Active Differential

Линейная или планетарная активная дифференциальная передача

  • Библиотека:
  • Динамика автомобиля Blockset/Powertrain/Drivetrain/Final Drive Unit

  • Active Differential block

Описание

Блок Active Differential реализует активный дифференциал, чтобы принять во внимание передачу степени от передачи к осям. Блок моделирует активный дифференциал как открытый дифференциал, соединенный либо с ветряным, либо с планетарным дифференциальным набором передач. Блок использует внешние сигналы давления, чтобы регулировать давление в муфте, чтобы ускорить или замедлить каждое вращение оси.

Используйте блок в оборудование - в контуре (HIL) и рабочие процессы оптимизации, чтобы динамически связать вал с осями колеса, когда вы хотите направить крутящий момент трансмиссии к определенной оси. Для детальных исследований привода передних колес используйте блок для соединения приводного вала с универсальными шарнирами. Блок подходит для использования в уровень системы исследованиях управления с обратной связью, для примера, устойчивости рыскания и векторизации крутящего момента. Все параметры настраиваются .

Чтобы задать активный дифференциал, откройте параметры Active Differential и задайте Active differential type.

Настройка

Реализация блока
Spur gears, superposition clutches

Муфты находятся в суперпозиции через систему с тремя шестернями и дифференциальный корпус

Double planetary gears, stationary clutches

Муфты закреплены на водиле и осях через двойные планетарные шестеренки

Используйте Open Differential параметра Crown wheel (ring gear) located чтобы задать открытое дифференциальное положение, либо слева, либо справа от осевой линии.

В зависимости от доступных данных, чтобы задать метод соединения различных крутящих моментов, приложенных к осям, используйте Slip Coupling Coupling type параметра.

Настройка

Реализация блока
Pre-loaded ideal clutch

Крутящий момент, моделируемый как сухая муфта с постоянными коэффициентами трения

Slip speed dependent torque data

Крутящий момент, определенный из интерполяционной таблицы, который является функцией скольжения и давления сцепления

Блок Active Differential не включает в себя контроллер или динамику внешнего привода сцепления. Используйте эту информацию для управления давлением в вход муфте. Информационная шина содержит скорости скольжения на муфте 1, Δωcl1 и муфте 2, Δωcl2.

Входной крутящий момент на оси

Δωcl1

Δωcl2

Входное Давление в муфте

Положительный крутящий момент на оси 1

> 0

Н/Д

Увеличение давления муфты 1

Положительный крутящий момент на оси 1

< 0

Н/Д

Отсоедините муфту 1 и 2

Положительный крутящий момент на оси 2

Н/Д

> 0

Увеличение давления муфты 1

Положительный крутящий момент на оси 2

Н/Д

< 0

Отсоедините муфту 1 и 2

Дифференциалы

Блок Active Differential реализует эти уравнения, чтобы представлять механическую динамическую характеристику для строений суперпозиции и неподвижной муфты. Чтобы определить передаточные числа, блок использует скорость сцепления и количество зубьев для каждой пары передач. Допустимая разность оборотов колеса (AWSD) ограничивает разность оборотов колеса для положительного крутящего момента.

Механическая динамическая характеристика

Уравнения

Суперпозиционные муфты и Spur Gearing

Стационарные муфты и планетарная передача

Коронная передача

ω˙d(Jd+Jgs)=TdωdbdTi

ω˙d( Jd+Js1+Js2)=TdωdbdTi

Ось 1

ω˙1J1=ηT1-ω1b1-Ti1

ω˙1(J1+Jr1)=T1ω1b1Ti1

Ось 2

ω˙2J2=ηT2-ω2b2-Ti2

ω˙2(Jaxle2+Jr1)=T2ω2b2Ti2

Передаточные числа

ωcl1ωd=Ns1=z1z6z4z3ωcl2ωd=Ns2=z1z5z4z2

ωcl1ωd=Np1=z1z6z4z3ωcl2ωd=Np2=z1z5z4z2

Ограничения, накладываемые на жесткие муфты

T1= NTi2Ns22Tcl2+Ns12Tcl1T2= NTi2+(1Ns22)Tcl2(1Ns12)Tcl1ωd==N2(ω1+ω2)

T1= NTi2Np2(Np21)2Tcl2+(2Np1)(Np11)2Tcl1T2= NTi2+(2Np2)(Np21)2Tcl2Np1(Np11)2Tcl1ωd==N2(ω1+ω2)

Допустимая разность оборотов колеса (AWSD)

Δω¯max=(Ns2Ns1)100%

Δω¯max=(Np1,21)100%

Суперпозиционные муфты и Spur Gearing

Эти рисунки муфты наложения показывают строение муфты и схему передачи крутящего момента на левое колесо.

