Cycloidal Drive

Высокоскоростной редуктор, основанный на циклоидальном движении диска

Библиотека:
Simscape/Трансмиссия/Передачи

Описание

Блок Cycloidal Drive представляет компактный, с высоким отношением, механизм снижения скорости, который содержит четыре ключевых компонента:

Эксцентричный кулачок
Циклоидальный диск
Корпус кольцевой передачи
Штифтовые ролики

Эксцентриковый кулачок, который простирается от базового вала, находится внутри циклоидального диска. Этот диск зацепляется с корпусом кольцевой передачи. Штифтовые ролики, которые проходят от последующего вала, сидят в совпадающих отверстиях на циклоидальном диске.

Во время нормальной операции базовый вал управляет эксцентриковым кулачком. Кулачок вращается внутри циклоидального диска, заставляя его вращаться в эксцентриковом шаблоне вокруг оси смещения. При перемещении циклоидальный диск входит в зацепление с внутренними зубьями корпуса кольцевой шестерни. Внутренняя сетка меняет направление скорости вращения на противоположное.

Штифтовые ролики, проходящие от отверстий циклоидального диска, передают вращательное движение последующему валу. Этот вал вращается против базового вала с очень уменьшенной скоростью. Большой коэффициент уменьшения возникает из-за почти одинаковых чисел циклоидального диска и звонков кольцевой шестерни. Эффективное передаточное отношение:

$r = \frac{n_{R} - n_{C}}{n_{C}},$

где:

r - передаточное число.
_nR - количество зубьев на кольцевой шестерне.
_nC - количество зубьев на циклоидальном диске.

Передаточное отношение ограничивает скорости вращения основы и последующих валов в соответствии с выражением

$ω_{F} = - r ω_{B},$

где:

_ωF - скорость вращения последующего вала.
_ωC - скорость вращения базового вала.

Передаточное отношение также ограничивает крутящие моменты, действующие на основу и последующие валы, согласно выражению

$T_{B} = r T_{F} + T_{f},$

где:

_TB - крутящий момент привода сетки на базовом валу.
_TF - крутящий момент привода сети на последующем валу.
_Tf - потери крутящего момента из-за трения. Для получения дополнительной информации см. «Моделирование передач с потерями».

Рисунок показывает циклоидальный привод спереди и сбоку. Кинематика системы привода вызывает разворот основы и последующих угловых скоростей вала так, что два вала вращаются в противоположных направлениях.

Циклоидальный привод может работать в реверсивном режиме, то есть с степенью, протекающей от последующего вала к основанию. В обратном режиме эффективность передачи крутящего момента обычно незначительна. Можно настроить эффективность, изменив значение параметра Efficiency from follower shaft to base shaft.

Модель трения

Можно задать модель трения потерь сетки:

No meshing losses - suitable for HIL simulation, что игнорирует потери, чтобы позволить время расчета с поддержкой HIL.
Constant efficiency, которая является настройкой трения по умолчанию для версий блоков до R2020b. В этом случае вы задаете эффективность компонента, которая остается постоянной на протяжении всей симуляции
Temperature-dependent efficiency, который моделирует температурно-зависимые эффективности компонента путем создания 1-D интерполяционной таблицы на основе вектора Temperature и данного вектора КПД компонента. Эта настройка также включает тепловой H порта. Этот порт получает тепловой поток в блок, который переводится в температуру блока согласно параметру Thermal mass передачи.

Тепловая модель

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

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Порты

Сохранение

расширить все

`B` - Базовый вал
механический вращательный

Вращательный механический порт сопоставлен с базовым валом.

`F` - Последующий вал
механический вращательный

Вращательный механический порт сопоставлен с последующим валом.

`H` - Тепловой поток
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

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

Параметры

расширить все

Главный

`Number of teeth on cycloid disk` - Количество зубьев циклоидного диска
`20` (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

Общее количество зубьев, выступающих наружу из периметра циклоидального диска. Это количество должно быть меньше, чем количество зубьев или контактов на кольцевой шестерне. Отношение чисел зубьев шестерни задает относительные скорости вращения основы и последующих валов.

`Number of teeth on ring gear` - Количество зубьев кольцевой передачи
`24` (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

Общее количество зубьев или контактов, выступающих внутрь от корпуса кольцевой шестерни. Это количество должно быть больше, чем количество зубьев на циклоидальном диске. Отношение двух зубных чисел механизма определяет относительные скорости вращения валов последователя и основы.

Потери сетки

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

No meshing losses — Suitable for HIL simulation - Зацепление передач идеально.
Constant efficiency - Передача крутящего момента между червячным и зубчатым колесами уменьшается трением.
Temperature-dependent efficiency - Передача крутящего момента определяется из предоставленных пользователем данных для эффективности и температуры сетки.

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

Вектор температур, используемых для построения 1-D интерполяционных таблиц температурного КПД. Значения векторных элементов должны увеличиться слева направо. Количество элементов в векторе должно совпадать с количеством элементов в векторах, заданных для этих параметров:

Зависимости

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

`Efficiency from base shaft to follower shaft` - Эффективность от базы до последующей системы
`0.90` или `[0.95, 0.85, 0.80]` (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

Эффективность передачи крутящего момента с базовым валом, приводящим в действие последующий вал. Значения эффективность должны падать в интервале (0,1]. Большие значения эффективности соответствуют большему перемещению крутящего момента между основой и последующими валами. Значения, приближающиеся к единице, типичны.

