вал входа CVT соединяется с планетарным набором механизма, который управляет первичным шкивом. Направление сдвига определяет входную инерцию механизма, КПД и передаточное отношение. Направление сдвига является отфильтрованным направлением, которым управляют:

DirshiftDir(s)=1τss+1

Для движения вперед (Dirshift=1):

Ni=1ηi=ηfwdJi=Jfwd

Для противоположного движения (Dirshift=1):

Ni=Nrevηi=ηrevJi=Jrev

Передаточное отношение и КПД определяют входную скорость карданного вала и закручивают, применился к первичному шкиву:

Tapp_pri=ηiNiTi

Блок уменьшает вторичную скорость шкива и примененный крутящий момент с помощью фиксированного передаточного отношения.

Tapp_sec=ToηoNoωo=ωsecNo

Итоговым передаточным отношением, без промаха, дают:

Nfinal=ωiωo=NiNorsecrpri

Уравнения используют эти переменные.

Ni

Введите планетарное передаточное отношение

Dir

Команда направления CVT

Dirshift

Направление раньше определяло планетарную инерцию, КПД и отношение

τs

Постоянная времени сдвига направления

ηfwd, ηrev

Вперед и КПД реверсора, соответственно

Jfwd, Jrev

Вперед и инерция реверсора, соответственно

Nrev

Отношение реверсора

Tapp_pri, Tapp_sec

Крутящий момент применился к первичным и вторичным шкивам, соответственно

Ti

Введите крутящий момент карданного вала

ωi, ωo

Скорость карданного вала ввода и вывода, соответственно

ωpri, ωsec

Первичная и вторичная скорость шкива, соответственно

Nfinal

Общее передаточное отношение без промахов

Динамика

Максимальный крутящий момент, который может передать CVT, зависит от трения между шкивами и поясом. Согласно Предсказанию Предела Фрикционного привода Металлического V-пояса, трение крутящего момента задано как:

Tfric(rp,μ)=2μFaxrpcos(ϑwedge)

Без макро-промаха тангенциальное ускорение шкива принято, чтобы быть равным ускорению пояса. Если крутящий момент достигает статического предела трения, пояс начинает уменьшаться, и шкив и ускорение пояса независимы. Во время промаха крутящий момент, переданный поясом, является функцией кинетического коэффициента трения. Во время перехода от промаха до нескользких условий пояс и тангенциальные скорости шкива равны.

Блок реализует эти уравнения для четырех различных условий промаха.

УсловиеУравнения

Пояс надевает и вторичные и первичные шкивы

(Jpri+Ji)ω˙pri=Tapp_pri-TBoP_pri-bpriωpriJsecω˙sec=Tapp_sec-TBoP_sec-bsecωsecmbv˙b=TBoP_prirpri+TBoP_secrsec-bbvbrpriωprivbrsecωsecvb

Пояс надевает только первичный шкив

(Jpri+Ji)ω˙pri=Tapp_pri-TBoP_pri-bpriωpri(mb+Jsecr2sec)v˙b=TBoP_prirpri+TBoP_secrsec-(bb+bsecr2sec)vbωsec=vbrsecrpriωprivbTBoP_pri=sgn(rpriωprivb)Tfric(rpri,μkin)|TBoP_sec|<Tfric(rsec,μstatic)

Пояс надевает только вторичный шкив

(mb+Jpri+Jir2pri)v˙b=Tapp_prirpri+TBoP_secrsec-(bb+bprir2pri)vbJsecω˙b=Tapp_sec+TBoP_sec-bsecωsecωpri=vbrprirsecωsecvbTBoP_sec=sgn(rsecωsecvb)Tfric(rsec,μkin)|TBoP_pri|<Tfric(rpri,μstatic)

Пояс не уменьшается

(mb+Jsecr2sec+Jpri+Jir2pri)v˙b=Tapp_prirpri+Tapp_secrsec-(bb+bsecr2sec+bprir2pri)vbωpri=vbrpriωsec=vbrsec|TBoP_pri|<Tfric(rpri,μstatic)|TBoP_sec|<Tfric(rsec,μstatic)

Подсуньте направление

PriSlipDir={0rpriωpri=vb1rpriωpri>vb1rpriωpri<vbSecSlipDir={0rsecωsec=vb1rsecωsec>vb1rsecωsec<vb

Уравнения используют эти переменные.

