Модель sdl_transmission_4spd_crcr моделирует полный привод. Этот пример помогает Вам понять, как смоделировать компоненты карданной передачи с блоками Simscape™ Driveline™, соединить их в реалистическую модель, используйте блоки Simulink® и различные подсистемы в моделировании карданной передачи, и моделируйте и измените модель трансмиссии.
Этот механизм трансмиссии является частью полноприводного транспортного средства, без двигателя или муфты привода двигателя и без конечного дифференциала и колесного узла. Модель включает в себя исполнительный крутящий момент, приводной и ведомый валы, четырехступенчатую трансмиссию, тормозную муфту.
Полную модель транспортного средства, использующую этот привод, см. в разделе sdl_car пример модели и полная модель транспортного средства.
sdl_transmission_4spd_crcr модель содержит трансмиссию, принимающую приводной крутящий момент. Система трансмиссии передает этот крутящий момент и соответствующее угловое движение от входного или ведущего вала на выходной или ведомый вал через трансмиссию. Модель включает в себя четырехступенчатую подсистему передачи CR-CR (carrier-ring-carrier-ring-ring), основанную на двух передачах и четырёх сцеплениях. (Пример не использует передачу заднего хода в трансмиссии CR-CR.) Для трансмиссии можно установить четыре различные комбинации передач, позволяющие использовать четыре различных эффективных коэффициента крутящего момента и угловой скорости. Пятая муфта снаружи трансмиссии действует как тормоз на ведомом валу.
Подсистема трансмиссии иллюстрирует критическую особенность конструкции трансмиссии, график сцепления. Для полного включения трансмиссия с четырьмя сцеплениями и двумя планетарными передачами требует, чтобы две муфты были заблокированы, а две другие разблокированы в любое время. (Обратная муфта трансмиссии здесь не применяется.) Выбор двух сцеплений для блокировки определяет эффективное передаточное отношение трансмиссии. График сцепления - это соотношение, показанное в таблице заблокированных и свободных муфт сцепления, соответствующих различным настройкам зубчатой передачи. Если все четыре муфты разблокированы, трансмиссия находится в нейтральном положении. Если муфты выведены из зацепления, крутящий момент или движение вообще не передаются на трансмиссию.
График сцепления для трансмиссии CR-CR 4-Speed
| Настройка зубчатого колеса | Состояние сцепления A | Состояние сцепления B | Состояние сцепления C | Состояние сцепления D | Состояние сцепления R | Коэффициент привода |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | L | F | F | L | F | 1 + перейти |
| 2 | L | F | L | F | F | 1 + go/( 1 + gi) |
| 3 | L | L | F | F | F | 1 |
| 4 | F | L | L | F | F | gi/( 1 + gi) |
| Перемена | F | F | F | F | L | -gi |
L = заблокировано
F = свободно
gi = входное планетарное передаточное число между кольцом и солнцем
go = Выходное планетарное передаточное число между кольцом и солнцем
Блок Variant Subsystem управляет переключением передач. Этот блок с именем Управление сцеплением (Clutch Control) содержит два дочерних блока подсистемы, которые обеспечивают различные режимы управления сцеплением или варианты:
Manual (Вручную) - Переключить муфты трансмиссии вручную.
Programmed (Запрограммировано) - автоматическое переключение муфт передач в соответствии с запрограммированным графиком работы муфт.
Во время моделирования один вариант становится активным, а другой - нет. Выбор активного варианта определяет, какая дочерняя подсистема управляет переключениями передач. По умолчанию активизирован вариант Programmed (Запрограммировано), и изменения передач выполняются в соответствии с запрограммированным графиком сцепления. Для переключения передач вручную во время моделирования измените активный вариант на «Вручную».
Для открытия модели примера передачи CR-CR в командной строке MATLAB ® введите
sdl_transmission_4spd_crcr
Изучите модель и ее структуру. Главное окно модели содержит подсистему передачи, узел входного вала и узел выходного вала. Каждый узел состоит из оси трансмиссии с приложенными демпфирующими и инерционными моментами. Каждый карданный вал уравновешивает крутящие моменты, приложенные к его концам, силами демпфирования и инерции. Чистый крутящий момент передается вдоль трансмиссии.
