exponenta event banner

Перепад с ограниченным проскальзыванием

Уменьшение разности скоростей между двумя соединенными валами

  • Библиотека:
  • Simscape/трансмиссия/зубчатые колеса

  • Limited-Slip Differential block

Описание

Блок дифференциала с ограниченным проскальзыванием представляет дифференциал с ограниченным проскальзыванием (LSD), который представляет собой зубчатый узел, ограничивающий разность скоростей между двумя соединенными валами. Блок моделирует механизм ЛСД как структурный компонент, объединяющий дифференциал и сцепление.

Дифференциальный компонент в блоке LSD является разомкнутым дифференциалом. Разомкнутый дифференциал представляет собой зубчатый механизм, позволяющий двум ведомым валам вращаться на разных скоростях. В автомобиле дифференциал позволяет внутренним колесам вращаться медленнее, чем внешним колесам, когда транспортное средство движется на угол. Транспортное средство, имеющее колесные валы, соединенные открытым дифференциалом, может застрять, когда одно из колес свободно скользит и вращается из-за потери тяги. Это транспортное средство прекращает движение, поскольку карданный вал подает меньше энергии на колесо с тягой, чем на вращающееся колесо.

В том же сценарии транспортное средство, имеющее LSD, с меньшей вероятностью застрянет, поскольку оно содержит узел сцепления, который может передавать мощность на колесо, которое сохраняет тягу. Компонент сцепления в блоке LSD представляет собой фрикционную муфту, которая имеет два комплекта плоских фрикционных пластин. Сцепление сцепляется, когда приложенное давление превышает пороговое давление зацепления. В ЛСД пружинная предварительная нагрузка, которая разделяет солнечные шестерни, прижимает пластины в обоих наборах вместе. Когда валы испытывают тяговый дифференциал, сателлиты-сателлиты оказывают дополнительное усилие в направлении вала высокой тяги. Если дополнительное давление превышает порог зацепления, сцепление сцепляется с узлом сцепления. Зацепление позволяет карданному валу передавать больше мощности на вращающееся медленнее колесо высокой тяги. Дополнительная мощность уменьшает разницу в скорости двух валов. Поскольку колесо высокой тяги продолжает вращаться, транспортное средство продолжает движение.

На рисунке показана ориентация основных компонентов в механизме LSD. Шестерня карданного вала не видна в этом представлении.

Блок Limited-Slip Differential моделирует механизм LSD как структурный компонент на основе блоков Simscape™ Driveline™ Differential и Disk Friction Clutch. Дифференциальный механизм, смоделированный дифференциальным блоком, является структурным компонентом, основанным на двух других блоках привода Simscape, Simple Gear и Bevel-Planet. На блок-схеме показаны структурные компоненты ЛСД.

Порты блока Limited-Slip Differential связаны с карданным валом (порт D) и двумя ведомыми валами (порты S1 и S2), которые соединяют солнечные шестерни с колесами.

Блок Дифференциал ограниченного скольжения (Limited-Slip Differential) позволяет задавать инерции только для зубчатого колеса и внутренних сателлитов. По умолчанию инерции внешних зубчатых колес считаются ничтожно малыми. Для моделирования инерций внешних зубчатых колес подключите блоки Simscape Inertia к портам D, S1 и S2.

В таблице показано направление вращения портов ведомого вала для различных параметров блока и условий ввода.

Направление вращения портов ведомого вала (S1 и S2)Расположение коронного зубчатого колеса относительно осевой линииНаправление вращения порта D приводного валаОтносительное проскальзывание по дифференциалу
ПоложительныйПравильноПоложительный0
  • Положительное значение для порта, не допускающего скольжение

  • Отрицательное значение скользящего порта

ПравильноПоложительный> 0
ОтрицательныйПравильноОтрицательный0
  • Отрицательное значение для порта, не поддерживающего соединение

  • Положительный результат для проскальзывающего порта

ПравильноОтрицательный> 0
ОтрицательныйЛевыйПоложительный0
  • Отрицательное значение для порта, не поддерживающего соединение

  • Положительный результат для проскальзывающего порта

ЛевыйПоложительный> 0
ПоложительныйЛевыйОтрицательный0
  • Положительное значение для порта, не допускающего скольжение

  • Отрицательное значение скользящего порта

ЛевыйОтрицательный> 0

Модель

Для изучения математических моделей структурных компонентов блока «Дифференциальный перепад с ограниченным проскальзыванием» см.:

Тепловая модель

Можно смоделировать влияние теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить порт, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Порты

Сохранение

развернуть все

Поворотное механическое защитное отверстие, связанное с карданным валом.

Вращательное механическое защитное отверстие, связанное с валом солнечной шестерни 1.

Вращательное механическое защитное отверстие, связанное с валом солнечной шестерни 2.

Термосберегающий порт, связанный с тепловым потоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Дифференциал (Differential) задайте для параметра Модель трения (Friction model) значение Temperature-dependent efficiency.

Параметры

развернуть все

Дифференциал

Расположение конического коронного зубчатого колеса относительно осевой линии зубчатого колеса.

Фиксированное отношение gD числа зубьев NC коронной шестерни к числу зубьев ND шестерни карданного вала. Это передаточное число должно быть строго больше 0. Коронная шестерня жестко закреплена на водиле.

Модель трения для блока:

  • No meshing losses - Suitable for HIL simulation- Зубчатая сетка идеальна.

  • Constant efficiency- Передача крутящего момента между зубчатыми колёсными парами уменьшается на постоянный КПД start, такой что 0<η≤1.