TBoP_pri, TBoP_sec

Крутящий момент пояса, действующий на первичные и вторичные шкивы, соответственно

Tapp_pri, Tapp_sec

Крутящий момент применился к первичным и вторичным шкивам, соответственно

Jpri, Jsec

Первичный и вторичный шкив вращательная инерция, соответственно

bpri, bsec

Первичный и вторичный шкив вращательное вязкое затухание, соответственно

Fax

Сила зажима шкива

μ

Коэффициент трения

μkin, μstatic

Коэффициент кинетического и статического трения

vb, аb

Линейная скорость и ускорение пояса, соответственно

mb

Общая масса пояса

rpri, rsec

Радиусы первичных и вторичных шкивов, соответственно

Φwrap

Перенесите угол пояса к контактной точке шкива

Φwrap_pri, Φwrap_sec

Первичный и вторичный шкив переносит углы, соответственно

Учет степени

Для учета степени блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеПеременнаяУравнения

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Степень передается между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают, вытекают из блока

PwrEng

Мощность двигателя

Peng

ωiTi
PwrDiffrntl

Дифференциальная степень

Pdiff

ωoTo

PwrNotTrnsfrd — Степень, пересекающая контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrBltLoss

Потери мощности промаха пояса

Pbltloss

(Jin+Jpri)ω˙priωpri+Jsecω˙secωsec+mbv˙bvb+bpriωpri2+bsecωsec2+bbvb2TapppriωpriTappsecωsec
PwrGearInLoss

Введите планетарную потерю механической энергии механизма

Pgrinloss

|ωiTiΤapp_priωpri|
PwrGearOutLoss

Выведите потерю механической энергии сокращения механизма

Pgroutloss

|ωoToΤapp_secωsec|

PwrDampLoss

Потеря затухания механического устройства

Pdamploss

bpriωpri2bsecωsec2bbvb2

PwrStored — Сохраненный тариф на энергоносители изменения

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

PwrStoredTrans

Изменение уровня во вращательной кинетической энергии

Pstr

(Jin+Jpri)ω˙priωpri+Jsecω˙secωsec+mbv˙bvb

Уравнения используют эти переменные.

Tapp_pri, Tapp_sec

Крутящий момент применился к первичным и вторичным шкивам, соответственно

Ti, To

Крутящий момент карданного вала ввода и вывода, соответственно

Jpri, Jsec

Первичный и вторичный шкив вращательная инерция, соответственно

bpri, bsec

Первичный и вторичный шкив вращательное вязкое затухание, соответственно

ωpri, ωsec

Первичная и вторичная скорость шкива, соответственно

ωi, ωo

Скорость карданного вала ввода и вывода, соответственно

vb, аb

Линейная скорость и ускорение пояса, соответственно

rpri, rsec

Радиусы первичных и вторичных шкивов, соответственно

Порты

Входные параметры

развернуть все

Запрос направления, Dirreq, управляя направлением. Блок фильтрует просьбу определить направление, передать или инвертировать. Dir равняется 1 для движения вперед. Dir равняется -1 для реверса.

Dir={1   когда Dirreq01  когда Dirreq<0

Запрос отношения шкива CVT, ratiorequest.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для параметра Control mode, выбирают Ideal integrated controller.

Вариатор первичное смещение шкива, xpri, в m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для параметра Control mode, выбирают External control.

Вариатор вторичное смещение шкива, xsec, в m.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для параметра Control mode, выбирают External control.

Внешний крутящий момент применился к входному карданному валу, Ti, в N · m.

Внешний крутящий момент применился к выходному карданному валу, To, в N · m.

Вывод

развернуть все

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блока.

