Планетарная передача

Зубчатая передача с солнечными, планетарными и кольцевыми зубчатыми колесами

Библиотека:
Simscape/трансмиссия/зубчатые колеса

Описание

Блок планетарной передачи моделирует зубчатую передачу с солнечными, планетарными и кольцевыми зубчатыми колесами. Планетарные передачи распространены в системах передачи, где они обеспечивают высокие передаточные отношения в компактных геометриях. Водило, соединенное с ведущим валом, удерживает планетарные шестерни. Порты C, R и S представляют собой валы, соединенные с водилом планетарной шестерни, кольцевой шестерней и солнечной шестерней.

Блок моделирует планетарный механизм как структурный компонент на основе блоков Планеты Солнца и Ring-Planet Simscape™ Driveline™. На рисунке показана блок-схема этого структурного компонента.

Для повышения точности модели зубчатого колеса можно задать такие свойства, как инерция зубчатого колеса, потери сетки и потери вязкости. По умолчанию предполагается, что инерция передачи и потери вязкости являются незначительными. Блок позволяет задать инерции зубчатых колес внутренней планеты. Для моделирования инерций несущих, солнечных и кольцевых зубчатых колес подключите блоки Simscape Inertia к портам C, S и R.

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.

Уравнения

Ограничения идеального зубчатого колеса и передаточные отношения

Блок планетарной передачи накладывает две кинематические и две геометрические зависимости,

$_{}_{rC, C} =_{}_{} {rS, S}_{} +_{}$ rP, P

$_{}_{rR}_{}_{}_{}_{}$

$_{rC} =_{} {rS}_{}$ + rP

$_{rR} =_{} {rC}_{}$ + rP

где:

_rC - радиус водила.
_{λ C} - угловая скорость водила.
_rS - радиус солнечной шестерни.
_{λ S} - угловая скорость солнечной шестерни.
_рП - радиус планетарной передачи.
_startp - угловая скорость планетарных зубчатых колес.
_rR - радиус зубчатого венца.

Передаточное число между кольцом и солнцем равно

$_{gRS} =_{}_{} {rR/rS}_{} =_{}$ NR/NS,

где N - количество зубьев на каждой шестерне.

В терминах этого соотношения ключевым кинематическим ограничением является:

$(1 +_{gRS}_{}_{}_{}_{}$ )

Четыре степени свободы уменьшаются до двух независимых степеней свободы. Зубчатые пары (1, 2) = (S, P) и (P, R).

Предупреждение

Передаточное число gRS должно быть строго больше единицы.

Передача крутящего момента

$_{}_{gRSstartS} +_{startR} -_{startloss} = 0$ ,

где:

_{δ S} - передача крутящего момента для солнечной шестерни.
_δR - передача крутящего момента для кольцевого зубчатого колеса.
_δloss - потеря передачи крутящего момента.

В идеальном случае, когда потери крутящего момента нет, _startloss = 0.

Ограничения и потери неидеальной передачи

В неидеальном случае, _startloss ≠ 0. Дополнительные сведения см. в разделе Модель зубчатых колес с потерями.

Допущения и ограничения

Инерция шестерни считается ничтожной.
Зубчатые колеса рассматриваются как жесткие компоненты.
Кулонское трение замедляет моделирование. Дополнительные сведения см. в разделе Корректировка точности модели.

Порты

Сохранение

развернуть все

`C` - Водило планетарной передачи
вращательное механическое

Вращательное механическое консервационное отверстие, связанное с водилом планетарной шестерни.

`R` - Кольцевое зубчатое колесо
вращательное механическое

Вращательное механическое защитное отверстие, связанное с кольцевым зубчатым колесом.

`S` - Солнечная шестерня
вращательное механическое

Вращательное механическое защитное отверстие, связанное с солнечной шестерней.

`H` - Тепловой поток
тепловой

Термосберегающий порт, связанный с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на эффективность передачи энергии, изменяя температуры зубчатых колес.

Зависимости

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

Параметры

развернуть все

Главный

`Ring (R) to sun (S) teeth ratio (NR/NS)` - Передаточное число вращения зубчатого венца и солнечного зубчатого колеса
`2` (по умолчанию) | скалярное целое число

Фиксированное отношение _gRS вращения зубчатого венца к вращению солнечного зубчатого колеса, определяемое числом зубьев кольцевого зубчатого колеса, деленным на число зубьев солнечного зубчатого колеса. Передаточное число должно быть строго больше 1.

Потери сетки

`Friction model` - Модель трения
`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` (по умолчанию) | `Constant efficiency` | `Temperature-dependent efficiency`

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 < start ≤ 1.
Temperature-dependent efficiency - Передача крутящего момента между зубчатыми парами определяется просмотром таблицы на основе температуры.

`Sun-planet and ring-planet ordinary efficiencies` - Эффективность передачи крутящего момента от солнечной шестерни к планетарной шестерне и от кольцевой шестерни к планетарной шестерне
`[.96, .98]` (по умолчанию) | вектор

Вектор КПД передачи крутящего момента _для сеток колесных пар солнечная планета и _{кольцевая} шестерня, соответственно.

