Worm Gear
Червячная передача с регулируемым передаточным числом и потерями на трение
- Библиотека:
Simscape/Трансмиссия/Передачи
Описание
Блок представляет вращательную передачу, которая ограничивает две соединенные оси привода, червячную (W) и зубчатую (G), чтобы вращаться вместе в заданном вами фиксированном соотношении. Можно выбрать, вращается ли шестерня в положительном или отрицательном направлении. Вращение правой руки является положительным направлением. Если червячная нить является правой, ω W и ω G имеют одинаковый знак. Если червячная нить левая, ω W и ω G имеют противоположные знаки.
Тепловая модель
Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить порт, установите Friction model равным Temperature-dependent efficiency.
Моделируйте переменные
| R РГ | Передаточное число |
| ω W | Скорость вращения червя |
| ω G | Скорость вращения передачи |
| α | Угол нормального давления |
| λ | Угол свинца червяка |
| L | Червячный свинец |
| d | Диаметр тангажа |
| τ G | Крутящий момент на шестерне |
| τ W | Крутящий момент на червяке |
| τ потери | Потеря крутящего момента из-за трения зацепления. Потеря зависит от эффективности устройства и направления потока степени. Чтобы избежать резкого изменения крутящего момента трения при ω G = 0, крутящий момент трения вводится через гиперболическую функцию. |
| τ fr | Установившееся значение крутящего момента трения при ω G → ∞ . |
| k | Коэффициент трения |
| ηWG | Передаточная эффективность крутящего момента от червячного к шестерне |
| ηGW | Передаточная эффективность крутящего момента от передачи к червяку |
| p-й | Порог степени |
[μ W μ G] | Вектор коэффициентов вязкого трения для червячного и зубчатого колес |
Идеальное ограничение передачи и передаточное отношение
Червячная передача накладывает одно кинематическое ограничение на две соединенные оси:
| ω W = R WG ω G. | (1) |
Две степени свободы сводятся к одной независимой степени свободы. Пара передаточная передача вперед (1,2) = (W, G).
Передача крутящего момента:
| R WG τ W - τ G - τ loss = 0, | (2) |
с τ loss = 0 в идеальном случае.
Неидеальное Ограничение Передачи
В неидеальном случае потеря τ ≠ 0. Для общих факторов при моделировании неидеальных передач смотрите Model Gears with Loss.
В случае контактного трения η РГ и η ГВт определяются:
Геометрия резьбы червячной передачи, заданная углом поворота λ и α угла нормального давления.
Коэффициент трения поверхностного контакта k.
| η WG = (cos α - k· tan λ )/( cos α + k/tan λ), | (3) |
| η GW = (cos α - k/tan λ )/( cos α + k· tan λ). | (4) |
В случае постоянного трения вы задаете η WG и η GW, независимо от геометрических деталей.
η GW имеет два различных режима, в зависимости от угла вывода λ, разделенных точкой автоблокировки, в которой η GW = 0 и cos α = k/ tan λ.
В режиме капитального ремонта η GW > 0, и сила, действующая на гайку, может поворачивать винт.
В режиме автоблокировки η GW < 0, и внешний крутящий момент должен быть приложен к винту, чтобы отпустить механизм блокировки в противном случае. Чем больше негатива, η ГВт, тем больше крутящий момент должен быть, чтобы отпустить механизм.
η РГ обычно положительна.
Эффективность сетки
Эффективность η сетки между червячным и зубчатым колесами полностью активна, только если переданная степень больше порога степени.
Если степень меньше порога, фактическая эффективность автоматически регулируется до единицы при нулевой скорости.
Можно задать модель трения потерь сетки:
No meshing losses - suitable for HIL simulation.Constant efficiency, которая является настройкой трения по умолчанию для версий блоков до R2020b.Temperature-dependent efficiency, какие модели изменчивости КПД базового вала, рассчитанные вConstant efficiencyнастройка согласно предоставленной пользователем интерполяционной таблице. Установка температурной зависимости включает H теплового порта. Этот порт получает тепловой поток в блок, который переводится в температуру блока согласно Thermal mass передачи.
Вязкая сила трения
Коэффициент вязкого трения W μ управляет крутящим моментом вязкого трения, испытываемым червяком от смазанных, неидеальных зубчатых резьб и потерь вязкого подшипника. Вязкий крутящий момент трения на оси червячного привода составляет - μ Вт ω Вт. ω W является скоростью вращения червяка относительно его монтажа.
Коэффициент вязкого трения μ G управляет крутящим моментом вязкого трения, испытываемым передачей, в основном от потерь вязкого подшипника. Вязкий крутящий момент трения на оси привода шестерни - μ G ω G. ω G - скорость вращения передачи относительно ее монтажа.
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».