Gearbox

Идеальная коробка передач с вращением

Библиотека:
Силовой агрегат Blockset/Drivetrain/Муфты

Описание

Блок Gearbox реализует идеальную коробку передач вращения. Блок использует инерцию передачи и демпфирование, чтобы вычислить скорость реакцию на основу и последующую пары передач входа крутящими моментами.

В исследованиях экономии топлива и эффективности силового агрегата можно использовать Gearbox блок для моделирования идеальной коробки передач и передачи степени между общими элементами привода, такими как трансмиссии, двигатели, сцепления и дифференциалы.

Блок Gearbox использует эти уравнения, чтобы аппроксимировать динамику передачи.

$\begin{array}{l} {\dot{ω}}_{B} J_{B} = ω_{B} b_{B} + η N T_{F} \\ {\dot{ω}}_{F} J_{F} = ω_{F} b_{F} + η T_{F} \end{array}$

Это ограничительное уравнение сводит систему к одной системе DOF.

$ω_{B} = N ω_{F}$

Чтобы выразить идеальную передачу крутящего момента, блок использует эту зависимость.

$η N T_{B} + T_{F} = 0$

Эффективность

Для расчета эффективности блока используйте параметр Efficiency factors. В этой таблице суммируется реализация блоков для каждой настройки.

Настройка Реализация

Настройка	Реализация
`Constant`	Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.
`Driveshaft torque, temperature and speed`	Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости привода. Используйте эти параметры для задания интерполяционной таблицы и точек по оси Х: Efficiency lookup table, eta_tbl Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts Efficiency speed breakpoints, omega_bpts Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts Для температуры воздуха можно либо: Выберите Input temperature, чтобы создать вход порт. Установите Ambient temperature, Tamb значение параметров. Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Interpolation method. Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Constant

Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.

Driveshaft torque, temperature and speed

Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости привода. Используйте эти параметры для задания интерполяционной таблицы и точек по оси Х:

Efficiency lookup table, eta_tbl
Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts
Efficiency speed breakpoints, omega_bpts
Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts

Для температуры воздуха можно либо:

Выберите Input temperature, чтобы создать вход порт.
Установите Ambient temperature, Tamb значение параметров.

Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Interpolation method. Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Степень между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход из блока	`PwrBase`	Механическая степень от базового вала	_PBase	$P_{B a s e} = η T_{B} ω_{B}$
		`PwrFlwr`	Механическая степень от последующего вала	_PFlwr	$P_{F l w r} = η T_{F} ω_{F}$
	`PwrNotTrnsfrd` - Степень через контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrMechLoss`	Суммарные потери степени	_Png	$\begin{array}{l} P_{n g} = - (P_{t} + P_{d}) + P_{s} \\ P_{t} = η T_{B} ω_{B} + η T_{F} ω_{F} \end{array}$
		`PwrDampLoss`	Потеря степени из-за демпфирования	_Pd	$P_{d} = - (b_{F} {\| ω_{F} \|}^{2} + b_{B} {\| ω_{B} \|}^{2})$
	`PwrStored` - Сохраненная скорость изменения энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	`PwrStoredShft`	Изменение скорости сохраненной внутренней кинетической энергии	_Ps	$P_{s} = (ω_{B} {\dot{ω}}_{B} J_{B} + ω_{F} {\dot{ω}}_{F} J_{F})$

В уравнениях используются эти переменные.

_TB	Входной крутящий момент базовой передачи
_TF	Крутящий момент выхода последующей передачи
_ωB	Базовая передача скорости вращения
_ωF	Последующая передача скорости вращения
_JB	Инерция вращения базовой передачи
_JF	Инерция вращения последующей передачи
_bB	Вращательное вязкое демпфирование базовой передачи
_bF	Последующая передача вращательного вязкого демпфирования
N	Передаточное отношение крутящего момента
η	Эффективность передачи
_Pt	Общая степень
_Pd	Потеря степени из-за демпфирования
_Ps	Изменение скорости сохраненной внутренней кинетической энергии

Порты

Вход

расширить все

`BTrq` - Входной крутящий момент базовой передачи
`scalar`

Входной крутящий момент базовой передачи, _TB, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для Port Configuration выберите Simulink.

`FTrq` - Крутящий момент на выходе последующей передачи
`scalar`

Выходной крутящий момент последующей передачи, _TF, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для Port Configuration выберите Simulink.

`B` - скорость вращения и крутящий момент базовой передачи
двухсторонний порт соединителя

Скорость вращения базовой передачи, _ωB, в рад/с. Крутящий момент базовой передачи, _TB, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для Port Configuration выберите Two-way connection.

`AirTemp` - Температура окружающего воздуха
`scalar`

Температура окружающего воздуха, _Tair, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот порт:

Установите Efficiency factors значение Driveshaft torque, speed and temperature.
Выберите Input ambient temperature.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

Сигнал			Описание	Переменная	Модули
Основа	`BaseTrq`		Входной крутящий момент базовой передачи	_TB	Н· м
Основа	`BaseSpd`		Базовая передача скорости вращения	_ωB	рад/с
Flwr	`FlwrTrq`		Крутящий момент последующей передачи	_TF	Н· м
Flwr	`FlwrSpd`		Последующая передача скорости вращения	_ωF	рад/с
PwrInfo	`PwrTrnsfrd`	`PwrBase`	Механическая степень от базового вала	_PBase	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrFlwr`	Механическая степень от последующего вала	_PFlwr	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrMechLoss`	Суммарные потери степени передачи	_Png	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrDampLoss`	Потеря степени из-за демпфирования	_Pd	W
	`PwrStored`	`PwrStoredShft`	Изменение скорости сохраненной внутренней кинетической энергии	_Ps	W

`BSpd` - Угловая скорость входной передачи
`scalar`

Скорость вращения базовой передачи, _ωB, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для Port Configuration выберите Simulink.

`FSpd` - Угловая скорость выходной передачи
`scalar`

Последующая передача скорости вращения, _ωF, в рад/с.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для Port Configuration выберите Simulink.

`F` - Угловая скорость и крутящий момент выходной передачи
двухсторонний порт соединителя

Последующая передача скорости вращения, _ωF, в рад/с. Крутящий момент последующей передачи, _TF, в Н· м.

Зависимости

Чтобы создать этот порт, для Port Configuration выберите Two-way connection.

Параметры

расширить все

Опции блока

`Port Configuration` - Задайте строение
`Simulink` (по умолчанию) | `Two-way connection`

Укажите строение порта.

Зависимости

Определение Simulink создает следующие порты:

BSpd
FSpd
BTrq
FTrq

Определение Two-way connection создает следующие порты:

`Efficiency factors` - Задайте строение
`Constant` (по умолчанию) | `Driveshaft torque, speed and temperature`

Настройка Реализация

Настройка	Реализация
`Constant`	Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.
`Driveshaft torque, temperature and speed`	Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости привода. Используйте эти параметры для задания интерполяционной таблицы и точек по оси Х: Efficiency lookup table, eta_tbl Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts Efficiency speed breakpoints, omega_bpts Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts Для температуры воздуха можно либо: Выберите Input temperature, чтобы создать вход порт. Установите Ambient temperature, Tamb значение параметров. Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Interpolation method. Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Constant

Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.

Driveshaft torque, temperature and speed

Efficiency lookup table, eta_tbl
Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts
Efficiency speed breakpoints, omega_bpts
Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts

Для температуры воздуха можно либо:

Выберите Input temperature, чтобы создать вход порт.
Установите Ambient temperature, Tamb значение параметров.

`Interpolation method` - Метод
`Flat` | `Nearest` | `Linear point-slope` | `Linear Lagrange` | `Cubic spline`

Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

`Output shaft rotates in same direction as input` - Вращение
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы указать, что выходной вал вращается в том же направлении, что и вход.

`Input ambient temperature` - Создайте входной порт
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы создать входной порт AirTemp для температуры окружающего воздуха.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

`Input to output gear ratio, N` - Коэффициент
`2` (по умолчанию) | `scalar`

Передаточное отношение «основание-последующее», безразмерное.

`Input shaft inertia, J1` - Инерция
`.01` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция базового вала, в кг· м ^ 2.

`Output shaft inertia, J2` - Инерция
`.01` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция последующего вала, в кг· м ^ 2.

`Input shaft damping, b1` - Демпфирование
`.001` (по умолчанию) | `scalar`

Демпфирование вязкого вала основания, в Н· м· с/рад.

`Output shaft damping, b2` - Демпфирование
`.001` (по умолчанию) | `scalar`

Последующее демпфирование вязкого вала, в Н· м· с/рад.

`Input shaft initial velocity, w1_o` - Начальная скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Начальная скорость базового вала, в рад/с.

Эффективность

`Constant efficiency factor, eta` - Эффективность
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянная эффективность, η.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Constant.

`Efficiency lookup table, eta_tbl` - Интерполяционная таблица
`M`-by- `N`-by- `L` массив

Безразмерный массив значений для эффективности как функции от:

M входные крутящие моменты
N входная скорость
L температура воздуха

Каждое значение задает эффективность для определенной комбинации крутящего момента, скорости и температуры. Размер массива должен совпадать с размерностями, заданными векторами крутящего момента, скорости и температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

`Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts` - Точки останова крутящего момента
`[25, 50, 75, 100, 150, 200, 250]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

Вектор входного крутящего момента, точек останова для эффективности, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

`Efficiency speed breakpoints, omega_bpts` - Точки останова скорости
`[52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

Вектор скорости, точек останова для эффективности, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

`Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts` - Точки останова температуры
`[290 358]` (по умолчанию) | `1`-by- `L` вектор

Вектор точек разрыва температуры окружающей среды для эффективности, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

`Air temperature, Tair` - Температура окружающего воздуха
`297.15` (по умолчанию) | `scalar`

Температура окружающего воздуха, _Tair, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр:

Установите Efficiency factors значение Driveshaft torque, speed and temperature.
Очистить Input ambient temperature.

