Compound Planetary Gear

Планетарная передача, train со ступенчатой планетной передачей

Библиотека:
Simscape/Трансмиссия/Передачи

Описание

Блок Compound Planetary Gear представляет собой планетарную передачу, train с составными планетарными шестернями. Каждая составная планетарная передача представляет собой пару жестко соединенных и продольно расположенных передач разных радиусов. Одна из двух передач входит в зацепление с расположенной в центре солнечной шестерней, а другая - в зацепление с внешней кольцевой шестерней.

Составная планетарная передача

Блок моделирует составную планетарную передачу как структурный компонент, основанный на Simscape™ Driveline™ Sun-Planet и Ring-Planet блоках. Рисунок демонстрирует эквивалентную блок-схему для блока Compound planetary gear.

Чтобы увеличить точность модели передачи, задайте такие свойства, как инерция передачи, потери сетки и вязкие потери. По умолчанию инерция передачи и вязкие потери приняты незначительными. Блок позволяет вам задать инерцию внутренних планетных передач. Чтобы смоделировать инерцию несущей, солнечной и кольцевой передач, соедините блоки Simscape Inertia с портами C, S и R.

Тепловая модель

Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить порт, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

Уравнения

Идеальные ограничения передачи и передаточные числа

Блок Compound Planetary Gear накладывает два кинематических и два геометрических ограничения.

$r_{C} ω_{C} = r_{S} ω_{S} + r_{P 1} ω_{P},$

$r_{R} ω_{R} = r_{C} ω_{C} + r_{P 2} ω_{P},$

$r_{C} = r_{S} + r_{P 1},$

$r_{R} = r_{C} + r_{P 2},$

где:

_rC - радиус несущей передачи.
_ωC - скорость вращения несущей передачи.
_rS - радиус солнечной передачи.
_ωS - скорость вращения солнечной передачи.
_rP1 - радиус планетарной передачи 1.
_ωP - скорость вращения планетных передач.
_rP2 - радиус планетарной передачи 2.
_rR - радиус кольцевой передачи.

Передаточные отношения кольцевая планета и планета-солнце:

$g_{R P} = r_{R} / r_{P 2} = N_{R} / N_{P 2}$

$g_{P S} = r_{P 1} / r_{S} = N_{P 1} / N_{S},$

где:

_gRP - передаточное отношение «кольцо-планета».
_NR - количество зубьев на кольцевой шестерне.
_NP2 - количество зубьев на планетарной передаче 2.
_gPS - передаточное отношение «планета-солнце».
_NP1 - количество зубьев на планетарной передаче 1.
_NS - количество зубьев на солнечной передаче.

С точки зрения передаточных чисел ключевым кинематическим ограничением является:

$(1 + g_{R P} g_{P S}) ω_{C} = ω_{S} + g_{R P} g_{P S} ω_{R} .$

Четыре степени свободы сводятся к двум независимым степеням свободы. Зубчатые пары (1, 2) = (P2, R) и (S, P1).

Предупреждение

Передаточное _gRP должно быть строго больше единицы.

Передатчики крутящего момента:

$g_{R P} τ_{P 2} + τ_{R} - τ_{l o s s} (P 2, R) = 0$

$g_{P S} τ_{S} + τ_{P 1} - τ_{l o s s} (S, P 1) = 0,$

где:

_τP2 - передача крутящего момента для планетарной передачи 2.
_τR - передача крутящего момента для кольцевой передачи.
_τloss - потери передачи крутящего момента.
_τS - передача крутящего момента для солнечной передачи.
_τP1 - передача крутящего момента для планетарной передачи 1.

В идеальном случае, когда нет потерь крутящего момента, _τloss = 0.

Неидеальные ограничения и потери передачи

В неидеальном случае _τloss ≠ 0. Для получения дополнительной информации см. «Моделирование передач с потерями».

Допущения и ограничения

Инерция передачи принята незначительной.
Передачи обрабатываются как жесткие компоненты.
Трение Кулона замедляет симуляцию. Для получения дополнительной информации см. «Настройка точности модели».

Порты

Сохранение

расширить все

`C` - Планетарный редуктор
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с держателем планетной передачи.

