Simple Gear

Простой механизм основы и колеса последователя с корректируемым передаточным отношением, потерями на трение и инициированными отказами

  • Библиотека:
  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Механизмы

  • Simple Gear block

Описание

Блок Simple Gear представляет коробку передач, которая ограничивает связанные оси автомобильной трансмиссии основного механизма, B, и механизма последователя, F, к corotate с фиксированным отношением, которое вы задаете. Вы выбираете, вращается ли ось последователя в том же или противоположном направлении как основная ось. Если они вращаются в том же направлении, скорости вращения последователя, ωF и скорости вращения основы, ωB, имеют тот же знак. Если они вращаются в противоположных направлениях, ωF и ωB имеют противоположные знаки.

Идеальное ограничение механизма и передаточное отношение

Кинематическое ограничение, которое блок Simple Gear налагает на две связанных оси,

rFωF=rBωB

где:

  • rF является радиусом механизма последователя.

  • ωF является скоростью вращения механизма последователя.

  • rB является радиусом основного механизма.

  • ωB является скоростью вращения основного механизма.

Основное последователем передаточное отношение

gFB=rFrB=NFNB

где:

  • NB является количеством зубов в основном механизме.

  • NBF является количеством зубов в механизме последователя.

Сокращение этих двух степеней свободы к одной независимой степени свободы дает к уравнению передачи крутящего момента

gFBτB+τFτloss=0

где:

  • τB является входным крутящим моментом.

  • τF является выходным крутящим моментом.

  • τloss является потерей крутящего момента из-за трения.

Для идеального случая, τloss=0.

Неидеальное ограничение механизма и потери

В неидеальном случае, τloss0. Для общих факторов на неидеальном моделировании механизма смотрите Механизмы Модели с Потерями.

В неидеальной паре механизма (B, F), скорость вращения, радиусы механизма и зубные ограничения механизма неизменны. Но переданный крутящий момент и степень уменьшаются:

  • Трение Кулона между зубами появляется на механизмах B и F, охарактеризованный КПД, η

  • Вязкая связь карданных валов с подшипниками, параметризованными коэффициентами вязкого трения, μ

Постоянный КПД

В постоянном случае КПД η является постоянным, независимым от загрузки или переданной степени.

Зависимый загрузкой КПД

В зависимом загрузкой случае КПД η зависит от загрузки или степени, переданной через механизмы. Для любого потока энергии,

τCoul=gFBτidle+kτF

где:

  • τCoul является зависимым крутящим моментом трения Кулона.

  • k является коэффициентом пропорциональности.

  • τidle является крутящим моментом привода, действующим на входной вал в нерабочем режиме.

КПД, η, связан с τCoul в стандарте, предыдущей форме, но становится зависящим от загрузки:

η=τFgFBτidle+(k+1)τF

Отказы

Если вы включаете отказы для блока, КПД изменяется в ответ на один или оба из этих триггеров:

  • Время симуляции — отказ происходит в требуемое время.

  • Поведение симуляции — отказ происходит в ответ на внешний триггер. Включение внешнего триггера отказа отсоединяет порт T.

Если триггер отказа происходит для остатка от симуляции, блок использует неработающий КПД одним из этих способов:

  • В течение вращения

  • Когда угол поворота в неработающем диапазоне, который вы указываете

Можно программировать блок, чтобы выпустить дефектную ведомость как предупреждающее сообщение или сообщение об ошибке.

Тепловая модель

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

Кроме того, можно принять решение смоделировать КПД, который меняется в зависимости от загрузки и температуры установкой Friction model к Temperature and load-dependent efficiency. Выбор теплового варианта:

  • Отсоединяет порт H, порт сохранения в тепловой области.

  • Включает параметр Thermal mass, который позволяет вам задавать способность компонента сопротивляться изменениям в температуре.

  • Включает параметр Initial Temperature, который позволяет вам устанавливать начальную температуру.

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.

Предположения

  • Инерция механизма принята, чтобы быть незначительной.

  • Механизмы обработаны как твердые компоненты.

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

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала для внешнего триггера отказа.

Зависимости

Осушать порт T:

  1. На вкладке Meshing Losses, набор Friction model toConstant efficiency, Load-dependent efficiency, Temperature-dependent efficiency, или Temperature and load-dependent efficiency.

  2. На вкладке Faults:

    • Установите Enable faults на On.

    • Установите Enable external fault trigger на On.

  3. Нажмите OK или Apply.

