Модель ходовой части
Что представляет модель
Модель sdl_transmission_4spd_crcr моделирует полную ходовую часть. Этот пример помогает вам понять, как смоделировать компоненты привода с Simscape™ блоками Driveline™, соединить их в реалистичную модель, использовать Simulink® блоки и варианты подсистем в моделировании привода, а также моделирование и изменение модели ходовой части.
Этот механизм привода является частью полноприводного транспортного средства, без муфты двигателя или привода двигателя, и без окончательного дифференциального и колесного узла. Модель включает приводной крутящий момент, приводной и приводной валы, четырёхскоростную коробку передач и тормозную муфту.
Для полной модели транспортного средства, которая использует эту ходовую часть, смотрите sdl_car пример модели и полная модель транспортного средства.
Что иллюстрирует модель
The sdl_transmission_4spd_crcr модель содержит приводную линию, которая принимает приводной крутящий момент. Система привода передает этот крутящий момент и соответствующее угловое движение от входа или ведущего вала к выходу или ведомому валу через передачу. Модель включает подсистему четырёхскоростной трансмиссии CR-CR звонка), основанную на двух передачах и четырёх сцеплениях. (В примере не используется реверс в коробке передач CR-CR.) Вы можете установить коробку передач на четыре различных комбинации передач, позволяя четыре различных коэффициентов эффективного крутящего момента и скорости вращения. Пятая муфта, вне трансмиссии, действует как тормоз на ведомом валу.
Подсистема трансмиссии иллюстрирует критическую функцию проекта трансмиссии, расписание сцепления. Чтобы быть полностью включенной, коробка передач, с четырьмя сцеплениями и двумя планетарными шестернями, требует, чтобы две муфты были заблокированы, а две другие разблокированы в любое время. (Реверс коробки передач здесь не применяется.) Выбор двух муфт для блокировки определяет эффективное передаточное число на трансмиссии. График сцепления является отношением, показанным в таблице заблокированных и свободных сцеплений, соответствующих различным настройкам передачи. Если все четыре муфты разблокированы, коробка передач находится в нейтральном состоянии. Если муфты отключены, крутящий момент или движение вообще не передаются через коробку передач.
График сцепления для коробки передач 4-Speed CR-CR
| Настройка шестерни | Состояние муфты A | Состояние муфты B | Состояние муфты C | Состояние муфты D | Состояние муфты R | Коэффициент привода |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | L | F | F | L | F | 1 + g o |
| 2 | L | F | L | F | F | 1 + g o/( 1 + g i) |
| 3 | L | L | F | F | F | 1 |
| 4 | F | L | L | F | F | g i/( 1 + g i) |
| Перемена | F | F | F | F | L | - g i |
L = заблокирован
F = бесплатно
g i = Входное отношение кольца к солнечному передаточному отношению планетарной передачи
g o = Выходное отношение кольца к солнечной передаче планетарной передачи
Подсистема Варианта управления сцеплением
Блок Variant Subsystem управляет изменениями передачи. Этот блок с именем Clutch Control содержит два дочерних блока подсистемы, которые обеспечивают различные режимы управления сцеплением или варианты:
Руководство - Ручное переключение муфт коробки передач.
Программируемый - Автоматическое переключение муфт трансмиссии в соответствии с запрограммированным расписанием сцепления.
Во время симуляции один вариант становится активным, а другой - нет. Выбор активного варианта определяет, какая дочерняя подсистема управляет изменениями передачи. По умолчанию активен вариант Programmed, и переключения передач следуют запрограммированному графику сцепления. Для переключения передач вручную во время симуляции измените активный вариант на «Вручную».
Пример открытия модели передачи CR-CR
Чтобы открыть пример модели передачи CR-CR, в MATLAB® в командной строке введите
sdl_transmission_4spd_crcr
Модель блока
Исследуйте модель и ее структуру. Главное окно модели содержит подсистему трансмиссии, узел входа вала и узел выхода вала. Каждый узел состоит из оси привода с приложенными моментами демпфирования и инерции. Каждый приводной вал уравновешивает крутящие моменты, приложенные к его концам, силами демпфирования и инерции. Крутящий крутящий момент привода передается вдоль приводной линии.
Основная модель также включает в себя тормозную муфту. Когда эта муфта заблокирована, вал замедляется, но не обязательно останавливается. Коробка передач может быть включена одновременно с тормозом. Если коробка передач включена, муфта остается разблокированной.
Главное окно модели
Что содержит модель - Открытие подсистем
Откройте каждую подсистему.
Подсистема трансмиссии содержит четыре муфты, две планетарные передачи и четыре инерции (вращающиеся тела). Игнорируя заднюю передачу и ее сцепление, эта трансмиссия имеет четыре возможных (передних) настройки передачи. Ровно две муфты должны быть заблокированы в любой момент времени, чтобы коробка передач сцепилась и чтобы избежать конфликтующих ограничений на движения передачи.
Подсистема передачи 4-Speed CR-CR
Подсистема варианта управления сцеплением обеспечивает давления, которые блокируют необходимые сцепления. В состоянии по умолчанию контроллер сцепления программируется, чтобы переместить коробку передач через фиксированную последовательность передач, затем разблокировать все муфты трансмиссии. Эта программа управления позволяет ведомому валу на некоторое время «форсировать», а затем зацеплять и блокировать тормозную муфту, чтобы остановить ведомый вал.
Подсистема управления сцеплением
Подсистема Возможностей обеспечивает блоки Возможностей для отображения давления сцепления и сигналов скорости входа и выхода вала.
Возможности
Запуск модели
Чтобы отобразить поведение модели привода CR-CR:
Откройте подсистему возможности, а затем блок Scope. Закройте подсистему возможности.
Нажмите Start. Модель проходит через передачи и затем тормозит.
Наблюдайте, как сигналы давления сцепления перемещают коробку передач на одну передачу за другой, на 0, 5, 10 и 15 секундах времени симуляции. Чтобы определить, какие настройки передачи реализует модель, сравните эти сигналы давления сцепления с графиком сцепления в подсистеме трансмиссии CR-CR. Модель проходит через передачи 1, 2, 3 и 4, перед открытием, а затем торможением.
Чтобы сравнить скорости вращения входного и выходного валов, щелкните Plot speeds. Откроется рисунок, содержащий скорости вала и состояния муфты.
В трансмиссии две планетарные передачи соединены различными способами в различных настройках передачи, создавая различные зависимости между скоростями приводного вала и приводного вала. Эффективное отношение выхода к входным валам является обратным отношению выхода к входным скоростям вращения.
Масштабирование, чтобы наблюдать результаты для скоростей вала 20-26 секунд.
Давления в муфте трансмиссии падают до нуля, и коробка передач отключается. Коробка передач прекращает передавать угловое движение и крутящий момент от драйвера к ведомому валу, и ведомый вал продолжает вращаться только от инерции. Небольшое кинетическое трение демпфирования постепенно замедляет ведомый вал в течение следующих шести секунд.
На 26 секундах времени симуляции давление в тормозной муфте начинает расти с нуля, и тормозная муфта входит в зацепление. Теперь ведомый вал замедляется более резко. 26,0-26,2 секунды, тормозная муфта блокируется, а ведомый вал прекращает вращаться полностью.
Измените модель
Можно изменить эту модель примера, чтобы исследовать другие функции Simscape Driveline. Здесь вы изменяете и перезапускаете модель, чтобы исследовать два аспекта ее движения.
Измерьте эффективное передаточное отношение трансмиссии CR-CR в каждой настройке передачи, через которую она проходит.
Измените последовательность передач.
Измерение коэффициента привода состояний передачи CR-CR
Трансмиссия является набором связанных передач. Для конкретной настройки трансмиссии отношение скорости ведомого (выходного) вала к скорости драйвера (входу) фиксировано. Возвратно-поступательное отношение, передаточное отношение, подобно передаточному отношению отдельной зубчатой муфты, но для всей трансмиссии.
Коэффициент привода является отношением входа к выходным скоростям вала. Добавьте и соедините необходимые блоки Simulink, чтобы измерить коэффициент привода для 4-ступенчатой передачи CR-CR.
Соберите данные для скорости вращения для вала драйвера:
Создайте копию подсистемы датчика S, которая соединяется с Out портом подсистемы передачи. Датчик выхода захватывает скорость вращения ведомого вала.
Подключите новую подсистему датчика к соединителю между узлом входного вала и портом In подсистемы трансмиссии.
Чтобы вычислить коэффициент дисковода, из браузера библиотеки Simulink, из библиотеки Simulink > Math Operations, добавьте блок Divide.
Чтобы визуализировать соотношение дисков, добавьте и сконфигурируйте блок Scope:
Создайте копию блока возможностей вала».
Измените имя нового блока scope на
Drive Ratio.Откройте блок Drive Ratio.
Откройте параметры конфигурации для возможностей.
На вкладке Display установите значения Y-limits (Minimum)
0и Y-пределы (Максимум), чтобы6.Соедините блок как показано на рисунке.
Пометьте входной сигнал на блок Приводного Вала следующим
Drive Ratio.
Симулируйте модель. Наблюдайте, как отношение привода переходит через последовательность пятисекундных состояний, параллельно с давлениями сцепления и режимами сцепления, пока оно не достигает 20 секунд. Измерение коэффициента возбуждения через 20 секунд не имеет значения, потому что коробка передач отцеплена.
Всего через 26 секунд скорость ведомого вала падает до нуля, и блок Divide производит предупреждения деления на нули в командной строке MATLAB.
Смотрите таблицу Расписание сцепления для CR-CR 4-Speed коробки передач. Проверьте передаточное число для каждой передачи, 1, 2, 3 и 4, с точки зрения передаточного числа двух Планетарных передач в трансмиссии. Определите числовые значения для этих передаточных чисел для настроек передачи 1, 2, 3 и 4. Затем проверьте их на соответствие значениям, отображаемым в области Drive Ratio.
Последовательность коэффициентов возбуждения составляет 3, 5/3, 1 и 2/3, соответственно, для первого, второго, третьего и четвертого интервалов по пять секунд каждый.
Изменение последовательности передач трансмиссии
Когда вы впервые откроете sdl_transmission_4spd_crcr например, подсистема варианта управления муфтой запрограммирована на то, чтобы пройти через настройки 1, 2, 3 и 4 редуктора CR-CR перед отключением. Измените его в соответствии с настройками 1, 2, 3 и 1, а затем отключите. Четвертая передача требует, чтобы A была свободной, B была заблокирована, C была заблокирована, и D была свободной. Измените последовательность сигналов давления в муфте с 15 до 20 секунд так, чтобы коробка передач была установлена на первой, а не четвертой передаче. Первая передача требует, чтобы муфты A и D были заблокированы, а муфты B и C были свободными.
Определите состояния муфты, которые соответствуют первой передаче. Сцепление CR-CR 4-Speed коробки передач приведено в таблице «Расписание».
Дважды кликните Подсистему управления сцеплением.
В Подсистеме Управления Сцеплением дважды кликните Программируемый.
В Программной подсистеме дважды кликните Муфту Давлениями. Окно Signal Builder открывается сигналами давления сцепления.
В интервале времени 15-20 секунд обновляйте сигналы сцепления A-D, чтобы соответствовать первой передаче. Муфты A и D должны блокироваться, а муфты B и C должны оставаться свободными. Задайте значение сигналов единицы, чтобы заблокировать муфту, нуль чтобы разблокировать ее.
Измененные давления в сцеплении CR-CR 4-Speed трансмиссии
Запустите симуляцию.
Давления сцепления, режимы сцепления и скорости приводного вала в интервале времени 15-20 секунд теперь соответствуют первой передаче. Смотрите график Drive Ratio для обновленной модели. Соотношение соответственно изменилось с 2/3 (четвертая передача) на 3 (первая передача).
