Зубчатое колесо зубчатой рейки с возможностью поступательного и вращательного движения с регулируемым радиусом шестерни и потерями на трение
Simscape/Привод/Зубчатые колеса/Вращение - Поступательный
Блок рейки и шестерни представляет собой зубчатую рейку и шестерню, которые преобразуются между поступательным и вращательным движением. Вращательно-поступательное зубчатое колесо ограничивает шестерню (P) и зубчатую рейку (R) соответственно вращением и перемещением в фиксированном соотношении, заданном пользователем. С помощью параметра Направление стойки (Rack direction) можно выбрать перемещение оси стойки в положительном или отрицательном направлении при вращении шестерни в положительном направлении.
| RRP | Передаточное число реечной передачи |
| ωP | Угловая скорость вала шестерни |
| стабиловольт | Поступательная скорость статива |
| RP | Эффективный радиус шестерни |
| NP | Количество зубьев на шестерне |
| xR | Расстояние между зубьями стойки |
| τP | Момент вращения вала шестерни |
| FR | Усилие в стойке |
| Вышивальный шелк | Общая сила потерь |
| FCoul | Сила трения |
| η | Эффективность передачи крутящего момента |
| pth | Порог мощности |
| μP | Коэффициент вязкого трения для вала шестерни |
| μR | Коэффициент вязкого трения при движении рейки |
Стойка и шестерня накладывает одно кинематическое ограничение на две соединенные оси:
| startP = RRPvR. | (1) |
Коэффициент передачи:
| RRP = 1/rP = startP/vN = ± 2δ/NPvR. | (2) |
Две степени свободы сводятся к одной независимой степени свободы. Условное обозначение пары передающих передач - (1,2) = (P, R).
Передача крутящего момента - сила:
| RRPstartP + FR - Флосс = 0, | (3) |
с Floss = 0 в идеальном случае.
В неидеальном случае Floss ≠ 0. Общие сведения о моделировании неидеальных зубчатых колес см. в разделе Модель зубчатых колес с потерями.
В неидеальной паре шестерня-стойка (P, R) угловая скорость и геометрические зависимости не изменяются. Но передаваемый крутящий момент, сила и мощность уменьшаются на:
Кулоновское трение между поверхностями зубьев на P и R, характеризующееся постоянной эффективностью
Вязкая связь карданных валов с подшипниками, параметризованная коэффициентами трения
КПД startзацепмежду шестерней и рейкой полностью активен, только если передаваемая мощность больше порога мощности.
Если мощность меньше порогового значения, фактическая эффективность автоматически нормализуется до единицы при нулевой скорости.
Эффективность принимается равной как для прямого, так и для обратного потока мощности.
Коэффициенты вязкого трения мкР и мкР регулируют крутящий момент вязкого трения и силу, испытываемую рейкой и шестерней от смазанных неидеальных подшипников. Крутящий момент вязкого трения на оси шестерни составляет -мкPstartP. Сила вязкого трения при движении рейки составляет -мкRvR.
Можно смоделировать влияние теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить порт, задайте для модели трения значение Temperature-dependent efficiency.
Для обеспечения оптимальной производительности моделирования в реальном времени задайте для модели трения значение No meshing losses - Suitable for HIL simulation на вкладке Потери сетки (Meshing Loss).
Параметры «Переменные» используются для установки приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.
Инерция шестерни считается ничтожной.
Зубчатые колеса рассматриваются как жесткие компоненты.
Кулонское трение замедляет моделирование. Дополнительные сведения см. в разделе Корректировка точности модели.
| Порт | Описание |
|---|---|
| P | Поворотный консервационный порт, представляющий собой шестерню |
| R | Порт Translational conserving, представляющий стойку |
| H | Термосберегающий порт для моделирования теплопередачи |
P является вращательным консервационным портом. R является трансляционным консервационным портом. Они представляют собой шестерню и стойку соответственно.