Зависимости

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

`Temperature` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | вектор

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.

`Sun-planet efficiency` - Эффективность передачи крутящего момента от солнечной шестерни к планетарной шестерне
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

Вектор отношения выходной мощности к входной мощности, описывающий поток мощности от солнечной шестерни к планетарной шестерне 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.

`Ring-planet efficiency` - Эффективность передачи крутящего момента от кольцевой шестерни к планетарной шестерне
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

Вектор отношения выходной мощности к входной, описывающий поток мощности от кольцевого зубчатого колеса к планетарной зубчатой передаче Блок использует значения для построения таблицы поиска с 1-D температурной эффективностью.

Зависимости

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

`Sun-carrier and planet-carrier power thresholds` - Минимальный порог мощности КПД для муфт солнечного водила и планетарного водила
`[.001, .001]` `W` (по умолчанию) | вектор

Вектор пороговых значений мощности, выше которого применяются коэффициенты полной эффективности. Введите пороговые значения в порядке «солнечный носитель», «планетный носитель». 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.

Вязкие потери

`Sun-carrier and planet-carrier viscous friction coefficients` - Вязкое трение шестерни
`[0, 0]` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | вектор

Вектор коэффициентов вязкого трения [_мкС, _мкП] для движения солнечного водила и планетарного зубчатого колеса соответственно.

Инерция

`Inertia` - Инерционная модель
`off` (по умолчанию) | `on`

Инерционная модель для блока:

Off - Инерция модельной передачи.
On - Пренебречь инерцией передачи.

`Planet gear inertia` - Инерция планетарной передачи
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

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

Зависимости

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

Тепловой порт

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

`Thermal mass` - Тепловая масса
`50` `J/K` (по умолчанию) | скаляр

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, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляр

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.

Подробнее

развернуть все

Аппаратное моделирование в контуре

Для оптимальной производительности моделирования задайте для модели трения значение по умолчанию. No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки Simscape

Составная планетарная передача | Планетарная передача с двойной шестерней | Ravigneaux Gear

Темы

Представлен в R2011a

Документация

Планетарная передача

Описание

Тепловая модель

Уравнения

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

C - Водило планетарной передачи вращательное механическое

R - Кольцевое зубчатое колесо вращательное механическое

S - Солнечная шестерня вращательное механическое

H - Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Главный

Ring (R) to sun (S) teeth ratio (NR/NS) - Передаточное число вращения зубчатого венца и солнечного зубчатого колеса 2 (по умолчанию) | скалярное целое число

Потери сетки

Friction model - Модель трения No meshing losses - Suitable for HIL simulation (по умолчанию) | Constant efficiency | Temperature-dependent efficiency

Зависимости

Temperature - Температура [280, 300, 320] K (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Sun-planet efficiency - Эффективность передачи крутящего момента от солнечной шестерни к планетарной шестерне [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Ring-planet efficiency - Эффективность передачи крутящего момента от кольцевой шестерни к планетарной шестерне [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Sun-carrier and planet-carrier power thresholds - Минимальный порог мощности КПД для муфт солнечного водила и планетарного водила [.001, .001] W (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Вязкие потери

Sun-carrier and planet-carrier viscous friction coefficients - Вязкое трение шестерни [0, 0] N*m/(rad/s) (по умолчанию) | вектор

Инерция

Inertia - Инерционная модель off (по умолчанию) | on

Planet gear inertia - Инерция планетарной передачи 0.001 kg*m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Тепловой порт

Thermal mass - Тепловая масса 50 J/K (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Initial temperature - Начальная температура 300 K (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Подробнее

Аппаратное моделирование в контуре

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки Simscape

Темы

Документация по приводу Simscape

Поддержка

`C` - Водило планетарной передачи
вращательное механическое

`R` - Кольцевое зубчатое колесо
вращательное механическое

`S` - Солнечная шестерня
вращательное механическое

`H` - Тепловой поток
тепловой

`Ring (R) to sun (S) teeth ratio (NR/NS)` - Передаточное число вращения зубчатого венца и солнечного зубчатого колеса
`2` (по умолчанию) | скалярное целое число

`Friction model` - Модель трения
`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` (по умолчанию) | `Constant efficiency` | `Temperature-dependent efficiency`

`Temperature` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | вектор

`Sun-planet efficiency` - Эффективность передачи крутящего момента от солнечной шестерни к планетарной шестерне
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

`Ring-planet efficiency` - Эффективность передачи крутящего момента от кольцевой шестерни к планетарной шестерне
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

`Sun-carrier and planet-carrier power thresholds` - Минимальный порог мощности КПД для муфт солнечного водила и планетарного водила
`[.001, .001]` `W` (по умолчанию) | вектор

`Sun-carrier and planet-carrier viscous friction coefficients` - Вязкое трение шестерни
`[0, 0]` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | вектор

`Inertia` - Инерционная модель
`off` (по умолчанию) | `on`

`Planet gear inertia` - Инерция планетарной передачи
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Thermal mass` - Тепловая масса
`50` `J/K` (по умолчанию) | скаляр

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляр

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