Differential

Механизм механизма, который позволяет управляемым валам вращаться на различных скоростях

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы

  • Differential block

Описание

Блок Differential представляет механизм механизма, который позволяет управляемым валам вращаться на различных скоростях. Дифференциалы распространены в автомобилях, где они позволяют различным колесам вращаться на различных скоростях при движении на повороте. Порты D, S1 и S2 представляют продольный карданный вал и валы механизма солнца дифференциала, соответственно. Любой из валов может управлять другими двумя.

Блок моделирует дифференциальный механизм как структурное компонентно-ориентированное на Simple Gear и блоках Simscape™ Driveline™ Sun-Planet Bevel. Фигура демонстрирует эквивалентную блок-схему для блока Differential.

Чтобы увеличить точность модели механизма, задайте свойства, такие как инерция механизма, запутывающие потери и вязкие потери. По умолчанию инерция механизма и вязкие потери приняты, чтобы быть незначительными. Блок позволяет вам задать инерцию поставщика услуг механизма и внутренних механизмов планеты. Чтобы смоделировать инерцию внешних механизмов, соедините Simscape блоки Inertia с портами D, S1 и S2.

Тепловое моделирование

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры путем включения дополнительного теплового порта. Чтобы включить порт, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Уравнения

Идеальные ограничения механизма и передаточные отношения

Дифференциал налагает одно кинематическое ограничение на три связанных оси, такие что

ωS1−ωS2,

где:

  • ωS1 является скоростью вала механизма солнца 1.

  • ωS2 является скоростью вала механизма солнца 2.

Отрицательные величины подразумевают, что дифференциал оставляют средней линии. Эти три степени свободы уменьшают до двух независимых степеней свободы. Пары механизма (1,2) = (S, S) и (C, D). C является поставщиком услуг.

Сумма боковых движений является преобразованным продольным движением. Различие движений стороны, ωS1−ωS2, независимо от продольного движения. Общее движение боковых валов является суперпозицией этих двух независимых степеней свободы, которые имеют это физическое значение:

  • Продольная степень свободы эквивалентна двум боковым валам, вращающимся при той же скорости вращения, ωS1=ωS2, и в фиксированном отношении относительно продольного вала.

  • Дифференциальная степень свободы эквивалентна хранению продольного ведущего заблокированного вала, ωD=0, где ωD является скоростью ведущего вала, в то время как боковые валы вращаются друг относительно друга в противоположных направлениях, ωS1=−ωS2.

Боковые крутящие моменты оси ограничиваются продольным крутящим моментом оси, таким образом, что сетевой поток энергии суммирует, чтобы обнулить:

ωS1τS1+ωS2τS2+ωDτD−Ploss=0,

где:

  • τS1 и τS2 являются крутящими моментами вдоль боковых осей.

  • τD является продольным крутящим моментом.

  • Ploss является потерями мощности.

Когда кинематические ограничения и ограничения степени объединены, идеальные выражения случая

gDτD=2(ωS1τS1+ωS2τS2)ωS1+ωS2,

где gD является передаточным отношением для продольного карданного вала.

Идеальные основные ограничения

Эффективное ограничение блока Differential состоит из двух подограничений механизма скоса планеты солнца.

  • Первое подограничение происходит из-за связи двух скосов планеты солнца, связывает с поставщиком услуг:

    ωS1−ωCωS2−ωC=−gSP2gSP1,

    где gSP1 и gSP2 являются передаточными отношениями для механизмов планеты солнца.

  • Второе подограничение происходит из-за связи поставщика услуг к продольному карданному валу:

    ωD=−gDωC.

Передаточные отношения планеты солнца базовых механизмов скоса планеты солнца, в терминах радиусов, r, механизмов планеты солнца:

gSP1=rS1rP1

gSP2=rS2rP2

Блок Differential реализован с gSP1=gSP2=1, отъезд gD, свободного настраивать.

Неидеальные ограничения механизма и потери

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

Допущения и ограничения

  • Механизмы приняты, чтобы быть твердыми.

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

Порты

Сохранение

развернуть все

Вращательный порт сохранения механического устройства сопоставлен с продольным карданным валом.

Вращательный порт сохранения, сопоставленный с механизмом солнца 1.

Вращательный порт сохранения, сопоставленный с механизмом солнца 2.

Тепловой порт сохранения сопоставлен с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на КПД механической передачи путем изменения температур механизма.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Параметры

развернуть все

Основной

Местоположение конического механизма короны относительно средней линии блока механизма.

Фиксированное отношение, gD, поставщика услуг связывают с продольными вращениями механизма карданного вала, как задано количеством зубов механизма поставщика услуг, разделенных на количество зубов механизма карданного вала. Это передаточное отношение должно строго быть больше 0.

Поймать в сети потери

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.

Вектор из крутящего момента передает КПД, [ηSS, ηCD], с управления на управляемый механизм солнца и от поставщика услуг к продольному карданному валу, соответственно. Векторные элементы должны быть в области значений (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency.

Вектор из температур раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД. Векторные элементы должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Вектор из отношений выхода к входной мощности, которые описывают поток энергии от ведущего солнца, связывает с управляемым механизмом солнца, ηSS. Блок использует значения, чтобы создать 1D интерполяционную таблицу температурного КПД.

Каждым элементом является КПД, который относится к температуре в векторе Temperature. Длина вектора должна быть равна длине вектора Temperature. Каждый элемент в векторе должен быть в области значений (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Вектор из отношений выхода к входной мощности, которые описывают поток энергии от поставщика услуг к карданному валу, ηCD. Блок использует значения, чтобы создать 1D интерполяционную таблицу температурного КПД.

Каждым элементом является КПД, который относится к температуре в векторе Temperature. Длина вектора должна быть равна длине вектора Temperature. Каждый элемент в векторе должен быть в области значений (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Вектор из порогов степени, pth, для поставщика услуг солнца и продольного преобразования регистра карданного вала [pS, pD], соответственно. Полная потеря КПД применяется выше этих значений. Ниже этих значений гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия.

Когда вы устанавливаете Friction model на Constant efficiency, блок понижает потери КПД, чтобы обнулить, когда никакая степень не передается. Когда вы устанавливаете Friction model на Temperature-dependent efficiency, блок сглаживает коэффициенты полезного действия между нулем когда в покое и значениями, введенными интерполяционными таблицами температурного КПД в порогах степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Constant efficiency или Temperature-dependent efficiency.

Вязкие потери

Вектор из коэффициентов вязкого трения, [μS μD], для механизмов связывать-поставщика-услуг солнца и продольных движений механизма карданного вала к преобразованию регистра, соответственно.

Инерция

Модель Inertia для блока:

  • Off — Инерция механизма модели.

  • On — Пропустите инерцию механизма.

Момент инерции поставщика услуг механизма планеты. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Inertia на On.

Момент инерции объединенных механизмов планеты. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Inertia на On.

Тепловой порт

Чтобы включить эти настройки, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Тепловая энергия, требуемая изменить температуру компонента одним температурным модулем. Чем больше количество тепла, тем более стойкий компонент к изменению температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Блокируйте температуру в начале симуляции. Начальная температура устанавливает начальные КПД компонента согласно их соответствующим векторам КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на Temperature-dependent efficiency.

Больше о

развернуть все

Расширенные возможности

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

Смотрите также

| |

Темы

Введенный в R2011a

Документация Simscape Driveline

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте