Limited-Slip Differential

Уменьшите различие скоростей между двумя соединенными валами

Библиотека:
Simscape/Трансмиссия/Передачи

Описание

Блок Limited-Slip Differential представляет дифференциал с ограничением скольжения (LSD), который является зубчатым узлом, который ограничивает различие скоростей между двумя соединенными валами. Блок моделирует механизм LSD как структурный компонент, который объединяет дифференциал и муфту.

Дифференциальный компонент в блоке LSD является открытым дифференциалом. Открытый дифференциал является зубчатым механизмом, который позволяет двум ведомым валам вращаться с различными скоростями. В автомобиле дифференциал позволяет внутренним колесам вращаться медленнее, чем внешним колесам, когда транспортное средство вращается. Транспортное средство, имеющий валы колес, соединенные открытым дифференциалом, может застревать, когда одно из колес свободно скользит и вращается из-за потерь тяги. Это транспортное средство перестаёт двигаться, потому что приводной вал подает меньше степень на колесо с тягой, чем он подает на прядильное колесо.

В том же сценарии транспортное средство, которая имеет LSD, с меньшей вероятностью застрянет, потому что она содержит узел сцепления, который может передавать степень к колесу, которое сохраняет тягу. Компонентом муфты в блоке LSD является фрикционная муфта, которая имеет два набора плоских фрикционных пластин. Муфта входит в зацепление, когда приложенное давление превышает пороговое давление зацепления. В LSD предварительная нагрузка пружины, которая разделяет солнечные передачи, нажимает пластины в обоих наборах вместе. Когда валы испытывают тяговый дифференциал, сателлитные шестерни прикладывают дополнительную силу в направлении вала высокой тяги. Если дополнительное давление превышает порог сцепления, узел сцепления входит в зацепление. Зацепление позволяет приводному валу передавать больше мощности на медленнее вращающееся колесо высокой тяги. Дополнительная степень уменьшает различие в скорости двух валов. Поскольку колесо высокой тяги продолжает вращаться, транспортное средство продолжает двигаться.

Рисунок показывает ориентацию основных компонентов в механизме LSD. Шестерня привода не видна, это представление.

Блок Limited-Slip Differential моделирует механизм LSD как структурный компонент, основанный на Simscape™ Driveline™ Differential и Disk Friction Clutch блоках. Дифференциальный механизм, смоделированный блоком Differential, является структурным компонентом, основанным на двух других блоках Simscape Driveline, Simple Gear и Sun-Planet Bevel . На блок схеме показаны структурные компоненты LSD.

Порты блока Limited-Slip Differential связаны с приводным валом (порт D) и двумя ведомыми валами (портами S1 и S2), которые соединяют солнечные передачи с колесами.

Блок Limited-Slip Differential позволяет вам задавать инерцию только для трансмиссии и внутренних планетных передач. По умолчанию инерция внешних передач принимается незначительной. Чтобы смоделировать инерцию внешних передач, соедините блоки Simscape Inertia с портами D, S1 и S2 .

Таблица показывает направление вращения портов ведомого вала для различных параметризаций блоков и входных условий.

Направление вращения портов ведомого вала (S1 и S2)	Расположение коронной передачи относительно осевой линии	Направление вращения порта D привода	Относительное скольжение по дифференциалу
Положительный	Правильно	Положительный	0
Положительный для нефазирующего порта Отрицательный порт скольжения	Правильно	Положительный	> 0
Отрицательный	Правильно	Отрицательный	0
Отрицательное значение для нефазирующего порта Положительный порт скольжения	Правильно	Отрицательный	> 0
Отрицательный	Левый	Положительный	0
Отрицательное значение для нефазирующего порта Положительный порт скольжения	Левый	Положительный	> 0
Положительный	Левый	Отрицательный	0
Положительный для нефазирующего порта Отрицательный порт скольжения	Левый	Отрицательный	> 0

Модель

Чтобы изучить математические модели для структурных компонентов блока Limited-Slip Differential, смотрите:

Тепловая модель

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

Порты

Сохранение

расширить все

`D` - Ведущий вал
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с валом привода.

`S1` - Солнечная передача 1
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с валом 1 солнечной шестерни.

`S2` - Солнечная передача 2
вращательный механический

Вращательный механический порт сопоставлен с валом солнечной шестерни 2.

`H` - Тепловой поток
тепловой

Тепловой порт сопоставлен с тепловым потоком.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Differential задайте Friction model Temperature-dependent efficiency.

Параметры

расширить все

Дифференциал

`Crown gear located` - Расположение коронной передачи
`To the right of centerline` (по умолчанию) | `To the left of centerline`

Расположение коронной передачи со скосом относительно осевой линии зубчатого колеса.

`Carrier (C) to driveshaft (D) teeth ratio (NC/ND)` - Отношение зубьев зубчатого колеса к шестерне привода
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Фиксированное отношение, _gD, числа зубьев коронной передачи, NC к количеству зубьев шестерни привода ND. Это передаточное число должно быть строго больше 0. Коронная передача жестко установлена на водиле.

`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 $0 < η \leq 1$ .
Temperature-dependent efficiency- Передача крутящего момента между парами зубчатых колес определяется интерполяционной таблицей температуры

`Sun-sun and carrier-driveshaft ordinary efficiencies` - Коэффициент постоянной передачи дифференциального крутящего момента
`[.85, .92]` (по умолчанию) | вектор

Вектор коэффициентов передачи крутящего момента, [_ηSS, _ηCD]. Вот,

_ηSS - отношение выходной и входной степени, которое описывает степень от ведущей солнечной передачи к ведомой солнечной передаче.
_ηCD - отношение выходной и входной степени, которое описывает поток степени от коронной передачи к шестерне привода.

Водило жестко установлено на коронной шестерне. Векторные элементы должны быть в области значений (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-sun efficiency` - эффективность передачи крутящего момента от ведущей солнечной передачи к ведомой солнечной передаче
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

Вектор коэффициентов степени к входу, которые описывают степень от ведущей солнечной передачи к ведомой солнечной передаче, _ηSS. 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.

`Carrier-driveshaft efficiency` - эффективность передачи крутящего момента от коронной передачи к каскадной передаче приводного вала
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

Вектор отношения выходной степени к входной, которые описывают поток степени от коронной передачи к шестерне привода, _ηCD. Блок использует значения, чтобы создать 1-D интерполяционную таблицу температурного КПД. Несущая шестерня жестко установлена на коронной шестерне.

Зависимости

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

`Sun-carrier and driveshaft-casing power thresholds` - Минимальные пороги степени эффективности солнечной передачи на коронную передачу и муфты привода-корпуса
`[.001, .001]` `W` (по умолчанию) | вектор

Вектор порогов степени, _pth, для солнечного носителя и продольного привода-корпуса [_pS, _pD], соответственно. Полная потеря эффективности применяется выше этих значений. 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.

`Sun-carrier and driveshaft-casing viscous friction coefficients` - Коэффициенты вязкого трения
`[0, 0]` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | вектор

Вектор коэффициентов вязкого трения [_μS, _μD] для движений солнечного носителя и продольного привода-корпуса соответственно.

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

Модель инерции для блока:

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

`Carrier inertia` - Планетарный несущий момент инерции
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Момент инерции узла планетарного привода, включающего коронную передачу. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Inertia равным On.

`Planet gear inertia` - Планетарный момент инерции
`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.

Сцепление

`Number of friction surfaces` - Количество контактных поверхностей
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Число, N, образующих трение контактных поверхностей внутри муфты.

`Effective torque radius` - Радиус приложения силы трения
`130` `mm` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Радиус рычага эффективного момента, _reff, который определяет кинетический крутящий момент трения внутри муфты.

`Preload force` - Давление зацепления пластины сцепления
`300` `N` (по умолчанию) | неотрицательной скаляром

Сила, которую пружинная предварительная нагрузка оказывает на блоки пластин сцепления. Должно быть больше или равно нулю.

`Static friction coefficient` - Статический коэффициент трения
`0.35` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Статическое или пиковое значение коэффициента трения. Статический коэффициент трения должен быть больше, чем кинетический коэффициент трения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Friction model равным No meshing losses - Suitable for HIL simulation или Fixed kinetic friction coefficient.

`Static friction coefficient vector` - Статический коэффициент трения
`[.4, .38, .36]` (по умолчанию) | вектор

Вектор статических или пиковых значений коэффициента трения для заданной температуры. Вектор должен быть такой же длины, как и Temperature. Каждый элемент должен быть больше максимального значения соответствующей строки в Kinetic friction coefficient matrix.

Зависимости

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

`Kinetic friction coefficient relative velocity vector` - Абсолютная поверхностная скорость
`[0, 100, 1000]` `rad/s` (по умолчанию) | вектор

Вектор значений входа для относительной скорости. Значения в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное количество значений зависит от выбранного метода интерполяции. Для линейной интерполяции задайте по крайней мере два значения на размерность. Для сплайна-интерполяции задайте по крайней мере три значения на размерность.

`Kinetic friction coefficient vector` - Кулоновский коэффициент трения, k K
`[.3, .22, .19]` (по умолчанию) | вектор

Вектор значений выхода для коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Differential установите Friction model равным No meshing losses - Suitable for HIL simulation или Constant efficiency.

`Kinetic friction coefficient matrix` - Кулоновский коэффициент трения, k K
`[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]` (по умолчанию) | матрица

Матрица выхода значений для коэффициента кинетического трения. Все значения должны быть больше нуля.

Зависимости

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

`Friction coefficient interpolation method` - Метод заполнения выходного значения
`Linear` (по умолчанию) | `Smooth`

Методы интерполяции для аппроксимации значения выхода, когда значение входа находится между двумя последовательными сеточными точками. Чтобы оптимизировать эффективность, выберите Linear. Чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка, выберите Smooth.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции см. PS Lookup Table (1D).

`Friction coefficient extrapolation method` - Метод расширения выходного значения
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest`

Методы экстраполяции для аппроксимации значения выхода, когда значение входа находится вне диапазона, заданного в списке аргументов. Чтобы создать линию , соединяющую соседнюю значения в области экстраполяции и в контур с областью интерполяции, выберите Linear. Чтобы создать экстраполяцию, которая не идет выше высшей точки в данных или ниже самой нижней точки в данных, выберите Nearest.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции см. PS Lookup Table (1D).

`Velocity tolerance` - контур блокировки скорости скольжения
`0.001` `rad/s` (по умолчанию)

Максимальная скорость скольжения, при которой муфта может заблокироваться. Скольжение - это различие со знаком между основой и последующими угловыми скоростями вала, $w = w_{F} - w_{B}$ . Когда кинетический крутящий момент трения ненулевой, и переданный крутящий момент находится в пределах статического крутящего момента трения, муфта блокирует, если фактическая скорость скольжения падает ниже допуска скорости.

`Initial state` - Начальное состояние муфты
`Unlocked` (по умолчанию) | `Locked`

Состояние муфты в начале симуляции. Муфта может быть в одном из двух состояний, заблокирована и разблокирована. Заблокированная муфта ограничивает основу и последующие валы вращаться с той же скоростью, то есть как один модуль. Разблокированная муфта позволяет двум валам вращаться с различными скоростями, что приводит к скольжению между пластинами муфты.

Тепловой порт

Чтобы включить эти настройки, 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.

Примеры моделей

Дифференциал с ограниченным скольжением с муфтами

Сравнение поведения открытого дифференциала и дифференциала с ограниченным скольжением с пакетами сцеплений. Дифференциал с ограниченным скольжением моделируется с помощью компонентов из библиотеки Gears и библиотеки Clutches в Simscape™ Driveline™. Проскальзывание колеса ограничено муфтами, которые зацепляются, когда крутящий момент, приложенный к входу дифференциала, превышает порог. Муфты фиксируют дифференциал так, чтобы выходные валы дифференциального вращения шли с той же скоростью.

Electro-Hydraulic Limited Slip Differential

ЭлектроГидравлический Дифференциал Ограниченного Скольжения

Простой способ моделирования электрогидравлической системы с ограниченным скольжением. Модель показывает скорость и характеристики профиля крутящего момента, достигнутые для левого и правого колес.

Подробнее о

расширить все

Цикл

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

Документация

Limited-Slip Differential

Описание

Модель

Тепловая модель

Порты

Сохранение

D - Ведущий вал вращательный механический

S1 - Солнечная передача 1 вращательный механический

S2 - Солнечная передача 2 вращательный механический

H - Тепловой поток тепловой

Зависимости

Параметры

Дифференциал

Crown gear located - Расположение коронной передачи To the right of centerline (по умолчанию) | To the left of centerline

Carrier (C) to driveshaft (D) teeth ratio (NC/ND) - Отношение зубьев зубчатого колеса к шестерне привода 4 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Sun-sun and carrier-driveshaft ordinary efficiencies - Коэффициент постоянной передачи дифференциального крутящего момента [.85, .92] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

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

Зависимости

Sun-sun efficiency - эффективность передачи крутящего момента от ведущей солнечной передачи к ведомой солнечной передаче [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Carrier-driveshaft efficiency - эффективность передачи крутящего момента от коронной передачи к каскадной передаче приводного вала [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Зависимости