СигналОписаниеПеременнаяМодули

EngTrq

Введите крутящий момент вала

Ti

DiffTrq

Выведите крутящий момент вала

To

EngSpd

Введите скорость вала

ωi

рад/с

DiffSpd

Выведите скорость вала

ωo

рад/с

PriRadius

Первичный радиус шкива

rpri

m

PriPhi

Первичный шкив переносит угол

Φpri

рад

SecRadius

Вторичный радиус шкива

rsec

m

SecPhi

Вторичный шкив переносит угол

Φsec

рад

BltLngthDelta

Изменитесь в длине пояса

ΔL

m

BltLngth

Длина пояса

L

m

BltLngthInit

Начальная длина пояса

Lo

m

BltOnPriTrq

Крутящий момент пояса, действующий на первичный шкив

TBoP_pri

BltOnSecTrq

Крутящий момент пояса, действующий на вторичный шкив

TBoP_sec

BltVel

Линейная скорость пояса

vb

m/s

PriAngVel

Первичная скорость шкива

ωpri

рад/с

SecAngVel

Вторичная скорость шкива

ωsec

рад/с

PriSlipDir

Первичный индикатор направления промаха шкива

PriSlipDir

Нет данных

SecSlipDir

Вторичный индикатор направления промаха шкива

SecSlipDir

Нет данных

TransSpdRatio

Общее передаточное отношение без промахов

Nfinal

Нет данных

PwrInfo

PwrTrnsfrd

PwrEng

Мощность двигателя

Peng

W
PwrDiffrntl

Дифференциальная степень

Pdiff

W
PwrNotTrnsfrdPwrBltLoss

Потери мощности промаха пояса

Pbltloss

W
PwrGearInLoss

Введите планетарную потерю механической энергии механизма

Pgrinloss

W
PwrGearOutLoss

Выведите потерю механической энергии сокращения механизма

Pgroutloss

W
PwrDampLoss

Потеря затухания механического устройства

Pdamploss

W
PwrStoredPwrStoredTrans

Изменение уровня во вращательной кинетической энергии

Pstr

W

Введите карданный вал угловая скорость, ωi, в рад/секунда.

Выведите карданный вал угловая скорость, ωo, в рад/секунда.

Параметры

развернуть все

Задайте метод управления, или внутренний или внешний.

Зависимости

Эта таблица суммирует порт и ввела настройки модели.

Режим управленияСоздает порты
Ideal integrated controller

PllyRatioReq

External control

PriDisp

SecDisp

Кинематика

Максимальный вариатор первичный радиус шкива, rpmax, в m.

Максимальный вариатор вторичный радиус шкива, rsmax, в m.

Минимальный вариатор первичный радиус шкива, rpmin, в m.

Минимальный вариатор вторичный радиус шкива, rsmin, в m.

Разрыв между вторичными и первичными шкивами, rgap, в m. Рисунок показывает геометрию шкива.

Угол клина вариатора, Θwedge, в градусе.

Динамика

Первичная инерция шкива, Jpri, в kg · м^2.

Вторичная инерция шкива, Jsec, в kg · м^2.

Первичный коэффициент демпфирования шкива, bpri, в N · m·.

Вторичный коэффициент демпфирования шкива, bsec, в N · m·.

Коэффициент демпфирования пояса, bb, в kg/s.

Статический коэффициент трения между поясом и первичным шкивом, μstatic, безразмерным.

Кинетический коэффициент трения между поясом и первичным шкивом, μkin, безразмерным.

Масса пояса, mb, в kg.

Сила зажима шкива, Fax, в N.

Противоположный и Выходное отношение

Передайте инерцию, Jfwd, в kg · м^2.

Противоположная инерция, Jrev, в kg · м^2.

Передайте КПД, ηfwd, безразмерный.

Противоположный КПД, ηrev, безразмерный.

Отношение реверсора, Nrev, безразмерный.

Переключите постоянную времени, τs, в s.

Выведите передаточное отношение, No, безразмерный.

Выведите КПД механизма, ηo, безразмерный.

Ссылки

[1] Ambekar, Ашок Г. Механизм и теория машины. Нью-Дели: Prentice Hall Индии, 2007.

[2] Бонсен, B. Оптимизация КПД CVT пояса нажатия вариатором подсовывает управление. Ph.D. Тезис. Технический университет Эйндховена, 2006.

[3] CVT, как это работает. CVT Новая Зеландия 2 010 Ltd, 10 февраля 2011. Сеть. 25 апреля 2016.

[4] Клаассен, T. W. G. L. CVT Empact: динамика и управление электромеханически приводимого в движение CVT. Ph.D. Тезис. Технический университет Эйндховена, 2007.

[5] Sakagami, K. Предсказание предела фрикционного привода металлического V-пояса. Варрендэйл, PA: международный журнал SAE механизмов 8 (3):1408-1416, 2015.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Введенный в R2017a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте