Разомкнутый дифференциал

Дифференциал как планетарная коническая передача

Библиотека:
Блок силового агрегата/Привод/Блок конечного привода
Блок динамики транспортного средства/силовой агрегат/привод/блок конечного привода

Описание

Блок Open Differential реализует дифференциал как планетарную коническую зубчатую передачу. Блок сопоставляет коническую шестерню карданного вала с коронной (кольцевой) конической шестерней. Можно указать:

Передаточное отношение несущего вала к карданному валу
Расположение корончатого колеса
Коэффициенты вязкости и демпфирования для осей и водила

Используйте Разомкнутый дифференциальный блок, чтобы:

Динамически соединять трансмиссионный карданный вал с колесными осями или универсальными шарнирами
Модель упрощенных или старых приводов, когда оптимальное управление тягой не требует пассивного или активного векторизации крутящего момента
Моделирование разделения механической мощности в общих сценариях коробки передач и приводов

Блок подходит для использования в рабочих процессах аппаратного обеспечения в цикле (HIL) и оптимизации. Все параметры настраиваются.

Блок использует систему координат, которая создает положительное движение шины и транспортного средства для стандартных конфигураций двигателя, трансмиссии и дифференциала. Стрелки указывают положительное движение.

Эффективность

Чтобы учесть эффективность блока, используйте параметр Коэффициент эффективности. В этой таблице приводится сводная информация о реализации блоков для каждого параметра.

Настройка Внедрение

Настройка	Внедрение
`Constant`	Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.
`Driveshaft torque, temperature and speed`	Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости карданного вала. Используйте эти параметры для указания таблицы подстановки и точек останова: Таблица поиска эффективности, eta_tbl Точки останова крутящего момента КПД, Trq_bpts Точки останова КПД, omega_bpts Температура останова КПД, Temp_bpts Для температуры воздуха можно: Выберите Входная температура (Input temperature), чтобы создать входной порт. Задайте температуру окружающей среды, значение параметра Tamb. Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Метод интерполяции. Дополнительные сведения см. в разделе Методы интерполяции.

Constant

Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.

Driveshaft torque, temperature and speed

Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости карданного вала. Используйте эти параметры для указания таблицы подстановки и точек останова:

Таблица поиска эффективности, eta_tbl
Точки останова крутящего момента КПД, Trq_bpts
Точки останова КПД, omega_bpts
Температура останова КПД, Temp_bpts

Для температуры воздуха можно:

Выберите Входная температура (Input temperature), чтобы создать входной порт.
Задайте температуру окружающей среды, значение параметра Tamb.

Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Метод интерполяции. Дополнительные сведения см. в разделе Методы интерполяции.

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Мощность, передаваемая между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход потока из блока	`PwrDriveshft`	Механическая мощность от карданного вала	$_{}_{ηTdωd}$
		`PwrAxl1`	Механическая мощность от оси 1	$_{}_{ηT1ω1}$
		`PwrAxl2`	Механическая мощность от оси 2	$_{}_{ηT2ω2}$
	`PwrNotTrnsfrd` - Мощность, пересекающая границу блока, но не передаваемая Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrMechLoss`	Общая потеря мощности	$\begin{array}{l} {\overset{}{}}_{} W˙loss= - (_{} Pt_{+} {Pd}_{)} \\ _{+}_{} {PsPt}_{} =_{}_{}_{}_{} \end{array}$
		`PwrDampLoss`	Потеря мощности из-за демпфирования	$_{Pd} = -_{} (_{b1} \|_{}_{}_{}_{}$
	`PwrStored` - Скорость изменения накопленной энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на снижение	`PwrStoredShft`	Изменение скорости хранимой внутренней энергии	$_{Ps} = -_{} {\overset{}{(}}_{}_{}_{} {\overset{}{}}_{}_{}_{} {\overset{}{}}_{}_{}$ ω1ω˙1J1+ω2ω˙2J2+ωdω˙dJd)

Динамика

Разомкнутый дифференциальный блок реализует эти дифференциальные уравнения для представления механической динамической реакции коронного зубчатого колеса, левой оси и правой оси.