В основную модель также входит тормозная муфта. Когда эта муфта заблокирована, вал замедляется, но не обязательно останавливается. Трансмиссия может включаться одновременно с тормозом. Если трансмиссия включена, муфта остается разблокированной.
Главное окно модели
Откройте каждую подсистему.
Подсистема трансмиссии содержит четыре сцепления, две планетарные передачи и четыре инерции (вращающиеся тела). Игнорируя передачу заднего хода и его сцепление, эта трансмиссия имеет четыре возможные (передние) настройки передач. Для того чтобы трансмиссия могла войти в зацепление и избежать противоречивых ограничений на зубчатые движения, в любой момент времени должны быть заблокированы ровно две муфты.
Подсистема передачи CR-CR 4-Speed
Подсистема вариантов управления муфтой обеспечивает давление, которое блокирует необходимые муфты. В состоянии по умолчанию контроллер сцепления запрограммирован на перемещение трансмиссии через фиксированную последовательность передач, затем разблокирует все муфты трансмиссии. Эта программа управления позволяет ведомому валу на некоторое время «забортить», а затем включить и заблокировать тормозную муфту, чтобы остановить ведомый вал.
Подсистема управления сцеплением
Подсистема объема содержит блоки объема для отображения давления сцепления и сигналов скорости входного и выходного вала.
Подсистема областей
Для отображения поведения модели трансмиссии CR-CR:
Откройте подсистему Области, а затем блок Область. Закройте подсистему «Области».
"Нажмите ""Пуск""". Модель проходит через шестерни, а затем тормозит.
Наблюдайте, как сигналы давления сцепления перемещают трансмиссию на одну передачу за другой через 0, 5, 10 и 15 секунд моделирования. Чтобы определить, какие настройки передач реализует модель, сравните эти сигналы давления сцепления с графиком сцепления в подсистеме передачи CR-CR. Модель проходит через шестерни 1, 2, 3 и 4 перед накатом и затем торможением.
Чтобы сравнить угловые скорости входного и выходного валов, щелкните Скорости графика (Plot speeds). Откроется рисунок, содержащий значения скорости вала и состояния сцепления.
В трансмиссии две планетарные передачи соединены различными путями в различных установках передач, создавая различные соотношения между скоростями ведомого и ведущего вала. Эффективное приводное отношение выходного к входным валам представляет собой возвратно-поступательное отношение выходного к входным угловым скоростям.
Увеличьте изображение, чтобы увидеть результаты для скоростей вала 20-26 секунд.
Давления в муфте трансмиссии падают до нуля, и трансмиссия отключается. Трансмиссия перестает передавать угловое движение и крутящий момент от водителя на ведомый вал, и ведомый вал продолжает вращаться только от инерции. Небольшое кинетическое демпфирование трения постепенно замедляет ведомый вал в течение следующих шести секунд.
В 26 секунд времени моделирования давление тормозной муфты начинает расти от нуля, и тормозная муфта зацепляется. Ведомый вал теперь замедляется сильнее. 26,0-26,2 секунды, тормозная муфта замыкается, а ведомый вал прекращает полное вращение.
Эту примерную модель можно изменить, чтобы изучить другие элементы привода Simscape. Здесь можно изменить и повторно запустить модель, чтобы исследовать два аспекта ее движения.
Измерьте эффективное передаточное отношение трансмиссии CR-CR в каждой передаче, которую она выполняет.
Измените последовательность передач.
Трансмиссия представляет собой набор связанных передач. Для конкретной настройки трансмиссии отношение скорости ведомого (выходного) вала к скорости привода (входа) является фиксированным. Возвратно-поступательное отношение, передаточное отношение привода, подобно передаточному отношению отдельной зубчатой муфты, но для всей трансмиссии.
