Planetary Gear

Зубчатый train с солнцем, планетой и кольцевыми шестернями

Библиотека:
Simscape/Трансмиссия/Передачи

Описание

Блок Planetary Gear моделирует зубчатый train с солнцем, планетой и кольцевыми шестернями. Планетарные передачи распространены в системах трансмиссии, где они обеспечивают высокие передаточные отношения в компактных геометриях. Держатель, соединенный с ведущим валом, удерживает планетарные передачи. Порты C, R и S представляют валы, соединенные с держателем планетной передачи, кольцевой шестерней и солнечной шестерней.

Блок моделирует планетарный механизм как структурный компонент на основе Sun-Planet и Ring-Planet блоков Simscape™ Driveline™. Рисунок показывает блок этого структурного компонента.

Чтобы увеличить точность модели передачи, можно задать 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 Planetary Gear накладывает два кинематических и два геометрических ограничения,

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

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

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

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

где:

_rC - радиус несущей передачи.
_ωC - скорость вращения несущей передачи.
_rS - радиус солнечной передачи.
_ωS - скорость вращения солнечной передачи.
_rP - радиус планетарной передачи.
_ωp - скорость вращения планетных передач.
_rR - радиус кольцевой передачи.

Передаточное отношение кольцо-солнце

$g_{R S} = r_{R} / r_{S} = N_{R} / N_{S},$

где N - количество зубьев на каждой передаче.

С точки зрения этого отношения ключевым кинематическим ограничением является:

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

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

Предупреждение

Передаточное число g _RS должно быть строго больше единицы.

Передача крутящего момента

$g_{R S} τ_{S} + τ_{R} - τ_{l o s s} = 0,$

где:

_τS - передача крутящего момента для солнечной передачи.
_τR - передача крутящего момента для кольцевой передачи.
_τloss - потери передачи крутящего момента.

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 sun (S) teeth ratio (NR/NS)` - Отношение вращения кольцевой передачи к солнечной
`2` (по умолчанию) | скалярное целое число

Фиксированное отношение _gRS кольцевой шестерни к вращениям солнечной шестерни, определяемое количеством зубьев кольцевой шестерни, деленным на количество зубьев солнечной шестерни. Передаточное число должно быть строго больше 1.

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 от солнечной передачи к планетной передаче и от кольцевой передачи к планетной передаче
`[.96, .98]` (по умолчанию) | вектор

Вектор КПД передачи крутящего момента, [_ηSP ηRP], для зубчатых колес пары солнечной планеты и _{кольцевой несущей}, соответственно.

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` - Коэффициент передачи крутящего момента от солнечной передачи к планете
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

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 передачи крутящего момента от кольцевой передачи к планетной передаче;
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

Вектор коэффициентов степени к входу, которые описывают поток степени от кольцевой передачи к планетной передаче, _ηRP. Блок использует значения, 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 передаточных муфт типа «солнце-носитель» и «планета-носитель»
`[.001, .001]` `W` (по умолчанию) | вектор

Вектор степеней, выше которых применяются коэффициенты полной 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 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.

Подробнее о

расширить все

Цикл

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

Документация

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 sun (S) teeth ratio (NR/NS) - Отношение вращения кольцевой передачи к солнечной 2 (по умолчанию) | скалярное целое число

Потери сетки

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

Зависимости

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

Зависимости

Sun-planet efficiency - Коэффициент передачи крутящего момента от солнечной передачи к планете [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

Ring-planet efficiency - эффективность передачи крутящего момента от кольцевой передачи к планетной передаче; [.95, .9, .85] (по умолчанию) | вектор

Зависимости

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 sun (S) teeth ratio (NR/NS)` - Отношение вращения кольцевой передачи к солнечной
`2` (по умолчанию) | скалярное целое число

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

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

`Sun-planet efficiency` - Коэффициент передачи крутящего момента от солнечной передачи к планете
`[.95, .9, .85]` (по умолчанию) | вектор

`Ring-planet efficiency` - эффективность передачи крутящего момента от кольцевой передачи к планетной передаче;
`[.95, .9, .85]` (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 ®