  • Temperature-dependent efficiency- Передача крутящего момента между зубчатыми парами определяется таблицей температуры

Вектор КПД передачи крутящего момента, Здесь,

  • λ SS - отношение выходной мощности к входной, которое описывает поток мощности от ведущей солнечной шестерни к ведомой солнечной шестерне.

  • δ CD - отношение выходной мощности к входной, которое описывает поток мощности от коронной шестерни к шестерне карданного вала.

Водило жестко закреплено на коронной шестерне. Векторные элементы должны находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Constant efficiency.

Вектор температур, используемый для построения 1-D таблицы поиска температурной эффективности. Векторные элементы должны увеличиваться слева направо.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Вектор отношения выходной мощности к входной, описывающий поток мощности от ведущего солнечного зубчатого колеса к ведомому солнечному зубчатому колесу Блок использует значения для построения таблицы поиска с 1-D температурной эффективностью.

Каждый элемент - это эффективность, которая связана с температурой в векторе температуры. Длина вектора должна быть равна длине вектора температуры. Каждый элемент в векторе должен находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Вектор отношения выходной мощности к входной мощности, описывающий поток мощности от коронного зубчатого колеса к шестерне карданного вала, Блок использует значения для построения таблицы поиска с 1-D температурной эффективностью. Водило жестко прикреплено к коронному зубчатому колесу.

Каждый элемент - это эффективность, которая связана с температурой в векторе температуры. Длина вектора должна быть равна длине вектора температуры. Каждый элемент в векторе должен находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Вектор порогов мощности, pth, для солнечного носителя и продольного карданного вала-кожуха [pS, pD] соответственно. Полная потеря эффективности действует выше этих значений. Ниже этих значений гиперболическая касательная функция сглаживает коэффициент эффективности.

При задании для модели трения значения Constant efficiencyблок снижает потери эффективности до нуля, когда мощность не передается. При задании для модели трения значения Temperature-dependent efficiencyблок сглаживает коэффициенты эффективности между нулем, когда находится в состоянии покоя, и значениями, предоставляемыми таблицами поиска температурной эффективности при порогах мощности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Constant efficiency или Temperature-dependent efficiency.

Вектор коэффициентов вязкого трения [мкС, мкД] для зубчатых движений солнечного водила и продольных зубчатых колес карданного вала.

Инерционная модель для блока:

  • Off - Инерция модельной передачи.

  • On - Пренебречь инерцией передачи.

Момент инерции узла водила планетарной шестерни, включающего коронную шестерню. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Инерция значение On.

Момент инерции объединенных планетарных шестерен. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Инерция значение On.

Сцепление

Число N контактных поверхностей, создающих трение внутри муфты.

Эффективный радиус плеча момента, ссылочный, который определяет кинетический момент трения внутри муфты.

Усилие, которое пружина оказывает на узлы пластин сцепления. Должно быть больше или равно нулю.

Статическое или пиковое значение коэффициента трения. Коэффициент статического трения должен быть больше коэффициента кинетического трения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение No meshing losses - Suitable for HIL simulation или Fixed kinetic friction coefficient.

Вектор статических или пиковых значений коэффициента трения для данной температуры. Вектор должен иметь ту же длину, что и температура. Каждый элемент должен быть больше максимального значения соответствующей строки в матрице коэффициента кинетического трения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Вектор входных значений для относительной скорости. Значения в векторе должны увеличиваться слева направо. Минимальное количество значений зависит от выбранного метода интерполяции. Для линейной интерполяции укажите не менее двух значений на размер. Для гладкой интерполяции укажите не менее трех значений для каждого размера.

Вектор выходных значений коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Дифференциал (Differential) задайте для параметра Модель трения (Friction model) значение No meshing losses - Suitable for HIL simulation или Constant efficiency.

Матрица выходных значений коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Дифференциал (Differential) задайте для параметра Модель трения (Friction model) значение Temperature-dependent efficiency.

Методы интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение находится между двумя последовательными точками сетки. Для оптимизации производительности выберите Linear. Чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка, выберите Smooth.

Дополнительные сведения о алгоритмах интерполяции см. в разделе Таблица поиска PS (1D).

Методы экстраполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов. Чтобы создать кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции, выберите Linear. Чтобы выполнить экстраполяцию, которая не превышает наивысшую точку в данных или ниже самой низкой точки в данных, выберите Nearest.

Дополнительные сведения о алгоритмах интерполяции см. в разделе Таблица поиска PS (1D).

Максимальная скорость скольжения, при которой муфта может блокироваться. Скорость скольжения - это разность знаков между угловыми скоростями вала основания и ведомого вала, w = wF − wB. Когда крутящий момент кинетического трения ненулевой и передаваемый крутящий момент находится в пределах пределов крутящего момента статического трения, сцепление блокируется, если фактическая скорость скольжения падает ниже допуска скорости.

Состояние сцепления в начале моделирования. Муфта может находиться в одном из двух состояний, заблокирована и разблокирована. Блокированная муфта удерживает основной и ведомый валы вращаться с одинаковой скоростью, то есть как единый блок. Разблокированная муфта сцепления позволяет двум валам вращаться с разной скоростью, что приводит к проскальзыванию между пластинами сцепления.

Тепловой порт

Чтобы включить эти настройки, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на одну единицу измерения температуры. Чем больше тепловая масса, тем больше устойчивость компонента к изменению температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выполните команду setFriction model to Temperature-dependent efficiency.

Температура блока в начале моделирования. Начальная температура задает КПД исходных компонентов в соответствии с их соответствующими векторами КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

Примеры модели

Подробнее

развернуть все

Расширенные возможности

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

.
Представлен в R2017a