Примеры моделей

Conventional Vehicle Reference Application

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Симулируйте полную модель транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, коробкой передач и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте для анализа соответствия силового агрегата и выбора компонентов, проекта алгоритмов управления и диагностики и аппаратных средств в цикле (HIL) проверки.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Disc Clutch | Planetary Gear | Rotational Inertia | Torque Converter | Torsional Compliance

Введенный в R2017a

Документация

Gearbox

Описание

Эффективность

Учет степени

Порты

Вход

BTrq - Входной крутящий момент базовой передачи scalar

Зависимости

FTrq - Крутящий момент на выходе последующей передачи scalar

Зависимости

B - скорость вращения и крутящий момент базовой передачи двухсторонний порт соединителя

Зависимости

AirTemp - Температура окружающего воздуха scalar

Зависимости

Выход

Info - Сигнал шины автобус

BSpd - Угловая скорость входной передачи scalar

Зависимости

FSpd - Угловая скорость выходной передачи scalar

Зависимости

F - Угловая скорость и крутящий момент выходной передачи двухсторонний порт соединителя

Зависимости

Параметры

Port Configuration - Задайте строение Simulink (по умолчанию) | Two-way connection

Зависимости

Efficiency factors - Задайте строение Constant (по умолчанию) | Driveshaft torque, speed and temperature

Interpolation method - Метод Flat | Nearest | Linear point-slope | Linear Lagrange | Cubic spline

Зависимости

Output shaft rotates in same direction as input - Вращение off (по умолчанию) | on

Input ambient temperature - Создайте входной порт off (по умолчанию) | on

Зависимости

Input to output gear ratio, N - Коэффициент 2 (по умолчанию) | scalar

Input shaft inertia, J1 - Инерция .01 (по умолчанию) | scalar

Output shaft inertia, J2 - Инерция .01 (по умолчанию) | scalar

Input shaft damping, b1 - Демпфирование .001 (по умолчанию) | scalar

Output shaft damping, b2 - Демпфирование .001 (по умолчанию) | scalar

Input shaft initial velocity, w1_o - Начальная скорость 0 (по умолчанию) | scalar

Constant efficiency factor, eta - Эффективность 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Efficiency lookup table, eta_tbl - Интерполяционная таблица M-by- N-by- L массив

Зависимости

Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts - Точки останова крутящего момента [25, 50, 75, 100, 150, 200, 250] (по умолчанию) | 1-by- M вектор

Зависимости

Efficiency speed breakpoints, omega_bpts - Точки останова скорости [52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524] (по умолчанию) | 1-by- N вектор

Зависимости

Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts - Точки останова температуры [290 358] (по умолчанию) | 1-by- L вектор

Зависимости

Air temperature, Tair - Температура окружающего воздуха 297.15 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Примеры моделей

Обычные Транспортные средства Примера готовых узлов

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Powertrain Blockset

Поддержка

`BTrq` - Входной крутящий момент базовой передачи
`scalar`

`FTrq` - Крутящий момент на выходе последующей передачи
`scalar`

`B` - скорость вращения и крутящий момент базовой передачи
двухсторонний порт соединителя

`AirTemp` - Температура окружающего воздуха
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`BSpd` - Угловая скорость входной передачи
`scalar`

`FSpd` - Угловая скорость выходной передачи
`scalar`

`F` - Угловая скорость и крутящий момент выходной передачи
двухсторонний порт соединителя

`Port Configuration` - Задайте строение
`Simulink` (по умолчанию) | `Two-way connection`

`Efficiency factors` - Задайте строение
`Constant` (по умолчанию) | `Driveshaft torque, speed and temperature`

`Interpolation method` - Метод
`Flat` | `Nearest` | `Linear point-slope` | `Linear Lagrange` | `Cubic spline`

`Output shaft rotates in same direction as input` - Вращение
`off` (по умолчанию) | `on`

`Input ambient temperature` - Создайте входной порт
`off` (по умолчанию) | `on`

`Input to output gear ratio, N` - Коэффициент
`2` (по умолчанию) | `scalar`

`Input shaft inertia, J1` - Инерция
`.01` (по умолчанию) | `scalar`

`Output shaft inertia, J2` - Инерция
`.01` (по умолчанию) | `scalar`

`Input shaft damping, b1` - Демпфирование
`.001` (по умолчанию) | `scalar`

`Output shaft damping, b2` - Демпфирование
`.001` (по умолчанию) | `scalar`

`Input shaft initial velocity, w1_o` - Начальная скорость
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Constant efficiency factor, eta` - Эффективность
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Efficiency lookup table, eta_tbl` - Интерполяционная таблица
`M`-by- `N`-by- `L` массив

`Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts` - Точки останова крутящего момента
`[25, 50, 75, 100, 150, 200, 250]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

`Efficiency speed breakpoints, omega_bpts` - Точки останова скорости
`[52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

`Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts` - Точки останова температуры
`[290 358]` (по умолчанию) | `1`-by- `L` вектор

`Air temperature, Tair` - Температура окружающего воздуха
`297.15` (по умолчанию) | `scalar`

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®