Механическая динамическая реакция	Дифференциальное уравнение
Коронная шестерня	${\overset{}{}}_{}_{}_{}_{}_{}_{ω˙dJd=ηTd-ωdbd-Ti}$
Левая ось	${\overset{}{}}_{}_{}_{}_{}_{}_{ω˙1J1=ηT1-ω1b1-Ti1}$
Правая ось	${\overset{}{}}_{}_{}_{}_{}_{}_{ω˙2J2=ηT2-ω2b2-Ti2}$

Механическая динамическая реакция

Дифференциальное уравнение

Коронная шестерня

${\overset{}{}}_{}_{}_{}_{}_{}_{ω˙dJd=ηTd-ωdbd-Ti}$

Левая ось

${\overset{}{}}_{}_{}_{}_{}_{}_{ω˙1J1=ηT1-ω1b1-Ti1}$

Правая ось

${\overset{}{}}_{}_{}_{}_{}_{}_{ω˙2J2=ηT2-ω2b2-Ti2}$

Разомкнутый дифференциальный блок предполагает жесткую связь между коронным зубчатым колесом и осями. Эти уравнения ограничений применяются.

$_{ηTi1} =_{} \frac{}{}_{ηTi2=N2Ti}$

$_{startd} \frac{=}{} {N2}_{} (_{start1}$ + start2)

Уравнения используют эти переменные.

N	Передаточное число водила и карданного вала
_Jd	Инерция вращения коронного зубчатого колеса в сборе
_BD	Линейное вязкое демпфирование коронной передачи
_ωd	Угловая скорость карданного вала
η	Дифференциальная эффективность
_J1	Инерция вращения оси 1
_b1	Ось 1 линейного вязкого демпфирования
_ω1	Скорость оси 1
_J2	Инерция вращения оси 2
_b2	Ось 2 линейного вязкого демпфирования
_ω2	Угловая скорость оси 2
_Td	Крутящий момент приводного вала
_T1	Крутящий момент оси 1
_T2	Крутящий момент оси 2
_Ti	Момент внутреннего сопротивления приводного вала
_Ti1	Крутящий момент внутреннего сопротивления оси 1
_Ti2	Крутящий момент внутреннего сопротивления оси 2

Порты

Исходные данные

развернуть все

`DriveshftTrq` - Крутящий момент
`scalar`

Приложенный входной крутящий момент, обычно от коленчатого вала двигателя, в Н· м.

`Axl1Trq` - Крутящий момент
`scalar`

Крутящий момент оси 1, _T1, в Н· м.

`Axl2Trq` - Крутящий момент
`scalar`

Крутящий момент оси 2, _T2, в Н· м.

`Temp` - Температура
`scalar`

Температура, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот порт:

Установите коэффициенты эффективности в значение Driveshaft torque, speed and temperature.
Выберите Входная температура.

Продукция

развернуть все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти блочные вычисления.

Сигнал			Описание	Единицы
`Driveshft`	`DriveshftTrq`		Крутящий момент приводного вала	Н· м
`Driveshft`	`DriveshftSpd`		Скорость карданного вала	рад/с
`Axl1`	`Axl1Trq`		Крутящий момент оси 1	Н· м
`Axl1`	`Axl1Spd`		Скорость оси 1	рад/с
`Axl2`	`Axl2Trq`		Крутящий момент оси 2	Н· м
`Axl2`	`Axl2Spd`		Ось 2 скорость	рад/с
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrDriveshft`	Механическая мощность от карданного вала	W
		`PwrAxl1`	Механическая мощность от оси 1	W
		`PwrAxl2`	Механическая мощность от оси 2	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrMechLoss`	Общая потеря мощности	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrDampLoss`	Потеря мощности из-за демпфирования	W
	`PwrStored`	`PwrStoredShft`	Изменение скорости хранимой внутренней энергии	W

`DriveshftSpd` - Угловая скорость
`scalar`

Угловая скорость карданного вала в рад/с.

`Axl1Spd` - Угловая скорость
`scalar`

Ось 1 угловая скорость, _{λ 1}, в рад/с.

`Axl2Spd` - Угловая скорость
`scalar`

Ось 2 угловая скорость, _{λ 2}, в рад/с.

Параметры

развернуть все

Параметры блока

`Efficiency factors` - Укажите конфигурацию
`Constant` (по умолчанию) | `Driveshaft torque, speed and temperature`

Настройка Внедрение

Настройка	Внедрение
`Constant`	Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.
`Driveshaft torque, temperature and speed`	Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости карданного вала. Используйте эти параметры для указания таблицы подстановки и точек останова: Таблица поиска эффективности, eta_tbl Точки останова крутящего момента КПД, Trq_bpts Точки останова КПД, omega_bpts Температура останова КПД, Temp_bpts Для температуры воздуха можно: Выберите Входная температура (Input temperature), чтобы создать входной порт. Задайте температуру окружающей среды, значение параметра Tamb. Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Метод интерполяции. Дополнительные сведения см. в разделе Методы интерполяции.

Constant

Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.

Driveshaft torque, temperature and speed

Таблица поиска эффективности, eta_tbl
Точки останова крутящего момента КПД, Trq_bpts
Точки останова КПД, omega_bpts
Температура останова КПД, Temp_bpts

Для температуры воздуха можно:

Выберите Входная температура (Input temperature), чтобы создать входной порт.
Задайте температуру окружающей среды, значение параметра Tamb.

`Interpolation method` - Метод
`Flat` | `Nearest` | `Linear point-slope` | `Linear Lagrange` | `Cubic spline`

Дополнительные сведения см. в разделе Методы интерполяции.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Коэффициенты эффективности значение Driveshaft torque, speed and temperature.

`Input temperature` - Создание входного порта
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите для создания входного порта Temp для температуры.

Зависимости

`Crown wheel (ring gear) located` - Указать соединение корончатого колеса
`To the left of center-line` (по умолчанию) | `To the right of center-line`

Укажите соединение корончатого колеса с карданным валом.

`Carrier to drive shaft ratio, Ndiff` - Коэффициент
`4` (по умолчанию) | `scalar`

Передаточное отношение водила к карданному валу, N, безразмерное.

`Carrier inertia, Jd` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция вращения коронной шестерни в сборе, _Jd, в кг· м ^ 2. Можно включить инерцию карданного вала.

`Carrier damping, bd` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

Линейное вязкое демпфирование коронной шестерни, _bd, в Н· м· с/рад.

`Axle 1 inertia, Jw1` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция вращения оси 1, _J1, в кг· м ^ 2.

`Axle 1 damping, bw1` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

Ось 1 линейного вязкого демпфирования, _b1, в Н· м· с/рад.

`Axle 2 inertia, Jw2` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция вращения оси 2, _J2, в кг· м ^ 2.

`Axle 2 damping, bw2` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

Ось 2 линейное вязкое демпфирование, _b2, в Н· м· с/рад.

`Axle 1 initial velocity, omegaw1o` - Угловая скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Ось 1 исходная скорость, _starto1, в рад/с.

`Axle 2 initial velocity, omegaw2o` - Угловая скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Ось 2 начальная скорость, _{λ o2}, в рад/с.

Эффективность

`Constant efficiency factor, eta` - Эффективность
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянный КПД, start.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Коэффициенты эффективности значение Constant.

`Efficiency lookup table, eta_tbl` - Таблица подстановки
`M`около-`N`около-`L` множество

Безразмерный массив значений эффективности как функция:

M входные крутящие моменты
N скорость на входе
L температуры воздуха

Каждое значение определяет эффективность для конкретной комбинации крутящего момента, скорости и температуры. Размер массива должен соответствовать размерам, определяемым векторами крутящего момента, скорости и температуры.

Зависимости

`Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts` - Точки останова крутящего момента
`[25, 50, 75, 100, 150, 200, 250]` (по умолчанию) | `1`около-`M` вектор

Вектор входного крутящего момента, точки останова для КПД, в Н· м.

Зависимости

`Efficiency speed breakpoints, omega_bpts` - Точки останова скорости
`[52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524]` (по умолчанию) | `1`около-`N` вектор

Вектор скорости, точки останова для эффективности, в рад/с.

Зависимости

`Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts` - Температурные точки останова
`[290 358]` (по умолчанию) | `1`около-`L` вектор

Вектор точек останова температуры окружающей среды для эффективности, в К.

Зависимости

`Ambient temperature, Tamb` - Температура окружающей среды
`297.15` (по умолчанию) | `scalar`

Температура окружающего воздуха, _Tair, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выполните следующие действия.

Установите коэффициенты эффективности в значение Driveshaft torque, speed and temperature.
Очистить входную температуру.

