Приведенные ниже примеры показывают, как позиционировать и ориентировать тела зубчатых колес таким образом, чтобы они удовлетворяли требованиям сборки различных блоков зависимостей зубчатых колес. Каждый пример начинается с обзора соответствующих размеров зубчатого колеса и размещения рамы. Эти атрибуты определяют выбор жестких преобразований, необходимых для обеспечения сборки зубчатых колес в сетке.
Модели имеют одинаковую топологию блок-схемы, при этом компоненты модели - тела, соединения и ограничения передачи - в каждом случае располагаются в кинематическом контуре. На рисунке показан простой цикл. Корпус носителя в примерах считается закрепленным на мировой раме, и его инерция, следовательно, сводится к лишней детали, а корпус вообще игнорируется.
Модели включают четыре типа блоков Simscape™ Multibody™:
Файл (File) Твердое тело (Solid) - предоставляет геометрию зубчатого колеса, инерции и цвета. Геометрия зубчатого колеса в комплекте с зубьями или резьбой для более четкого отображения зубчатых колес в сетке импортируется из файлов STEP. Положения опорных рамок зубчатой передачи относительно геометрических форм зубчатой передачи получены из тех же файлов.
Соединение (Joint) - обеспечивает необходимые степени свободы для корпусов зубчатых колес. Блоки соединения вращения (Revolute Joint) позволяют вращаться вокруг одной оси. Блоки призматического соединения обеспечивают перемещение вдоль одной оси. Цели состояния скорости, указанные в соединительных блоках, приводят шестерни в движение.
Жесткое преобразование (Rigid Transform) - вращает и перемещает соединения и присоединенные тела зубчатых колес так, чтобы они были правильно размещены для создания сетки. Жесткие блоки преобразования обеспечивают средства для изменения расположения зубчатых колес и, следовательно, для удовлетворения требований к сборке зубчатых колес.
Ограничение зубчатой передачи - связывает движения тел зубчатой передачи. Блоки зависимостей зубчатой передачи исключают одну степень свободы между зубчатыми колесами, заставляя их перемещаться как в сетке. В примерах поочередно показаны различные блоки зависимостей зубчатой передачи.
smdoc_bevel_gear_start модель, показанная на чертеже, представляет пример сборки конического зубчатого колеса. Модель, основанная на блоке зависимости конического зубчатого колеса, является полной во всех смыслах, кроме одной - все жесткие преобразования равны нулю, и опорные рамки зубчатого колеса поэтому совпадают в пространстве.
В этом кратком учебном пособии показано, как подходящие преобразования легко следуют из размеров зубчатого колеса и сборочных зависимостей, а также как после указания в блоках жесткого преобразования они позволяют модели зубчатого колеса собираться как в сетке без ошибок.
Конические зубчатые колеса A и B идентичны по размеру с радиусом шага, равным 2.8 cm в каждом случае. Опорные рамки зубчатой передачи расположены с исходными осями в центрах зубчатой передачи и осями Z, выровненными с осями вращения зубчатой передачи так, чтобы быть обращенными от валов зубчатой передачи. Это выравнивание согласуется с блоками «Соединение вращения» (Revolute Joint), которые допускают поворот только вокруг оси Z.
Оси вращения шестерни совпадают под прямым углом. Опорная система конического зубчатого колеса A расположена со смещением, равным [2.8, 0, 0] cm, в декартовых координатах, относительно мировой рамки. Опорная рамка конического зубчатого колеса B расположена со смещением [0, 0, 2.8] cm относительно мировой рамы и под углом 90 deg вокруг оси Y также мировой рамки.
Завершить модель конического зубчатого колеса путем указания жестких преобразований, описанных в схеме сборки зубчатого колеса. Приведенная ниже концептуальная анимация показывает инкрементные эффекты, которые жесткие преобразования могли бы иметь при последовательном применении во время обновления модели.
Если это еще не сделано, откройте неполную модель конического зубчатого колеса, введя имя модели. smdoc_bevel_gear_start в командной строке MATLAB ®.
В диалоговом окне «Жесткое преобразование блока» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение конического зубчатого колеса A относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [2.8, 0, 0] cm |
В диалоговом окне «Блок жесткого преобразования B» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение конического зубчатого колеса B относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [0, 0, 2.8] cm |
В диалоговом окне «Блок жесткого преобразования B» задайте параметры поворота, показанные в таблице. Эти параметры задают ориентацию конического зубчатого колеса B относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Standard Axis |
| Ось | +Y |
| Угол | 90 deg |
Моделирование модели. Откроется Mechanics Explorer с динамической визуализацией зубчатого колеса, показанной в начале этого примера.
