Rack & Pinion
Реечно-шестеренчатая муфта поступательного и вращательного движения с регулируемым радиусом передачи и потерями на трение
- Библиотека:
Simscape/Приводная линия/Передачи/Вращания- Поступательный
Описание
Блок Rack & Picion представляет зубчатую передачу, которая преобразуется между поступательным и вращательным движением. Вращательно-поступательная передача ограничивает шестерню (P) и стойку (R), соответственно, вращать и перемещать вместе в заданном вами фиксированном соотношении. Можно выбрать, перемещается ли ось стойки в положительном или отрицательном направлении, когда шестерня вращается в положительном направлении, используя параметр Rack direction.
Моделируйте переменные
| R RP | Передаточное отношение рессоры |
| ω P | Скорость вращения вала шестерни |
| v R | Поступательная скорость стойки |
| r P | Эффективный радиус шестерни |
| N P | Количество зубьев на шестерне |
| x R | Стоек зубчатый интервал |
| τ P | Крутящий момент на валу шестерни |
| F R | Сила стойки |
| F потери | Общая сила потерь |
| F Coul | Сила трения |
| η | Передаточная эффективность |
| p-й | Порог степени |
| μ P | Коэффициент вязкого трения для вала шестерни |
| μ R | Коэффициент вязкого трения для движения стойки |
Идеальное ограничение передачи и передаточное отношение
Стойка и шестерня накладывает одно кинематическое ограничение на две соединенные оси:
| ω P = R RP v R. | (1) |
Коэффициент передачи:
| R RP = 1/ r P = ω P/ v N = ± 2 π/ N P v R. | (2) |
Две степени свободы сводятся к одной независимой степени свободы. Пара передаточная передача вперед (1,2) = (P, R).
Передача крутящей силы:
| R RP τ P + F R - F loss = 0, | (3) |
с F loss = 0 в идеальном случае.
Неидеальное Ограничение Передачи
В неидеальном случае потеря F ≠ 0. Для общих факторов при моделировании неидеальных передач смотрите Model Gears with Loss.
В неидеальной паре шестерня-стойка (P, R) скорость вращения и геометрические ограничения неизменны. Но переданный крутящий момент, сила и степень уменьшаются:
Трение Кулона между поверхностями зубьев на P и R, характеризующееся постоянной эффективностью η
Вязкая связь приводных валов с подшипниками, параметризованная коэффициентами вязкого трения μ
Эффективность сетки
η эффективности зацепления между шестерней и стойкой полностью активна, только если передаваемая степень больше порога степени.
Если степень меньше порога, фактическая эффективность автоматически регулируется до единицы при нулевой скорости.
Эффективность принимается равным как для прямого, так и для обратного потока степени.
Вязкая сила трения
Коэффициенты вязкого трения μ P и μ R управляют вязким крутящим моментом и силой трения, испытываемой стойкой и шестерней от смазанных неидеальных подшипников. Вязкий крутящий момент трения на оси шестерни - μ P ω P. Вязкая сила трения на движении стойки - μ R v 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.
Цикл
Для оптимальной эффективности вашей симуляции в реальном времени установите Friction model равной No meshing losses - Suitable for HIL simulation на вкладке Meshing Losses.
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.
Ограничения
Инерция передачи принята незначительной.
Передачи обрабатываются как жесткие компоненты.
Трение Кулона замедляет симуляцию. Для получения дополнительной информации см. «Настройка точности модели».
Порты
| Порт | Описание |
|---|---|
| P | Вращательный порт, представляющий шестерню |
| R | Переводной порт, представляющий стойку |
| H | Тепловой порт для моделирования теплопередачи |
P является вращательным портом. R является переводным портом. Они представляют шестерню и стойку, соответственно.