Detailed illustration of torque transfer to the left wheel

Schematic of clutch torque transfer to the left wheel

Стационарные муфты и планетарная передача

Рисунки показывают строение и схему неподвижного сцепления.

Detailed illustration of a stationary clutch

Schematic of stationary clutch

Скользящее сцепление

Как для идеальной конфигурации муфты, так и для скользящей скорости, скользящая муфта является функцией скольжения и давления муфты. Скольжение зависит от скорости скольжения на каждом из интерфейсов сцепления.

ϖ=[Δωc1,Δωc2]

Идеальная муфта

Идеальная модель муфты сцепления использует скорость скольжения оси, давление сцепления и трение, чтобы вычислить крутящий момент сцепления. Коэффициент трения является функцией скольжения.

TC=FTNdμ(|ω¯|)Refftanh(4ω¯)

Чтобы вычислить общую силу сцепления, блок использует эффективный радиус, давление сцепления и усилие предварительной нагрузки сцепления.

FT= FC+P1,2Aeff, FT0

Радиусы диска определяют эффективный радиус муфты, над которым действует сила муфты.

Reff=2(Ro3-Ri3)3(Ro2-Ri2)

Скольжение по скорости

Чтобы вычислить крутящий момент сцепления, модель муфты скорости скольжения использует данные крутящего момента, который является функцией скорости скольжения и давления сцепления. Скорости вращения осей определяют скорость скольжения.

TC=TC(ϖ, P1,2)

В уравнениях используются эти переменные.

AeffЭффективная площадь давления сцепления
bd

Линейно-вязкое демпфирование коронной передачи

b1, b2

Ось 1 и 2 линейного вязкого демпфирования, соответственно

Fc, FT

Усилие предварительной нагрузки муфты и общая сила, соответственно

Jd

Инерция вращения несущей

Jgc

Инерция вращения трехзвенника

Jc1, Jc2

Планетарный носитель 1 и 2 вращательной инерции, соответственно

Jr1, Jr2

Планетарная кольцевая шестерня 1 и 2 инерция вращения, соответственно

Js1, Js2

Планетарная солнечная шестерня 1 и 2 вращательной инерции, соответственно

J1, J2

Инерция вращения осей 1 и 2, соответственно

N

Передаточное отношение водила к валу

Nd

Количество дисков

Ns1, Ns2

Передаточное отношение сцепления 1 и 2, соответственно

Np1, Np2

Планетарное соотношение 1 и 2 водила к оси, соответственно

P1, P2

Давление муфты 1 и 2, соответственно

Reff

Эффективный радиус сцепления

Ri, Ro

Внутренний и внешний радиусы кольцевого диска, соответственно

Tc

Крутящий момент муфты

Tcl1, Tcl2

Крутящий момент муфты 1 и 2, соответственно

Td

Крутящий момент на валу привода

T1, T2

Крутящий момент на оси 1 и 2, соответственно

Ti

Крутящий момент внутреннего сопротивления оси

Ti1, Ti2

Крутящий момент внутреннего сопротивления осей 1 и 2

ωd

Скорость вращения приводного вала

ϖ

Скольжение по скорости

ω1, ω2

Оси 1 и 2 скорости вращения, соответственно

Δωcl1, Δωcl2

Муфта 1 и 2 скольжения на интерфейсе, соответственно

ωcl1, ωcl2

Муфта 1 и 2 скорости вращения, соответственно

μ

Коэффициент трения муфты

zi

Количество зубьев на зубчатой i

Порты

Исходные данные

расширить все

Давление муфты 1, P1, в Па.

Давление муфты 2, P2, в Па.

Приложенный входной крутящий момент, Td, обычно от вала двигателя, в Н· м.

Крутящий момент оси 1, T1, в Н· м.

Крутящий момент оси 2, T2, в Н· м.

Выход

расширить все

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

СигналОписаниеМодули

Driveshft

DriveshftTrq

Крутящий момент на валу привода

Н· м

DriveshftSpd

Угловая скорость вала привода

рад/с

Axl1

Axl1Trq

Крутящий момент оси 1

Н· м

Axl1Spd

Скорость вращения оси 1

рад/с

Axl2

Axl2Trq

Крутящий момент оси 2

Н· м

Axl2Spd

Скорость вращения оси 2

рад/с

Cplng

CplngTrq1

Крутящий момент муфты муфты 1

Н· м

CplngTrq2

Крутящий момент муфты муфты 2 Н· м
CplngSlipSpd1

Скорость скольжения муфты 1

рад/с
CplngSlipSpd2Скольжение муфты 2рад/с
CplngPrs1

Входное давление муфты 1

Pa
CplngPrs2Входное давление муфты 2Pa

Скорость вращения привода, ωd, в рад/с.