Способ определения значений эффективности зависит от того, какой Friction model вы выбираете:

Constant efficiency - Задайте значение как скаляр.
Temperature-dependent efficiency- Задайте значение как вектор, в котором каждый элемент является отношением выходной степени к входной степени при соответствующем элементе температуры в векторе температуры. Количество элементов в векторе должно совпадать с количеством элементов в векторах, заданных для параметров Temperature.

Зависимости

Этот параметр доступен, когда вы задаете Friction model Constant efficiency или Temperature-dependent efficiency. Для получения дополнительной информации см. «Тепловая модель».

`Efficiency from follower shaft to base shaft` - Последующая эффективность
`0.05` или `[0.10, 0.05, 0.03]` (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

Передача крутящего момента эффективности в режиме обратной операции, то есть с последующим валом, ведущим основной вал. Значения эффективность должны падать в интервале (0,1]. Большие значения эффективности соответствуют большему перемещению крутящего момента между основой и последующими валами. Значения, приближающиеся к нулю, типичны.

Способ определения значений эффективности зависит от того, какой Friction model вы выбираете:

Constant efficiency - Задайте значение как скаляр.
Temperature-dependent efficiency- Задайте значение как вектор, в котором каждый элемент является отношением выходной степени к входной степени при соответствующем элементе температуры в векторе температуры. Количество элементов в векторе должно совпадать с количеством элементов в векторах, заданных для параметров Temperature.

Зависимости

`Power threshold` - Минимальный порог степени эффективности
`0.001` `W` (по умолчанию) | скаляром

Абсолютное значение циклоидального диска степени выше которого применяется коэффициент полной эффективности. Ниже этого значения гиперболическая тангенциальная функция сглаживает коэффициент эффективности.

Когда вы задаете Friction model Constant efficiencyгиперболическая тангенсирующая функция сглаживает коэффициент эффективности до единицы, так что потери КПД уходят в нуль в состоянии покоя.

Когда вы задаете Friction model Temperature-dependent efficiencyфункция гиперболического тангенса сглаживает коэффициент эффективности между нулем в состоянии покоя и значением, предоставленным интерполяционной таблицей температура-КПД, когда при заданном пороге степени.

Пороговое значение степени должно быть ниже ожидаемой степени, передаваемого во время симуляции. Более высокие значения могут привести к занижению потерь эффективности блока. Однако очень низкие значения могут повысить вычислительные затраты на симуляцию.

Тепловой порт

Чтобы включить эти настройки, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency. Для получения дополнительной информации см. «Тепловая модель».

`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 компонента в начале симуляции. Начальная температура изменяет эффективность компонента в соответствии с заданным вектором эффективности, влияя на начальное зацепление или потери на трение.

Зависимости

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

Документация

Cycloidal Drive

Описание

Модель трения

Тепловая модель

Переменные

Порты

Сохранение

`B` - Базовый вал
механический вращательный

`F` - Последующий вал
механический вращательный

`H` - Тепловой поток
тепловой

Зависимости

Параметры

Главный

`Number of teeth on cycloid disk` - Количество зубьев циклоидного диска
`20` (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

`Number of teeth on ring gear` - Количество зубьев кольцевой передачи
`24` (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

Потери сетки

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

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

Зависимости

`Efficiency from base shaft to follower shaft` - Эффективность от базы до последующей системы
`0.90` или `[0.95, 0.85, 0.80]` (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

Зависимости

`Efficiency from follower shaft to base shaft` - Последующая эффективность
`0.05` или `[0.10, 0.05, 0.03]` (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

Зависимости

`Power threshold` - Минимальный порог степени эффективности
`0.001` `W` (по умолчанию) | скаляром

Тепловой порт

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

Зависимости

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

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Документация по Simscape Driveline

Поддержка

Документация

Cycloidal Drive

Описание

Модель трения

Тепловая модель

Переменные

Порты

Сохранение

B - Базовый вал механический вращательный

F - Последующий вал механический вращательный

H - Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Главный

Number of teeth on cycloid disk - Количество зубьев циклоидного диска 20 (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

Number of teeth on ring gear - Количество зубьев кольцевой передачи 24 (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

Потери сетки

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

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

Зависимости

Efficiency from base shaft to follower shaft - Эффективность от базы до последующей системы 0.90 или [0.95, 0.85, 0.80] (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

Зависимости

Efficiency from follower shaft to base shaft - Последующая эффективность 0.05 или [0.10, 0.05, 0.03] (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

Зависимости

Power threshold - Минимальный порог степени эффективности 0.001 W (по умолчанию) | скаляром

Тепловой порт

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

Зависимости

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

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Документация по Simscape Driveline

Поддержка

`B` - Базовый вал
механический вращательный

`F` - Последующий вал
механический вращательный

`H` - Тепловой поток
тепловой

`Number of teeth on cycloid disk` - Количество зубьев циклоидного диска
`20` (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

`Number of teeth on ring gear` - Количество зубьев кольцевой передачи
`24` (по умолчанию) | положительное скалярное целое число

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

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

`Efficiency from base shaft to follower shaft` - Эффективность от базы до последующей системы
`0.90` или `[0.95, 0.85, 0.80]` (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

`Efficiency from follower shaft to base shaft` - Последующая эффективность
`0.05` или `[0.10, 0.05, 0.03]` (по умолчанию) | скаляр или вектор элементов в интервале (0,1]

`Power threshold` - Минимальный порог степени эффективности
`0.001` `W` (по умолчанию) | скаляром

`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 ®