Для просмотра полной модели конического зубчатого колеса в командной строке MATLAB введите smdoc_bevel_gear. Simscape Multibody открывает модель конического зубчатого колеса с жесткими преобразованиями, описанными в этом примере.
smdoc_common_gear_external_start Модель, показанная на рисунке, представляет пример узла внешнего цилиндрического зубчатого колеса. Модель, основанная на блоке «Ограничение общей передачи» (Common Gear Constraint), является полной во всех смыслах, кроме одной - все жесткие преобразования равны нулю, и поэтому опорные рамки передач совпадают в пространстве.
В этом кратком учебном пособии показано, как подходящие преобразования легко следуют из размеров зубчатого колеса и сборочных зависимостей, а также как после указания в блоках жесткого преобразования они позволяют модели зубчатого колеса собираться как в сетке без ошибок.
Небольшая прямозубая шестерня, A, имеет радиус шага, равный 4 cm. Большая цилиндрическая шестерня B имеет радиус шага, равный 8 cm. Опорные рамки зубчатой передачи расположены с исходными осями в центрах зубчатой передачи и осями Z, выровненными с осями вращения зубчатой передачи так, чтобы быть обращенными от валов зубчатой передачи. Это выравнивание согласуется с блоком «Поворотное соединение», который допускает поворот только вокруг оси Z.
Оси вращения цилиндрического зубчатого колеса параллельны друг другу. Опорная рамка малого цилиндрического зубчатого колеса расположена со смещением, равным [-4, 0, 0] cm, в декартовых координатах, относительно мировой рамки. Опорная рамка большого цилиндрического зубчатого колеса расположена со смещением, равным [-8, 0, 0] cm, также относительно мировой рамки.
Завершите модель внешнего цилиндрического зубчатого колеса, указав жесткие преобразования, описанные в схеме сборки зубчатого колеса. Приведенная ниже концептуальная анимация показывает инкрементные эффекты, которые жесткие преобразования могли бы иметь при последовательном применении во время обновления модели.
Если это еще не сделано, откройте неполную модель конического зубчатого колеса, введя имя модели. smdoc_common_gear_external_start в командной строке MATLAB.
В диалоговом окне «Жесткое преобразование блока» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение малого прямозубого зубчатого колеса A относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [-4, 0, 0] cm |
В диалоговом окне «Блок жесткого преобразования B» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение большой прямозубой зубчатой передачи B относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатой передачи.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [8, 0, 0] cm |
Моделирование модели. Откроется Mechanics Explorer с динамической визуализацией зубчатого колеса, показанной в начале этого примера.
Для просмотра полной модели внешнего прямолинейного зубчатого колеса в командной строке MATLAB введите smdoc_common_gear_external.
smdoc_common_gear_internal_start модель, показанная на рисунке, представляет пример узла внутреннего цилиндрического зубчатого колеса. Модель, основанная на блоке «Ограничение общей передачи» (Common Gear Constraint), является полной во всех смыслах, кроме одной - все жесткие преобразования равны нулю, и поэтому опорные рамки передач совпадают в пространстве.
В этом кратком учебном пособии показано, как подходящие преобразования легко следуют из размеров зубчатого колеса и сборочных зависимостей, а также как после указания в блоках жесткого преобразования они позволяют модели зубчатого колеса собираться как в сетке без ошибок.
Цилиндрическое зубчатое колесо A имеет радиус шага, равный 4 cm. Кольцевая шестерня В имеет радиус шага, равный 8 cm. Опорные рамки зубчатой передачи расположены с исходными осями в центрах зубчатой передачи и осями Z, выровненными с осями вращения зубчатой передачи так, чтобы быть обращенными от валов зубчатой передачи. Это выравнивание согласуется с блоком «Поворотное соединение», который допускает поворот только вокруг оси Z.
Оси вращения шестерни параллельны друг другу. Опорная рама цилиндрического зубчатого колеса расположена со смещением, равным [-4, 0, 0] cm, в декартовом обозначении, относительно мировой рамки. Опорная рама кольцевого зубчатого колеса расположена слева, причем ее начало и ось Z совпадают с осями мировой рамы.
Завершите создание модели внутреннего цилиндрического зубчатого колеса, указав жесткие преобразования, описанные в схеме сборки зубчатого колеса. Приведенная ниже концептуальная анимация показывает инкрементные эффекты, которые жесткие преобразования могли бы иметь при последовательном применении во время обновления модели.
Если это еще не сделано, откройте неполную модель конического зубчатого колеса, введя имя модели. smdoc_common_gear_internal_start в командной строке MATLAB.
В диалоговом окне «Жесткое преобразование блока» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение прямозубого зубчатого колеса A относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [-4, 0, 0] cm |
Моделирование модели. Откроется Mechanics Explorer с динамической визуализацией зубчатого колеса, показанной в начале этого примера.
Для просмотра полной модели внутреннего прямолинейного зубчатого колеса в командной строке MATLAB введите smdoc_common_gear_internal.
smdoc_rack_and_pinion_start модель, показанная на рисунке, представляет пример сборки стойки и шестерни. Модель, основанная на блоке Rack and Pinion Constraint, является полной во всех смыслах, кроме одного - все жесткие преобразования равны нулю, и поэтому опорные рамки передач совпадают в пространстве.