Документация

Разомкнутый дифференциал

Описание

Эффективность

Учет мощности

Динамика

Порты

Исходные данные

DriveshftTrq - Крутящий момент scalar

Axl1Trq - Крутящий момент scalar

Axl2Trq - Крутящий момент scalar

Temp - Температура scalar

Зависимости

Продукция

Info - Сигнал шины автобус

DriveshftSpd - Угловая скорость scalar

Axl1Spd - Угловая скорость scalar

Axl2Spd - Угловая скорость scalar

Параметры

Efficiency factors - Укажите конфигурацию Constant (по умолчанию) | Driveshaft torque, speed and temperature

Interpolation method - Метод Flat | Nearest | Linear point-slope | Linear Lagrange | Cubic spline

Зависимости

Input temperature - Создание входного порта off (по умолчанию) | on

Зависимости

Crown wheel (ring gear) located - Указать соединение корончатого колеса To the left of center-line (по умолчанию) | To the right of center-line

Carrier to drive shaft ratio, Ndiff - Коэффициент 4 (по умолчанию) | scalar

Carrier inertia, Jd - Инерция .1 (по умолчанию) | scalar

Carrier damping, bd - Демпфирование 1e-3 (по умолчанию) | scalar

Axle 1 inertia, Jw1 - Инерция .1 (по умолчанию) | scalar

Axle 1 damping, bw1 - Демпфирование 1e-3 (по умолчанию) | scalar

Axle 2 inertia, Jw2 - Инерция .1 (по умолчанию) | scalar

Axle 2 damping, bw2 - Демпфирование 1e-3 (по умолчанию) | scalar

Axle 1 initial velocity, omegaw1o - Угловая скорость 0 (по умолчанию) | scalar

Axle 2 initial velocity, omegaw2o - Угловая скорость 0 (по умолчанию) | scalar

Constant efficiency factor, eta - Эффективность 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Efficiency lookup table, eta_tbl - Таблица подстановки Mоколо-Nоколо-L множество

Зависимости

Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts - Точки останова крутящего момента [25, 50, 75, 100, 150, 200, 250] (по умолчанию) | 1около-M вектор

Зависимости

Efficiency speed breakpoints, omega_bpts - Точки останова скорости [52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524] (по умолчанию) | 1около-N вектор

Зависимости

Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts - Температурные точки останова [290 358] (по умолчанию) | 1около-L вектор

Зависимости

Ambient temperature, Tamb - Температура окружающей среды 297.15 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация по блокам силового агрегата

Поддержка

`DriveshftTrq` - Крутящий момент
`scalar`

`Axl1Trq` - Крутящий момент
`scalar`

`Axl2Trq` - Крутящий момент
`scalar`

`Temp` - Температура
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`DriveshftSpd` - Угловая скорость
`scalar`

`Axl1Spd` - Угловая скорость
`scalar`

`Axl2Spd` - Угловая скорость
`scalar`

`Efficiency factors` - Укажите конфигурацию
`Constant` (по умолчанию) | `Driveshaft torque, speed and temperature`

`Interpolation method` - Метод
`Flat` | `Nearest` | `Linear point-slope` | `Linear Lagrange` | `Cubic spline`

`Input temperature` - Создание входного порта
`off` (по умолчанию) | `on`

`Crown wheel (ring gear) located` - Указать соединение корончатого колеса
`To the left of center-line` (по умолчанию) | `To the right of center-line`

`Carrier to drive shaft ratio, Ndiff` - Коэффициент
`4` (по умолчанию) | `scalar`

`Carrier inertia, Jd` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Carrier damping, bd` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 1 inertia, Jw1` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 1 damping, bw1` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 2 inertia, Jw2` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 2 damping, bw2` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 1 initial velocity, omegaw1o` - Угловая скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 2 initial velocity, omegaw2o` - Угловая скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Constant efficiency factor, eta` - Эффективность
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Efficiency lookup table, eta_tbl` - Таблица подстановки
`M`около-`N`около-`L` множество

`Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts` - Точки останова крутящего момента
`[25, 50, 75, 100, 150, 200, 250]` (по умолчанию) | `1`около-`M` вектор

`Efficiency speed breakpoints, omega_bpts` - Точки останова скорости
`[52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524]` (по умолчанию) | `1`около-`N` вектор

`Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts` - Температурные точки останова
`[290 358]` (по умолчанию) | `1`около-`L` вектор

`Ambient temperature, Tamb` - Температура окружающей среды
`297.15` (по умолчанию) | `scalar`

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™