exponenta event banner

Активный дифференциал

Цилиндрическая или планетарная активная дифференциальная передача

  • Библиотека:
  • Блок динамики транспортного средства/силовой агрегат/привод/блок конечного привода

  • Active Differential block

Описание

Блок активного дифференциала реализует активный дифференциал для учета передачи мощности от передачи к осям. Блок моделирует активный дифференциал как разомкнутый дифференциал, связанный либо со шпорой, либо с планетарной дифференциальной передачей. Блок использует сигналы внешнего давления для регулирования давления сцепления для ускорения или замедления вращения каждой оси.

Используйте блок в рабочем процессе HIL (hardware-in-the-loop) и оптимизации для динамического соединения карданного вала с осями колес, когда требуется направить крутящий момент трансмиссии на определенную ось. Для детальных исследований вождения передних колес используйте блок для соединения карданного вала с универсальными соединениями. Блок подходит для использования в исследованиях системы с замкнутым контуром управления, например, стабильности рыскания и векторизации крутящего момента. Все параметры настраиваются.

Чтобы задать активный дифференциал, откройте параметры «Активный дифференциал» и укажите тип активного дифференциала.

Настройка

Блокирование реализации
Spur gears, superposition clutches

Сцепления находятся в суперпозиции через систему передач с тремя бандами и корпус дифференциала

Double planetary gears, stationary clutches

Муфты крепятся к водилу и осям через двойные планетарные зубчатые передачи

С помощью параметра «Разомкнутый дифференциал» укажите расположение разомкнутого дифференциала слева или справа от центральной линии.

В зависимости от имеющихся данных для определения способа соединения различных моментов, применяемых к осям, используется параметр «Муфта скольжения».

Настройка

Блокирование реализации
Pre-loaded ideal clutch

Крутящий момент, смоделированный как сухая муфта с постоянными коэффициентами трения

Slip speed dependent torque data

Крутящий момент определяется из справочной таблицы, которая является функцией скорости скольжения и давления сцепления

Активный дифференциальный блок не включает контроллер или внешнюю динамику привода сцепления. Эта информация используется для управления давлением на входной муфте. Информационная шина содержит скорости скольжения на муфте 1, Δωcl1 и муфте 2, Δωcl2.

Крутящий момент на входной оси

Δωcl1

Δωcl2

Входное давление сцепления

Положительный крутящий момент оси 1

> 0

Н/Д

Увеличить давление в муфте 1

Положительный крутящий момент оси 1

< 0

Н/Д

Расцепить муфту 1 и 2

Положительный крутящий момент оси 2

Н/Д

> 0

Увеличить давление в муфте 1

Положительный крутящий момент оси 2

Н/Д

< 0

Расцепить муфту 1 и 2

Дифференциалы

Блок Active Differential реализует эти уравнения для представления механического динамического отклика для конфигураций суперпозиции и неподвижного сцепления. Для определения передаточных чисел блок использует скорость сцепления и количество зубьев для каждой зубчатой пары. Допустимая разность скоростей колес (AWSD) ограничивает разность скоростей колес для положительного крутящего момента.

Механическая динамическая реакция

Уравнения

Наложение сцеплений и прямозубой передачи

Стационарные муфты и планетарная передача

Коронная передача

ω˙d (Jd + Jgs) = Td

ω˙d  (Jd + Js1 + Js2) = Td ü dbd − Ti

Ось 1

ω˙1J1=ηT1-ω1b1-Ti1

ω˙1 (J1 + Jr1) = T1 start1b1 − Ti1

Ось 2

ω˙2J2=ηT2-ω2b2-Ti2

ω˙2 (Jaxle2 + Jr1) = T2 start2b2 − Ti2

Передаточные числа

ωcl1ωd=Ns1=z1z6z4z3ωcl2ωd=Ns2=z1z5z4z2

ωcl1ωd=Np1=z1z6z4z3ωcl2ωd=Np2=z1z5z4z2

Зависимости жесткой связи

T1 = NTi2−Ns22Tcl2+Ns12Tcl1T2 = NTi2 + (1−Ns22) Tcl2− (1−Ns12) Tcl1ωd == N2 (ω1 +ω2)

T1 = NTi2−Np2 (Np2−1) 2Tcl2 + (2−Np1) (Np1−1) 2Tcl1T2 = NTi2 + (2−Np2) (Np2−1) 2Tcl2−Np1 (Np1−1) 2Tcl1ωd == N2 (ω1 +ω2)

Допустимая разность скоростей колес (AWSD)

Δλ max = (Ns2 Ns1) ⋅100%

Δλ max = (Np1,2 1) ⋅100%

Наложение сцеплений и прямозубой передачи

Эти суперпозиционные иллюстрации сцепления показывают конфигурацию сцепления и схему передачи крутящего момента левому колесу.