Передаточное отношение привода представляет собой отношение скоростей входного и выходного валов. Добавьте и подключите необходимые блоки Simulink для измерения коэффициента привода 4-ступенчатой передачи CR-CR.
Сбор данных о угловой скорости вала привода:
Создайте копию подсистемы датчика S, подключенной к порту Out подсистемы передачи. Выходной датчик фиксирует угловую скорость ведомого вала.
Подключите новую подсистему датчиков к разъему между узлом входного вала и входным портом подсистемы трансмиссии.
Чтобы рассчитать коэффициент привода, в браузере библиотеки Simulink, в библиотеке Simulink > Math Operations добавьте блок «Разделить».
Чтобы визуализировать соотношение дисков, добавьте и настройте блок Scope:
Создайте копию блока объема «Скорость вала».
Изменение имени нового блока области на Drive Ratio.
Откройте блок «Коэффициент привода».
Откройте параметры конфигурации для области.
На вкладке «Отображение» установите для параметра «Y-limits (Minimum)» значение 0 и Y-пределы (максимум) до 6.
Подключите блок, как показано на рисунке.
Пометить входной сигнал на блоке приводного вала как Drive Ratio.
Моделирование модели. Наблюдайте, как коэффициент привода проходит через последовательность пятисекундных состояний параллельно давлению сцепления и режимам сцепления, пока не достигнет 20 секунд. Измерение коэффициента привода через 20 секунд не имеет значения, поскольку трансмиссия отсоединена.
Сразу после 26 секунд скорость ведомого вала падает до нуля, и блок «Разделить» выдает предупреждения о разделении на ноль в командной строке MATLAB.
Обратитесь к таблице «Расписание сцепления для передачи CR-CR 4-Speed». Проверьте передаточные числа для каждой передачи, 1, 2, 3 и 4, в терминах передаточных чисел двух планетарных передач в трансмиссии. Определите числовые значения этих передаточных чисел для настроек передач 1, 2, 3 и 4. Затем проверьте их по значениям, отображаемым в области Drive Ratio.
Последовательность коэффициентов возбуждения составляет 3, 5/3, 1 и 2/3 соответственно для первого, второго, третьего и четвертого интервалов по пять секунд каждый.
При первом открытии sdl_transmission_4spd_crcr например, подсистема вариантов управления сцеплением запрограммирована на переход через настройки передач CR-CR 1, 2, 3 и 4 перед отключением. Измените его, чтобы перейти к настройкам 1, 2, 3 и 1, а затем отключите его. Четвертая передача требует, чтобы A был свободен, B был заблокирован, C был заблокирован, а D был свободен. Измените последовательность сигналов давления сцепления с 15 до 20 секунд таким образом, чтобы трансмиссия была установлена на первую, а не четвертую передачу. Первая передача требует, чтобы муфты A и D были заблокированы, а муфты B и C были свободны.
Определите состояния сцепления, соответствующие первой передаче. См. Таблицу «Расписание сцепления» для трансмиссии CR-CR 4-Speed.
Дважды щелкните подсистему управления сцеплением.
В подсистеме управления сцеплением дважды щелкните Запрограммированное (Programmed).
В запрограммированной подсистеме дважды щелкните Давление сцепления (Clutch Pressions). Откроется окно формирователя сигналов с сигналами давления сцепления.
В интервале времени 15-20 секунд обновите сигналы сцепления от A до D для согласования с первой передачей. Муфты A и D должны блокироваться, а муфты B и C должны оставаться свободными. Укажите значение сигнала, равное единице для блокировки муфты, ноль для ее разблокировки.
Модифицированные давления сцепления трансмиссии CR-CR 4-Speed
Запустить моделирование.
Давления сцепления, режимы сцепления и скорости ведомого вала в интервале времени 15-20 секунд теперь соответствуют первой передаче. Обновленную модель можно найти на графике «Коэффициент привода». Соотношение соответственно изменилось с 2/3 (четвертая передача) на 3 (первая передача).
