Пример модели sdl_transmission_2spd содержит систему трансмиссии, которая составляет простую, но полную трансмиссию.
Простая трансмиссия с двумя парами сцепления и торможением
Модель построена на sdl_clutch_acc_brake пример модели. Эта модель содержит два вала или оси трансмиссии, с постоянным исполнительным моментом в 1 ньютон-метр, приложенным к приводному валу. Как ведущий, так и ведомый валы подвержены небольшим вязким демпфирующим моментам. Постоянная вязкого крутящего момента λ составляет 0,001 ньютон-метров/( радиан/секунду). В установившемся состоянии крутящие моменты возбуждения и демпфирования уравновешивают друг друга; два вала вращаются с постоянными скоростями, ведущий вал - с (1 Н-м )/( 0,001 Н-м/( рад/с)) = 1000 рад/с. При торможении ведомый вал останавливается. Теперь есть две выбираемые шестерни для соединения двух осей вместо одной. Дополнительные сведения о моделировании вязких потерь с неидеальными подшипниками зубчатых колес вместо демпферов см. в разделе Модель зубчатых колес с потерями и постоянной и зависимой от нагрузки эффективностью зубчатых колес.
Эта модель трансмиссии соединяет передачи простым способом, с каждой передачей и тормозом, связанным с собственной муфтой. Сцепление одной шестерни требует зацепления и фиксации соответствующей муфты, обеспечивая при этом расцепление двух других муфт. Тормозная муфта непосредственно включается собственным выключателем.
Две передачи представляют собой блоки Simple Gear с различными передаточными числами, каждая из которых соединена последовательно с соответствующей ей муфтой. Две пары шестерня-муфта соединены параллельно. Этот параллельный узел затем соединяет приводной вал с ведомым валом с их двумя вращающимися инерциями. Одна передача - «низкая», другая - «высокая». После общего использования для автомобильных зубчатых колес обозначения «низкий» и «высокий» относятся к соотношениям угловых скоростей.
Примечание
Отношение скоростей в зубчатой передаче является возвратно-поступательным передаточным числом.
Нижняя передача - это блок «Высокая передача». Малую передачу можно соединить, включив соответствующее сцепление, смоделированное блоком сцепления низкой передачи. Передаточное отношение равно 5:1, так что отношение угловых скоростей выхода к входным (толкателю к основанию) равно 1/5. Такая шестерня имеет высокое передаточное отношение крутящего момента, равное 5, от основания к толкателю. В автомобиле такие низкие передачи используются для ускорения транспортного средства от упора путем передачи большого крутящего момента вниз по трансмиссии от двигателя.
Высокой передачей является блок зубчатой передачи Low, связанный посредством сцепления с собственной муфтой, представленной блоком зубчатой передачи High. Передаточное число 2:1, а отношение угловых скоростей толкателя к основанию 1/2, или в 5/2 раз больше передаточного отношения на низкой передаче. Коэффициент передачи крутящего момента составляет всего 2 от основания к толкателю. Автомобильная высокая передача используется для более мягкого ускорения или наката, когда транспортное средство движется со значительной скоростью. Ускорение транспортного средства, создаваемое этой передачей, меньше ускорения, создаваемого нижней передачей.
Включение выключателя нейтрали или выключателя тормоза приводит к отключению обеих зубчатых муфт. В любом случае приводной вал продолжает вращаться, приближаясь к постоянной скорости, в зависимости от конкурирующих вращающих и демпфирующих моментов.
При переключении трансмиссии на нейтраль тормозная муфта отключается, а ведомый вал свободно вращается. Но без ведущего крутящего момента демпфирование постепенно доводит ведомый вал до упора.
Включение тормоза немедленно блокирует тормозную муфту и останавливает ведомый вал.
Эта простая трансмиссия основана на отображении каждого состояния трансмиссии один к одному с включенной муфтой. Нельзя одновременно задействовать более одной муфты, не создав конфликтов между передаточными числами или между валом привода и землей вращения.
Требование включить определенную муфту или комплект муфт сцепления и вывести из зацепления другие, как для реализации трансмиссионных функций, так и для предотвращения конфликтов движения между шестернями, является основой для всех графиков муфт сцепления. Simulink ® предлагает ряд способов реализации графиков сцепления в зависимости от сложности трансмиссии и степени реалистичности сигналов давления сцепления.
Внимание
Чтобы убедиться, что состояния трансмиссии реализованы правильно, и чтобы избежать конфликтов движения между блоками передач, проверьте расписание сцепления для трансмиссии. Чтобы убедиться, что муфты включены, заблокированы, разблокированы и выведены из зацепления реалистичным и бесконфликтным образом, проверьте профили сигналов давления муфты. Нефизические или противоречивые графики сцепления и сигналы давления сцепления приводят к ошибкам моделирования в моделях Simscape™ Driveline™.
Для sdl_transmission_2spd модель, избегание таких конфликтов приводит к уникальному графику сцепления.
График сцепления для простой двухступенчатой трансмиссии
| Состояние передачи | Состояние тормозной муфты | Состояние сцепления с низкой передачей | Состояние сцепления высокой передачи |
|---|---|---|---|
| Нейтральный/заторможенный | Отключено/заблокировано | Разъединенный | Разъединенный |
| Низкая передача | Разъединенный | Запертый | Разъединенный |
| Высокая передача | Разъединенный | Разъединенный | Запертый |
Модель содержит простую подсистему управления сцеплением для реализации графика сцепления и вывода сигналов давления сцепления для блокировки каждого сцепления по мере необходимости.
Подсистема управления сцеплением для простой модели трансмиссии
Подсистема управления сцеплением этого примера адекватна простой модели, но не реалистична. Он содержит нереалистичные сигналы давления сцепления, которые резко поднимаются и падают. Полная модель управления сцеплением требует реалистичных сигналов давления сцепления, которые плавно поднимаются и возвращаются к нулю. Больший реализм требует потенциально более сложной модели. Во время моделирования решатели Simscape и Simulink могут определять движение передачи только в том случае, если заблокированы ровно две муфты или все четыре муфты разблокированы. Эта модель аналогична реальной трансмиссии, где неправильно ограниченные сцепления могут привести к блокировке или повреждению компонентов трансмиссии. Изменение настроек передачи для трансмиссии при сохранении этого требования является примером центральной проблемы конструкции трансмиссии.
Примеры трансмиссии и автомобиля со сглаженными сигналами давления сцепления см. в разделе Модель трансмиссии CR-CR 4-Speed Трансмиссия с торможением и полная модель транспортного средства.