Detailed illustration of torque transfer to the left wheel

Schematic of clutch torque transfer to the left wheel

Стационарные муфты и планетарная передача

На иллюстрациях показана конфигурация и схема неподвижного сцепления.

Detailed illustration of a stationary clutch

Schematic of stationary clutch

Скользящая муфта

Как для идеальной конфигурации сцепления, так и для конфигурации со скоростью скольжения муфта скольжения является функцией скорости скольжения и давления сцепления. Скорость скольжения зависит от скорости скольжения на каждом из интерфейсов сцепления.

ϖ=[Δωc1,Δωc2]

Идеальное сцепление

Идеальная модель муфты сцепления использует скорость скольжения оси, давление сцепления и трение для расчета крутящего момента сцепления. Коэффициент трения является функцией скорости скольжения.

TC = FTNdλ (| fw |) Реффтан (4 λ p)

Для расчета общей силы сцепления блок использует эффективный радиус, давление сцепления и силу предварительной нагрузки сцепления.

FT  = FC +  P1,2Aeff, FT≥0

Радиусы диска определяют эффективный радиус сцепления, по которому действует сила сцепления.

Ссылка = 2 (Ro3-Ri3) 3 (Ro2-Ri2)

Скорость проскальзывания

Чтобы рассчитать крутящий момент сцепления, модель сцепления со скоростью скольжения использует данные о крутящем моменте, которые являются функцией скорости скольжения и давления сцепления. Угловые скорости осей определяют скорость скольжения.

ТС = ТС  (ϖ, P1,2)

Уравнения используют эти переменные.

AeffЭффективная область давления сцепления
BD

Линейное вязкое демпфирование коронной передачи

b1, b2

Линейное вязкое демпфирование осей 1 и 2 соответственно

Fc, FT

Сила предварительной нагрузки сцепления и общая сила сцепления соответственно

Jd

Инерция вращения носителя

Jgc

Инерция вращения трехгранной передачи

Jc1, Jc2

Вращательная инерция планетарного носителя 1 и 2 соответственно

Jr1, Jr2

Планетарная кольцевая шестерня 1 и 2 вращательной инерции соответственно

Js1, Js2

Планетарная солнечная шестерня 1 и 2 вращательной инерции соответственно

J1, J2

Инерция вращения осей 1 и 2 соответственно

N

Передаточное число приводного вала

Без обозначения даты

Количество дисков

Ns1, Ns2

Сцепление 1 и 2 передаточного числа водила и шпоры соответственно

Np1, Np2

Планетарное передаточное число 1 и 2 соответственно

P1, P2

Давление сцепления 1 и 2 соответственно

Reff

Эффективный радиус сцепления

Ри, Ро

Внутренний и внешний радиус кольцевого диска соответственно

Tc

Крутящий момент сцепления

Tcl1, Tcl2

Крутящий момент сцепления 1 и 2 соответственно

Td

Крутящий момент приводного вала

T1, T2

Крутящий момент осей 1 и 2 соответственно

Ti

Момент внутреннего сопротивления оси

Ti1, Ti2

Крутящий момент внутреннего сопротивления осей 1 и 2

ωd

Угловая скорость карданного вала

ϖ

Скорость скольжения

ω1, ω2

Угловая скорость осей 1 и 2 соответственно

Δωcl1, Δωcl2

Скорость скольжения муфты 1 и 2 на стыке соответственно

ωcl1, ωcl2

Угловая скорость сцепления 1 и 2 соответственно

μ

Коэффициент трения сцепления

zi

Количество зубьев на зубчатом колесе i

Порты

Исходные данные

развернуть все

Давление сцепления 1, P1, в Па.

Давление сцепления 2, P2, в Па.

Приложенный входной крутящий момент Td, обычно от карданного вала двигателя, в Н· м.

Крутящий момент оси 1, T1, в Н· м.

Крутящий момент оси 2, T2, в Н· м.

Продукция

развернуть все

Сигнал шины, содержащий эти блочные вычисления.

СигналОписаниеЕдиницы

Driveshft

DriveshftTrq

Крутящий момент приводного вала

Н· м

DriveshftSpd

Угловая скорость ведущего вала

рад/с

Axl1

Axl1Trq

Крутящий момент оси 1

Н· м

Axl1Spd

Угловая скорость оси 1

рад/с

Axl2

Axl2Trq

Крутящий момент оси 2

Н· м

Axl2Spd

Угловая скорость оси 2

рад/с

Cplng

CplngTrq1

Крутящий момент муфты 1

Н· м

CplngTrq2

Крутящий момент муфты муфты 2 Н· м
CplngSlipSpd1

Скорость скольжения муфты 1

рад/с
CplngSlipSpd2Скорость скольжения муфты 2рад/с
CplngPrs1

Входное давление муфты 1

Pa
CplngPrs2Входное давление муфты 2Pa

Угловая скорость карданного вала, λ d, в рад/с.