Sun-carrier and driveshaft-casing viscous friction coefficients - Коэффициенты вязкого трения [0, 0] N*m/(rad/s) (по умолчанию) | вектор

Inertia - Модель инерции off (по умолчанию) | on

Carrier inertia - Планетарный несущий момент инерции 0.001 kg*m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Planet gear inertia - Планетарный момент инерции 0.001 kg*m^2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Сцепление

Number of friction surfaces - Количество контактных поверхностей 4 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Effective torque radius - Радиус приложения силы трения 130 mm (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Preload force - Давление зацепления пластины сцепления 300 N (по умолчанию) | неотрицательной скаляром

Static friction coefficient - Статический коэффициент трения 0.35 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Static friction coefficient vector - Статический коэффициент трения [.4, .38, .36] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Kinetic friction coefficient relative velocity vector - Абсолютная поверхностная скорость [0, 100, 1000] rad/s (по умолчанию) | вектор

Kinetic friction coefficient vector - Кулоновский коэффициент трения, k K [.3, .22, .19] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Kinetic friction coefficient matrix - Кулоновский коэффициент трения, k K [.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15] (по умолчанию) | матрица

Зависимости

Friction coefficient interpolation method - Метод заполнения выходного значения Linear (по умолчанию) | Smooth

Friction coefficient extrapolation method - Метод расширения выходного значения Linear (по умолчанию) | Nearest

Velocity tolerance - контур блокировки скорости скольжения 0.001 rad/s (по умолчанию)

Initial state - Начальное состояние муфты Unlocked (по умолчанию) | Locked

Тепловой порт

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

Зависимости

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

Зависимости

Примеры моделей

Дифференциал с ограниченным скольжением с муфтами

ЭлектроГидравлический Дифференциал Ограниченного Скольжения

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

`D` - Ведущий вал
вращательный механический

`S1` - Солнечная передача 1
вращательный механический

`S2` - Солнечная передача 2
вращательный механический

`H` - Тепловой поток
тепловой

`Crown gear located` - Расположение коронной передачи
`To the right of centerline` (по умолчанию) | `To the left of centerline`

`Carrier (C) to driveshaft (D) teeth ratio (NC/ND)` - Отношение зубьев зубчатого колеса к шестерне привода
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

`Sun-sun and carrier-driveshaft ordinary efficiencies` - Коэффициент постоянной передачи дифференциального крутящего момента
`[.85, .92]` (по умолчанию) | вектор

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

`Sun-sun efficiency` - эффективность передачи крутящего момента от ведущей солнечной передачи к ведомой солнечной передаче
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

`Carrier-driveshaft efficiency` - эффективность передачи крутящего момента от коронной передачи к каскадной передаче приводного вала
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

`Sun-carrier and driveshaft-casing viscous friction coefficients` - Коэффициенты вязкого трения
`[0, 0]` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию) | вектор

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

`Carrier inertia` - Планетарный несущий момент инерции
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Planet gear inertia` - Планетарный момент инерции
`0.001` `kg*m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Number of friction surfaces` - Количество контактных поверхностей
`4` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Effective torque radius` - Радиус приложения силы трения
`130` `mm` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Preload force` - Давление зацепления пластины сцепления
`300` `N` (по умолчанию) | неотрицательной скаляром

`Static friction coefficient` - Статический коэффициент трения
`0.35` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Static friction coefficient vector` - Статический коэффициент трения
`[.4, .38, .36]` (по умолчанию) | вектор

`Kinetic friction coefficient relative velocity vector` - Абсолютная поверхностная скорость
`[0, 100, 1000]` `rad/s` (по умолчанию) | вектор

`Kinetic friction coefficient vector` - Кулоновский коэффициент трения, k K
`[.3, .22, .19]` (по умолчанию) | вектор

`Kinetic friction coefficient matrix` - Кулоновский коэффициент трения, k K
`[.34, .32, .3; .3, .28, .25; .25, .2, .15]` (по умолчанию) | матрица

`Friction coefficient interpolation method` - Метод заполнения выходного значения
`Linear` (по умолчанию) | `Smooth`

`Friction coefficient extrapolation method` - Метод расширения выходного значения
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest`

`Velocity tolerance` - контур блокировки скорости скольжения
`0.001` `rad/s` (по умолчанию)

`Initial state` - Начальное состояние муфты
`Unlocked` (по умолчанию) | `Locked`

`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 ®