Скорость вращения оси 1, ω1, в рад/с.

Ось 2 скоростей вращения, ω2, в рад/с.

Параметры

расширить все

Активный дифференциал

Укажите тип активного дифференциала.

Настройка

Реализация блока
Spur gears, superposition clutches

Муфты находятся в суперпозиции через систему с тремя шестернями и дифференциальный корпус

Double planetary gears, stationary clutches

Муфты закреплены на водиле и осях через двойные планетарные шестеренки

Передаточное отношение муфты 1 к несущей, Ns1, безразмерное.

Зависимости

Чтобы включить параметры цилиндрической передачи, выберите Spur gears, superposition clutches для параметра Active differential type.

Передаточное отношение муфты 2 к несущей, Ns2, безразмерное.

Зависимости

Чтобы включить параметры цилиндрической передачи, выберите Spur gears, superposition clutches для параметра Active differential type.

Инерция вращения трехколесной передачи, Jgc, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры цилиндрической передачи, выберите Spur gears, superposition clutches для параметра Active differential type.

Планетарное передаточное отношение 1 к оси, Np1, безразмерное.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарная инерция 1 солнечной передачи, Js1, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарная инерция 1 носителя, Jc1, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарная инерция 1-й кольцевой передачи, Jr1, кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарное соотношение водила к оси 2, Np2, безразмерное.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарная инерция 2 солнечных передачи, Js2, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарная инерция 2 носителя, Jc2, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Планетарная инерция 2-ух звонков, Jr2, в кг· м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры планетарной передачи, выберите Double planetary gears, stationary clutches для параметра Active differential type.

Откройте дифференциальный

Укажите соединение коронного колеса с валом.

Передаточное отношение водила к валу, N.

Инерция вращения узла коронной передачи, Jd, в кг· м ^ 2. Можно включать инерцию приводного вала.

Коронное линейно-вязкое демпфирование, bd, в Н· м· с/рад.

Инерция вращения оси 1, J1, в кг· м ^ 2.

Линейно-вязкое демпфирование оси 1, b1, в Н· м· с/рад.

Инерция вращения оси 2, J2, в кг· м ^ 2.

Линейно-вязкое демпфирование оси 2, b2, в Н· м· с/рад.

Начальная скорость оси 1, ωo1, в рад/с.

Начальная скорость оси 2, ωo2, в рад/с.

Скользящее сцепление

Определите тип муфты крутящего момента.

Настройка

Реализация блока
Pre-loaded ideal clutch

Крутящий момент, моделируемый как смоченная муфта с постоянной скоростью

Slip speed dependent torque data

Крутящий момент, определенный из интерполяционной таблицы, который является функцией скольжения и давления сцепления

Эффективная площадь приложенного давления, в Н/м ^ 2.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Coupling type.

Количество дисков.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Coupling type.

Эффективный радиус, Reff, используемый с приложенной силой трения муфты для определения силы трения. Эффективный радиус определяется как:

Reff=2(Ro3-Ri3)3(Ro2-Ri2)

В уравнении используются эти переменные.

Ro

Внешний радиус кольцевого диска

Ri

Внутренний радиус кольцевого диска

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Coupling type.

Номинальное усилие предварительной нагрузки, в Н.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Coupling type.

Вектор коэффициента трения.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Coupling type.

Вектор скольжения, в рад/с.

Чтобы включить параметры муфты, выберите Ideal pre-loaded clutch для параметра Coupling type.

Матрица крутящих моментов, Tc, в N· m.

Зависимости

Чтобы включить параметры скольжения, выберите Slip speed dependent torque data для параметра Coupling type.

Вектор точек останова давления муфты, P1,2, в Па.

Зависимости

Чтобы включить параметры скольжения, выберите Slip speed dependent torque data для параметра Coupling type.

Вектор точек останова скольжения, ω, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить параметры скольжения, выберите Slip speed dependent torque data для параметра Coupling type.

Постоянная времени связи, в с.

Ссылки

[1] Deur, J., Иванович, В., Хэнкок, М., and Assadian, F. «Modeling of Active Differential Dynamics». В процедурах ASME. Транспортные системы. Том 17, стр.: 427-436.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

.
Введенный в R2018b