`R` - Кольцевая передача
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с кольцевой шестерней.

`S` - Солнечная передача
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с солнечной шестерней.

`H` - Тепловой поток
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на эффективность степени путем изменения температур передачи.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

Параметры

расширить все

Главный

`Ring (R) to planet (P) teeth ratio (NR/NP)` - Отношение вращения кольца к планете
`2` (по умолчанию) | скаляром больше `1`

Фиксированное отношение _gRP кольцевой передачи к вращениям планетной передачи, определяемое количеством зубьев кольцевой передачи, деленным на количество зубьев планетной передачи. Это передаточное число должно быть строго больше 1.

`Planet (P) to sun (S) teeth ratio (NP/NS)` - Отношение вращения планеты к солнечной шестерне
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Фиксированное отношение _gPS планетной передачи к вращениям солнечной передачи, определяемое количеством зубьев планетной передачи, деленным на количество зубьев солнечной передачи. Это передаточное число должно быть строго больше 0.

Потери сетки

`Friction model` - Модель трения
`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` (по умолчанию) | `Constant efficiency` | `Temperature-dependent efficiency`

Модель трения для блока:

No meshing losses - Suitable for HIL simulation - Зацепление передач идеально.
Constant efficiency - Передача крутящего момента между парами зубчатых колес уменьшается постоянной эффективностью, η, таким что 0 < η ≤ 1.
Temperature-dependent efficiency - Передача крутящего момента между парами зубчатых колес определяется поиском таблицы на основе температуры.

`Sun-planet and ring-planet ordinary efficiencies` - Эффективность передачи крутящего момента
`[.96 .98]` (по умолчанию) | вектор

Вектор КПД передачи крутящего момента, [_ηSP ηRP], для зубчатых колес пары солнечной планеты и _{кольцевой несущей}, соответственно. Векторный элемент должен находиться в интервале (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Constant efficiency.

`Temperature` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | вектор

Вектор температур, используемых для создания 1-D интерполяционной таблицы температурного КПД. Векторные элементы должны увеличиться слева направо.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

`Sun-planet efficiency` - Эффективность Солнца-планеты
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор | rot

Вектор коэффициентов степени к входу, которые описывают поток степени от солнечной передачи к планете, _ηSP. Блок использует значения, чтобы создать 1-D интерполяционную таблицу температурного КПД.

Каждый элемент является эффективностью, которая относится к температуре в векторе Temperature. Длина вектора должна быть равна длине вектора- Temperature. Каждый элемент в векторе должен быть в области значений (0,1].

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

`Ring-planet efficiency` - Эффективность кольцевой планеты
`[.95 .9 .85]` (по умолчанию) | вектор

Вектор эффективности компонента, _ηRP - отношение выхода степени к входным степеням, которое блок использует, чтобы создать 1-D интерполяционную таблицу температурного КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

`Sun-carrier and planet-carrier power thresholds` - Минимальный порог степени эффективности для муфт солнечного носителя и планетной несущей передачи
`[.001, .001]` `W` (по умолчанию) | вектор

Вектор порогов степени, выше которых применяются полные коэффициенты эффективности. Введите пороги в порядке солнца-носителя, планеты-носителя. Ниже этих значений гиперболическая тангенциальная функция сглаживает коэффициент эффективности.

Когда вы задаете Friction model Constant efficiencyблок снижает потери КПД до нуля, когда никакая степень не передается. Когда вы задаете Friction model Temperature-dependent efficiencyблок сглаживает коэффициенты эффективности между нулем в состоянии покоя и значениями, предоставленными интерполяционными таблицами температурного КПД при порогах степени.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Constant efficiency или Temperature-dependent efficiency.

Вязкие потери

`Sun-carrier and planet-carrier viscous friction coefficients` - Вязкое трение передачи
`[0 0]` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | вектор

Вектор коэффициентов вязкого трения, [_μS μP], для движений передачи Солнца-носителя и _{планеты-носителя}, соответственно.

Инерция

`Inertia` - Модель инерции
`off` (по умолчанию) | `on`

Модель инерции для блока:

Off - Моделируйте инерцию передачи.
On - Инерция передачи пренебрежения.

`Planet gear inertia` - Инерция планеты передачи
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Момент инерции комбинированных планетных передач. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Inertia равным On.

Тепловой порт

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

`Thermal mass` - Тепловая масса
`50` `J/K` (по умолчанию) | скаляром

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на один температурный модуль. Чем больше тепловая масса, тем более устойчивым компонентом является изменение температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляром

Температура блока в начале симуляции. Начальная температура устанавливает эффективность начального компонента в соответствии с их соответствующими векторами КПД.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.

Подробнее о

расширить все

Цикл

Для оптимальной эффективности симуляции установите Friction model значение по умолчанию, No meshing losses - Suitable for HIL simulation.

Документация

Compound Planetary Gear

Описание

Тепловая модель

Уравнения

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

C - Планетарный редуктор вращательный механический

R - Кольцевая передача вращательный механический

S - Солнечная передача вращательный механический

H - Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Главный

Ring (R) to planet (P) teeth ratio (NR/NP) - Отношение вращения кольца к планете 2 (по умолчанию) | скаляром больше 1

Planet (P) to sun (S) teeth ratio (NP/NS) - Отношение вращения планеты к солнечной шестерне 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Потери сетки

Friction model - Модель трения No meshing losses - Suitable for HIL simulation (по умолчанию) | Constant efficiency | Temperature-dependent efficiency

Sun-planet and ring-planet ordinary efficiencies - Эффективность передачи крутящего момента [.96 .98] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Temperature - Температура [280, 300, 320] K (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Sun-planet efficiency - Эффективность Солнца-планеты [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор | rot

Зависимости

Ring-planet efficiency - Эффективность кольцевой планеты [.95 .9 .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Sun-carrier and planet-carrier power thresholds - Минимальный порог степени эффективности для муфт солнечного носителя и планетной несущей передачи [.001, .001] W (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Вязкие потери

Sun-carrier and planet-carrier viscous friction coefficients - Вязкое трение передачи [0 0] N*m/(rad/s) (по умолчанию) | вектор

Инерция

Inertia - Модель инерции off (по умолчанию) | on

Planet gear inertia - Инерция планеты передачи 0.001 kg*m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Тепловой порт

Thermal mass - Тепловая масса 50 J/K (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Initial temperature - Начальная температура 300 K (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Подробнее о

Цикл

Расширенные возможности

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

См. также

Блоки Simscape

Темы

Документация по Simscape Driveline

Поддержка

`C` - Планетарный редуктор
вращательный механический

`R` - Кольцевая передача
вращательный механический

`S` - Солнечная передача
вращательный механический

`H` - Тепловой поток
тепловой

`Ring (R) to planet (P) teeth ratio (NR/NP)` - Отношение вращения кольца к планете
`2` (по умолчанию) | скаляром больше `1`

`Planet (P) to sun (S) teeth ratio (NP/NS)` - Отношение вращения планеты к солнечной шестерне
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Friction model` - Модель трения
`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` (по умолчанию) | `Constant efficiency` | `Temperature-dependent efficiency`

`Sun-planet and ring-planet ordinary efficiencies` - Эффективность передачи крутящего момента
`[.96 .98]` (по умолчанию) | вектор

`Temperature` - Температура
`[280, 300, 320]` `K` (по умолчанию) | вектор

`Sun-planet efficiency` - Эффективность Солнца-планеты
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор | rot

`Ring-planet efficiency` - Эффективность кольцевой планеты
`[.95 .9 .85]` (по умолчанию) | вектор

`Sun-carrier and planet-carrier power thresholds` - Минимальный порог степени эффективности для муфт солнечного носителя и планетной несущей передачи
`[.001, .001]` `W` (по умолчанию) | вектор

`Sun-carrier and planet-carrier viscous friction coefficients` - Вязкое трение передачи
`[0 0]` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | вектор

`Inertia` - Модель инерции
`off` (по умолчанию) | `on`

`Planet gear inertia` - Инерция планеты передачи
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Thermal mass` - Тепловая масса
`50` `J/K` (по умолчанию) | скаляром

`Initial temperature` - Начальная температура
`300` `K` (по умолчанию) | скаляром

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