Variable Ratio Transmission
Динамическая коробка передач с переменным и управляемым передаточным числом, податливостью трансмиссии и потерями на трение
Библиотека
Simscape/Driveline/Муфты и приводы
Описание
Блок Коробка передач Переменного Отношения представляет коробку передач, которая динамически передает движение и крутящий момент между двумя соединенными осями привода, основой и последующим механизмом.
Игнорируя динамику податливости трансмиссии, приводные валы ограничены для корреляции с переменным передаточным числом, которым вы управляете. Можно выбрать, будет ли последующая ось вращаться в том же или противоположном направлении, что и базовая. Если они вращаются в одном направлении, ω F и ω B имеют одинаковый знак. Если они вращаются в противоположных направлениях, ω F и ω B имеют противоположные знаки.
Податливость передачи вводит внутреннюю задержку времени между движениями оси. Поэтому, в отличие от передачи, коробка передач с переменным отношением не действует как кинематическое ограничение. Можно также контролировать потери крутящего момента, вызванные трансмиссией и вязкими потерями. Для получения дополнительной информации о модели см. «Модель передачи переменного коэффициента».
Порты
B и F являются вращательными портами, представляющими, соответственно, базовый и последующий приводные валы.
Вы задаете бесчисленное переменное передаточное отношение g FB (t) как функцию времени на входе физического сигнала в порту r. Если значение сигналов становится нулем или отрицательным, симуляция останавливается с ошибкой.
Модель передачи переменного коэффициента
Идеальное движение и передача крутящего момента
Коробка передач Переменного Отношения является динамическим механизмом для передачи движения и крутящего момента между основой и последующим механизмом.
Если относительная ϕ податливости между осями отсутствует, блок эквивалентен передаче с переменным отношением g FB (t). Такая передача накладывает зависящее от времени кинематическое ограничение на движения двух приводных валов:
<reservedrangesplaceholder7> B = ± <reservedrangesplaceholder6> FB (<reservedrangesplaceholder5>) · <reservedrangesplaceholder4> F, <reservedrangesplaceholder3> F = ± <reservedrangesplaceholder2> FB (<reservedrangesplaceholder1>) · <reservedrangesplaceholder0> B.
Однако Передача Переменного Отношения включает в себя податливость между осями. Динамическое движение и передача крутящего момента заменяют кинематическое ограничение на ненулевое ϕ, которое динамически реагирует через базовые параметры податливости k p и k v:
d ϕ/ dt = ± g FB (t)· ω F - ω B,
τ B = - k p ϕ - k v d ϕ/ dt,
± g FB (t)· τ B + τ F - τ loss = 0.
τ потеря = 0 в идеальном случае.
Можно оценить основу угловую податливость k p из постоянной времени передачи t c и инерции J: k p = J (2 π/ t c)2.
Вы можете оценить основную податливость <reservedrangesplaceholder10> v скорости вращения со времени передачи постоянный <reservedrangesplaceholder9> c, инерция J, и коэффициент демпфирования C: <reservedrangesplaceholder6> v = (2 <reservedrangesplaceholder5> <reservedrangesplaceholder4> c)/2 <reservedrangesplaceholder3> = 2 <reservedrangesplaceholder2> (J / <reservedrangesplaceholder0> p).
Передача и потери неидеального крутящего момента
При неидеальной передаче крутящего момента τ потери ≠ 0. Потери в коробке передач переменного отношения моделируются аналогично тому, как потери моделируются в неидеальных передачах. Для получения общей информации о моделировании неидеальных передач смотрите Model Gears with Loss.
В неидеальной коробке передач скорость вращения и динамика податливости неизменны. Переданный крутящий момент и степень уменьшаются на:
Трение Кулона (для примера, между ремнем и колесом или внутренние потери ремня из-за растяжения), характеризуемая эффективность η.
Вязкая связь приводных валов с подшипниками, параметризованная коэффициентами вязкого трения μ.
τ потеря = <reservedrangesplaceholder9> Coul · tanh (4 ω / <reservedrangesplaceholder7> th) + <reservedrangesplaceholder6> B <reservedrangesplaceholder5> B + <reservedrangesplaceholder4> F <reservedrangesplaceholder3> F, <reservedrangesplaceholder2> Coul = | <reservedrangesplaceholder1> F| · (1 - η).
Когда скорость вращения меняет знак, гиперболический тангенс регулирует изменение знака в Трении Кулона крутящем моменте.
| Степень | Условие потери степени | Выходные ω привода |
|---|---|---|
| Отправить | ω B τ B > ω F τ F | Последующий, ω F |
| Перемена | ω B τ B < ω F τ F | Основа, ω B |
Эффективность сетки
Потери на трение, представленные η эффективности, полностью применяются, только если абсолютное значение последующей скорости вращения ω F больше, чем порог скорости ω th.
Если эта абсолютная скорость меньше ω секунды, фактическая эффективность автоматически упорядочивается до единицы при нулевой скорости.
Параметры
Главный
- Output shaft rotates
В раскрывающемся списке выберите способ поворота выхода вала относительно входа вала. Значение по умолчанию является
In same direction as input shaft.
Податливость
- Transmission stiffness at base (B)
Возвратно-поступательная угловая податливость трансмиссии k p, угловое перемещение на модуль крутящего момента, измеренное в основе. Значение по умолчанию является
30000.В раскрывающемся списке выберите модули. По умолчанию является newton-meters/radian (
N*m/rad).- Transmission damping at base (B)
Возвратно-поступательное демпфирование углового упругости трансмиссии k v, угловая скорость на модуль крутящего момента, измеренная в основе. Значение по умолчанию является
0.05.В раскрывающемся списке выберите модули. По умолчанию является newton-meters/( radian/second)
(N*m/(rad/s)).- Initial input torque at base (B)
Крутящий момент, приложенный к основанию привода в начале симуляции (t = 0). Значение по умолчанию является
0.В раскрывающемся списке выберите модули. По умолчанию это ньютон-метры (
N*m).
Потери при передаче
- Losses model
Выберите способ реализации потерь на трение от неидеальной передачи крутящего момента. Значение по умолчанию является
No losses.No losses — Suitable for HIL simulation- Передача крутящего момента идеальна.Constant efficiency- Передача крутящего момента через коробку передач уменьшается постоянной эффективностью η удовлетворяющим 0 < η ≤ 1. Если вы выбираете эту опцию, панель изменяется по умолчанию.
Вязкие потери
- Viscous friction coefficients at base (B) and follower (F)
Вектор вязких коэффициентов демпфирования [μ B μ F], примененных к основе и последующему приводному валу, соответственно. Значение по умолчанию является [ 0 0 ]
.В раскрывающемся списке выберите модули. По умолчанию является newton-meters/( radian/second)
(N*m/(rad/s)).
Симуляция в реальном времени
Цикл
Для оптимальной эффективности симуляции используйте настройку по умолчанию Transmission Losses > Losses model параметра, No losses - Suitable for HIL simulation.