В этом кратком учебном пособии показано, как подходящие преобразования легко следуют из размеров зубчатого колеса и сборочных зависимостей, а также как после указания в блоках жесткого преобразования они позволяют модели зубчатого колеса собираться как в сетке без ошибок.
Шестерня А имеет радиус шага, равный 2 cm. Опорная рама шестерни расположена с началом координат по центру шестерни и оси Z вдоль оси шестерни. Опорная рама стойки размещается с началом координат 3.75 cm от края стойки и оси Z вдоль длины стойки. Трассы каркаса согласуются с блоками «Соединение вращения» и «Призматическое соединение», которые допускают движение только вокруг оси Z или вдоль нее.
Ось перемещения стойки расположена под прямым углом к оси вращения шестерни. Опорная рама шестерни расположена со смещением [0, 2, 0] cm, в декартовом обозначении, относительно мировой рамки. Опорная рама стойки расположена под углом 90 deg относительно положительной оси Y мирового кадра.
Создайте модель реечной передачи, указав жесткие преобразования, описанные в схеме сборки зубчатой передачи. Приведенная ниже концептуальная анимация показывает инкрементные эффекты, которые жесткие преобразования могли бы иметь при последовательном применении во время обновления модели.
Если это еще не сделано, откройте неполную модель конического зубчатого колеса, введя имя модели. smdoc_rack_and_pinion_start в командной строке MATLAB.
В диалоговом окне «Жесткое преобразование блока» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение шестерни A относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатых колес.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [0, 2, 0] cm |
В диалоговом окне «Блок жесткого преобразования B» задайте параметры поворота, показанные в таблице. Эти параметры задают ориентацию стойки B относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатых колес.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Standard Axis |
| Ось | +Y |
| Угол | 90 deg |
Моделирование модели. Откроется Mechanics Explorer с динамической визуализацией зубчатого колеса, показанной в начале этого примера.
Для просмотра полной модели стойки и шестерни в командной строке MATLAB введите smdoc_rack_and_pinion.
smdoc_worm_and_gear_start модель, показанная на рисунке, представляет пример узла червячной передачи. Модель, основанная на блоке «Зависимость червяка и зубчатого колеса» (Worm and Gear Constraint), является полной во всех смыслах, кроме одной - все жесткие преобразования равны нулю, и поэтому опорные рамки зубчатого колеса совпадают в пространстве.
В этом кратком учебном пособии показано, как подходящие преобразования легко следуют из размеров зубчатого колеса и сборочных зависимостей, а также как после указания в блоках жесткого преобразования они позволяют модели зубчатого колеса собираться как в сетке без ошибок.
Червяк, A, имеет радиус шага, равный 0.85 cm. Шестерня B имеет радиус шага, равный 3.75 cm. Опорные рамки червячной и зубчатой передачи размещаются с исходными точками в центрах геометрии и осях Z, выровненных с соответствующими осями вращения. Это выравнивание согласуется с блоком «Поворотное соединение», который допускает поворот только вокруг оси Z.
Ось вращения червяка расположена под прямым углом к оси вращения шестерни. Система координат червя расположена со смещением, равным [0, -0.85, 0] cm, в декартовом обозначении, относительно мировой рамки. Опорная рама передачи расположена со смещением, равным [0, +3.75, 0] cm и под углом 90 deg о положительной оси y относительно мировой рамки.
Завершите модель червяка и зубчатого колеса, указав жесткие преобразования, описанные в схеме сборки зубчатого колеса. Приведенная ниже концептуальная анимация показывает инкрементные эффекты, которые жесткие преобразования могли бы иметь при последовательном применении во время обновления модели.
Если это еще не сделано, откройте неполную модель конического зубчатого колеса, введя имя модели. smdoc_worm_and_gear_start в командной строке MATLAB.
В диалоговом окне «Жесткое преобразование блока» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение червяка A относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатых колес.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [0, -0.85, 0] cm |
В диалоговом окне «Жесткое преобразование блока» задайте параметры перемещения, показанные в таблице. Эти параметры задают положение зубчатого колеса B относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Cartesian |
| Смещение | [0, 3.75, 0] cm |
В диалоговом окне «Блок жесткого преобразования B» задайте параметры поворота, показанные в таблице. Эти параметры задают ориентацию зубчатого колеса B относительно мировой рамы, как описано в схеме сборки зубчатого колеса.
| Параметр | Настройка |
|---|---|
| Метод | Standard Axis |
| Ось | +Y |
| Угол | 90 deg |
Моделирование модели. Откроется Mechanics Explorer с динамической визуализацией зубчатого колеса, показанной в начале этого примера.
Для просмотра полной модели червячно-зубчатой передачи в командной строке MATLAB введите smdoc_worm_and_gear.