Для получения информации о связанных зависимостях см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Сохранение

развернуть все

Вращательный порт сохранения механического устройства, сопоставленный с основой, или входом, валом.

Вращательный порт сохранения механического устройства, сопоставленный с последователем, или выходом, валом.

Тепловой порт сохранения сопоставлен с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на температуру механизма, и поэтому, КПД механической передачи.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Meshing Losses устанавливает Friction model на также:

  • Temperature-dependent efficiency

  • Temperature and load-dependent efficiency

Параметры

развернуть все

Таблица зависимостей от параметра

Таблица показывает, как видимость некоторых параметров Meshing Losses и параметров Faults зависит от тепловой модели и опции, которую вы выбираете для других параметров. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Модель по умолчанию — Для нетепловых моделей, тепловой порт H не отображается.Тепловая Модель — Для тепловых моделей, тепловой порт H отображается.
Поймать в сети потериПоймать в сети потери

Модель Friction — Выбирает No meshing losses - Suitable for HIL simulation, Constant efficiency, или Load-dependent efficiency

Модель Friction — Выбирает Temperature-dependent efficiency или Temperature and load-dependent efficiency

Никакие запутывающие потери - Подходящий для Программно-аппаратной симуляцииПостоянный КПДЗависимый загрузкой КПДТемпературно-зависимый КПДТемпературный и зависимый загрузкой КПД

Эффективность

Введите крутящий момент вала ни при какой загрузке

Температура

Температура

Порог степени последователя

Номинальный выходной крутящий момент

Эффективность

Загрузите в основном механизме

 

КПД в номинальном выходном крутящем моменте

Порог степени последователя

Матрица КПД

 

Порог скорости вращения последователя

Порог скорости вращения последователя

ОтказыОтказы

Включите отказы — Выбирают Off или On

OffOn

Неработающий КПД

Включите внешний триггер отказа — Выбирают Off или On. Выбор On делает тепловой порт T видимым.

Включите временный триггер отказа — Выбирают Off или On

OffOn

Время симуляции для события отказа

Неработающая угловая область значений

Создание отчетов, когда отказ происходит — Выбирает None, или Warning, или Error

Основной

Фиксированное отношение gFB оси последователя к основной оси. Передаточное отношение должно быть строго положительным.

Направление движения последователя (вывело) карданный вал относительно движения основы (вход) карданный вал.

Поймать в сети потери

Запутывающие параметры потерь зависят от тепловой модели. Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Модели трения на различных уровнях точности для оценки потерь мощности из-за запутывающего.

  • No meshing losses - Suitable for HIL simulation — Пропустите трение между винтиками механизма. Запутывающий идеально.

  • Constant efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента постоянным коэффициентом полезного действия. Этот фактор падает в области значений 0 <η ≤ 1 и независим от загрузки.

  • Load-dependent efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента переменным коэффициентом полезного действия. Этот фактор падает в области значений 0 <η <1 и меняется в зависимости от загрузки крутящего момента.

  • Temperature-dependent efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента постоянным коэффициентом полезного действия, который зависит от температуры, но не рассматривает загрузку механизма. Этот фактор падает в области значений 0 <η ≤ 1 и независим от загрузки. Передача крутящего момента определяется из предоставленных пользователями данных для КПД механизма и температуры.

  • Temperature and load-dependent efficiency — Уменьшайте передачу крутящего момента переменным коэффициентом полезного действия, который зависит от температуры и загрузки. Этот фактор падает в области значений 0 <η <1 и меняется в зависимости от загрузки крутящего момента. КПД передачи крутящего момента определяется из предоставленных пользователями данных для загрузки механизма и температуры.

Закрутите КПД передачи, η, между валами последователя и основой. КПД обратно пропорционален запутывающим потерям мощности.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение степени вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия к 1, понижая потери КПД для 0, когда никакая степень не передается.

Как инструкция, порог степени должен быть ниже, чем ожидаемая степень, переданная в процессе моделирования. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери КПД. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Крутящий момент привода, τidle, действующий на входной вал в нерабочем режиме, то есть, когда передача крутящего момента в выходной вал равняется нулю. Для ненулевых значений входная мощность в нерабочем режиме полностью рассеивается из-за запутывающих потерь.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Выведите крутящий момент, τ F, в котором можно нормировать зависимый загрузкой КПД.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Закрутите КПД передачи, η, в номинальном выходном крутящем моменте. Большие значения КПД соответствуют большей передаче крутящего момента между валами ввода и вывода.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение угловой скорости вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности, ωF. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия одному, понижая потери КПД, чтобы обнулить когда в покое.