Ось 1 угловая скорость, λ 1, в рад/с.

Ось 2 угловая скорость, λ 2, в рад/с.

Параметры

развернуть все

Активный дифференциал

Укажите тип активного дифференциала.

Настройка

Блокирование реализации
Spur gears, superposition clutches

Сцепления находятся в суперпозиции через систему передач с тремя бандами и корпус дифференциала

Double planetary gears, stationary clutches

Муфты крепятся к водилу и осям через двойные планетарные зубчатые передачи

Сцепление 1 к перевозчику передаточное отношение шпоры, Ns1, безразмерный.

Зависимости

Для включения параметров прямозубого зубчатого колеса выберите Spur gears, superposition clutches для параметра Active differential type.

Сцепление 2 к перевозчику передаточных отношения шпоры, Ns2, безразмерный.

Зависимости

Для включения параметров прямозубого зубчатого колеса выберите Spur gears, superposition clutches для параметра Active differential type.

Инерция вращения трехгранной шестерни, Jgc, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров прямозубого зубчатого колеса выберите Spur gears, superposition clutches для параметра Active differential type.

Планетарный 1 передаточное отношение водила к оси, Np1, безразмерный.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Инерция планетарной 1 солнечной шестерни, Js1, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Инерция носителя планетарного 1, Jc1, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Инерция планетарного 1 кольцевого зубчатого колеса, Jr1, кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарное 2 передаточное отношение водила к оси, Np2, безразмерное.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Инерция планетарной 2 солнечной шестерни, Js2, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Инерция носителя планетарного 2, Jc2, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Инерция зубчатого венца планетарного 2, Jr2, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров планетарной передачи выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Разомкнутый дифференциал

Укажите соединение корончатого колеса с приводным валом.

Передаточное отношение водила к приводному валу, Н.

Инерция вращения коронной шестерни в сборе, Jd, в кг· м ^ 2. Можно включить инерцию приводного вала.

Линейное вязкое демпфирование коронной шестерни, bd, в Н· м· с/рад.

Инерция вращения оси 1, J1, в кг· м ^ 2.

Ось 1 линейного вязкого демпфирования, b1, в Н· м· с/рад.

Инерция вращения оси 2, J2, в кг· м ^ 2.

Ось 2 линейное вязкое демпфирование, b2, в Н· м· с/рад.

Ось 1 исходная скорость, starto1, в рад/с.

Ось 2 начальная скорость, λ o2, в рад/с.

Скользящая муфта

Укажите тип муфты с крутящим моментом.

Настройка

Блокирование реализации
Pre-loaded ideal clutch

Крутящий момент, смоделированный как мокрая муфта с постоянной скоростью

Slip speed dependent torque data

Крутящий момент определяется из справочной таблицы, которая является функцией скорости скольжения и давления сцепления

Эффективная прикладываемая область давления, в Н/м ^ 2.

Зависимости

Для включения параметров сцепления выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Тип муфты.

Количество дисков.

Зависимости

Для включения параметров сцепления выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Тип муфты.

Эффективный радиус (Reff), используемый с приложенной силой трения сцепления для определения силы трения. Эффективный радиус определяется как:

Ссылка = 2 (Ro3-Ri3) 3 (Ro2-Ri2)

Уравнение использует эти переменные.

Ro

Внешний радиус кольцевого диска

Ri

Внутренний радиус кольцевого диска

Зависимости

Для включения параметров сцепления выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Тип муфты.

Номинальное усилие предварительной нагрузки, в Н.

Зависимости

Для включения параметров сцепления выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Тип муфты.

Вектор коэффициента трения.

Зависимости

Для включения параметров сцепления выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Тип муфты.

Вектор скорости скольжения, в рад/с.

Для включения параметров сцепления выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Тип муфты.

Матрица крутящего момента, Тс, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить параметры скорости скольжения, выберите Slip speed dependent torque data для параметра Тип муфты.

Вектор точек останова сцепления, P1,2, в Па.

Зависимости

Чтобы включить параметры скорости скольжения, выберите Slip speed dependent torque data для параметра Тип муфты.

Вектор точек останова скорости проскальзывания в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить параметры скорости скольжения, выберите Slip speed dependent torque data для параметра Тип муфты.

Постоянная времени связи, в с.

Ссылки

[1] Деур, Дж., Иванович, В., Хэнкок, М. и Ассадиан, Ф. «Моделирование активной дифференциальной динамики». В процедурах ASME. Транспортные системы. Том 17, стр.: 427-436.

Расширенные возможности

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

.
Представлен в R2018b