Как инструкция, порог скорости вращения должен быть ниже, чем ожидаемая скорость вращения в процессе моделирования. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери КПД. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Массив температур раньше создавал интерполяционную таблицу КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Температурный массив должен быть одного размера с массивом КПД в температурно-зависимых моделях. Массив должен быть одного размера с одной строкой матрицы КПД в температуре и загрузить зависимые модели.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на также:

  • Temperature-dependent efficiency

  • Temperature and load-dependent efficiency

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Массив КПД раньше создавал 1D интерполяционную таблицу температурного КПД для температурно-зависимых моделей КПД. Значения массивов являются КПД при температурах в массиве Temperature. Число элементов должно совпасть с числом элементов в массиве Temperature.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение степени вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности, pF. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия к 1, понижая потери КПД для 0, когда никакая степень не передается.

Как инструкция, порог степени должен быть ниже, чем ожидаемая степень, переданная в процессе моделирования. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери КПД. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Массив загрузок основного механизма раньше создавал 2D температурную интерполяционную таблицу КПД загрузки для температуры и загружал зависимые модели КПД. Значения массивов должны увеличиться слева направо. Массив загрузки должен быть одного размера с отдельным столбцом матрицы КПД.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Матрица КПД компонента раньше создавала 2D температурную интерполяционную таблицу КПД загрузки. Элементы матрицы являются КПД при температурах, данных массивом Temperature и при загрузках, данных массивом Load at base gear.

Количество строк должно совпасть с числом элементов в массиве Temperature. Количество столбцов должно совпасть с числом элементов в массиве Load at base gear.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Абсолютное значение угловой скорости вала последователя, выше которой полный коэффициент полезного действия в действительности, ωF. Ниже этого значения гиперболическая функция тангенса сглаживает коэффициент полезного действия одному, понижая потери КПД, чтобы обнулить когда в покое.

Как инструкция, порог скорости вращения должен быть ниже, чем ожидаемая скорость вращения в процессе моделирования. Более высокие значения могут заставить блок недооценивать потери КПД. Очень низкие значения имеют тенденцию повышать вычислительную стоимость симуляции.

Зависимости

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

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Вязкие потери

Двухэлементный массив с коэффициентами вязкого трения в действительности в основе и валах последователя. Чтобы пропустить вязкие потери, используйте настройку по умолчанию, [0, 0].

Отказы

Вкладка Faults не отображается, когда вы устанавливаете Friction model на No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

Включите внешне или временно инициированные отказы.

Зависимости

Этот параметр не отображается, когда вы устанавливаете Friction model на No meshing losses - Suitable for HIL simulation на вкладке Meshing Losses. Этот параметр влияет на видимость других параметров Faults.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

КПД, когда отказ инициирован.

Зависимости

Этот параметр не отображается когда также:

  • На вкладке Meshing Losses Friction model установлен в No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

  • Enable faults установлен в Off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Опция, чтобы включить внешне инициированный отказ.

Зависимости

Этот параметр не отображается когда также:

  • На вкладке Meshing Losses Friction model установлен в No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

  • Enable faults установлен в Off. Когда вы выбираете On для этого параметра осушен порт T.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Опция, чтобы включить временно инициированный отказ.

Зависимости

Этот параметр не отображается когда также:

  • На вкладке Meshing Losses Friction model установлен в No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

  • Enable faults установлен в Off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Время симуляции, которое инициировало временный отказ.

Зависимости

Этот параметр не отображается когда также:

  • На вкладке Meshing Losses Friction model установлен в No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

  • Enable faults установлен в On и Enable temporal fault trigger установлен в Off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Вращательная угловая область значений для неработающего КПД. Для значения или множителей 2π рад, неработающий КПД применим в течение вращения.

Зависимости

Этот параметр не отображается когда также:

  • На вкладке Meshing Losses Friction model установлен в No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

  • Enable faults установлен в Off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Создание отчетов о настройке условию отказа.

Зависимости

Этот параметр не отображается когда также:

  • На вкладке Meshing Losses Friction model установлен в No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

  • Enable faults установлен в Off.

Для получения дополнительной информации см. Таблицу Зависимостей от Параметра.

Тепловой порт

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на также:

  • Temperature-dependent efficiency

  • Temperature and load-dependent efficiency

Температура при симуляции запускается.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model на также:

  • Temperature-dependent efficiency

  • Temperature and load-dependent efficiency

Больше о

развернуть все

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