Limited Slip Differential

Ограниченный дифференциал как планетарная коническая передача

  • Библиотека:
  • Блок силового агрегата/Привод/Блок последнего привода

    Динамика автомобиля Blockset/Powertrain/Drivetrain/Final Drive Unit

  • Limited Slip Differential block

Описание

Блок Limited Slip Differential реализует дифференциал как планетарный конический train. Блок соответствует конической шестерне ведущего вала коронной (кольцевой) шестерне. Можно задать:

  • Отношение несущей частоты к валу привода

  • Расположение коронного колеса

  • Вязкий и коэффициенты демпфирования для осей и носителя

  • Тип скользящей муфты

Используйте блок в анализе привода уровня системы для расчета передачи степени от трансмиссии к колесам. Блок подходит для использования в рабочих процессах оборудования-в-цикле (HIL) и оптимизации. Все параметры настраиваются.

В дифференциале с ограниченным скольжением, чтобы предотвратить скольжение одного из колес, дифференциал разделяет крутящий момент, приложенный к левой и правой осям. При различном крутящем моменте, приложенном к осям, колеса могут перемещаться с различными скоростями вращения, предотвращая скольжение. Блок реализует три метода связи различных крутящих моментов, приложенных к осям:

  • Предварительно нагруженная идеальная муфта

  • Данные крутящего момента, зависящего от скольжения

  • Входные данные крутящего момента, зависящего от крутящего момента

Блок использует систему координат, которая производит положительное движение шины и транспортного средства для стандартных строений двигателя, трансмиссии и дифференциальных. Стрелы указывают на положительное движение.

Эффективность

Для расчета эффективности блока используйте параметр Efficiency factors. В этой таблице суммируется реализация блоков для каждой настройки.

НастройкаРеализация

Constant

Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.

Driveshaft torque, temperature and speed

Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости привода. Используйте эти параметры для задания интерполяционной таблицы и точек по оси Х:

  • Efficiency lookup table, eta_tbl

  • Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts

  • Efficiency speed breakpoints, omega_bpts

  • Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts

Для температуры воздуха можно либо:

  • Выберите Input temperature, чтобы создать вход порт.

  • Установите Ambient temperature, Tamb значение параметров.

Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Interpolation method. Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины ОписаниеУравнения

PwrInfo

PwrTrnsfrd - Степень между блоками

  • Положительные сигналы указывают на поток в блок

  • Отрицательные сигналы указывают на выход из блока

PwrDriveshft

Механическая степень от приводного вала

ηTdωd

PwrAxl1

Механическая степень от оси 1

ηT1ω1

PwrAxl2

Механическая степень от оси 2

ηT2ω2

PwrNotTrnsfrd - Степень через контур блока, но не переданный

  • Положительные сигналы указывают на вход

  • Отрицательные сигналы указывают на потерю

PwrMechLoss

Суммарные потери степени

W˙loss= (Pt+Pd+Pc)+PsPt=η(Tdωd+T1ω1+T2ω2)

PwrDampLoss

Потеря степени из-за демпфирования

Pd=(b1|ω1|+b2|ω2|+bd|ωd|)

PwrCplngLoss

Потеря степени из-за сцепления

Pc=Tc|ω¯|

PwrStored - Сохраненная скорость изменения энергии

  • Положительные сигналы указывают на увеличение

  • Отрицательные сигналы указывают на уменьшение

PwrStoredShft

Изменение скорости сохраненной внутренней энергии

Ps=(ω1ω˙1J1+ω2ω˙2J2+ωdω˙dJd)

Динамика

Блок Limited Slip Differential реализует эти дифференциальные уравнения, чтобы представлять механическую динамическую характеристику для коронной передачи, левой оси и правой оси.

Механическая динамическая характеристикаДифференциальное уравнение
Коронная Передача

ω˙dJd=ηTd-ωdbd-Ti

Левая ось

ω˙1J1=ηT1-ω1b1-Ti1

Правая ось

ω˙2J2=ηT2-ω2b2-Ti2

Блок принимает жесткую связь между коронной шестерней и осями. Эти ограничительные уравнения применяются.

ηT1=N2Ti12TcηT2=N2Ti+12Tc

ωd=N2(ω1+ω2)

В уравнениях используются эти переменные.

N

Передаточное отношение водила к приводу

Jd

Инерция вращения узла коронной передачи

bd

Линейно-вязкое демпфирование коронной передачи

ωd

Угловая скорость привода

ϖ

Скольжение по скорости

J1

Инерция вращения оси 1

b1

Линейно-вязкое демпфирование оси 1

ω1

Скорость оси 1

J2

Инерция вращения оси 2

b2

Линейно-вязкое демпфирование оси 2

ω2

Угловая скорость оси 2

η

Эффективность

Td

Крутящий момент на валу привода

T1

Крутящий момент оси 1

T2

Крутящий момент оси 2

Ti

Крутящий момент внутреннего сопротивления оси

Ti1

Крутящий момент внутреннего сопротивления оси 1

Ti2

Крутящий момент внутреннего сопротивления оси 2

μ

Коэффициент трения

Reff

Эффективный радиус сцепления

Ro

Внешний радиус кольцевого диска

Ri

Внутренний радиус кольцевого диска

Fc

Сила сцепления

Tc

Крутящий момент муфты

μ

Коэффициент трения

Блоки таблиц в Limited Slip Differential имеют следующие настройки параметров:

  • Interpolation methodLinear

  • Extrapolation methodClip

Идеальная муфта муфты

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

Tc=FcNμ(|ϖ|)Refftanh(4|ϖ|)

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

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

Скорости вращения осей определяют скорость скольжения.

ϖ=ω1ω2

Сцепление со скоростью скольжения

Чтобы вычислить крутящий момент сцепления, в модели муфты со скоростью скольжения используются данные о крутящем моменте, который является функцией скорости скольжения. Скорости вращения осей определяют скорость скольжения.

ϖ=ω1ω2

Входная муфта крутящего момента

Чтобы вычислить крутящий момент муфты, модель входа муфты крутящего момента использует данные крутящего момента, который является функцией входа крутящего момента.

Блок Open Differential принимает жесткую связь между коронной шестерней и осями. Эти ограничительные уравнения применяются.

ηTi1= ηTi2=N2Ti

ωd=N2(ω1+ω2)

Порты

Исходные данные

расширить все

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

Крутящий момент оси 1, T1, в Н· м.

Крутящий момент оси 2, T2, в Н· м.

Температура, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот порт:

  • Установите Efficiency factors значение Driveshaft torque, speed and temperature.

  • Выберите Input temperature.

Выход

расширить все

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

СигналОписаниеМодули

Driveshft

DriveshftTrq

Крутящий момент на валу привода

Н· м

DriveshftSpd

Скорость привода

рад/с

Axl1

Axl1Trq

Крутящий момент оси 1

Н· м

Axl1Spd

Скорость оси 1

рад/с

Axl2

Axl2Trq

Крутящий момент оси 2

Н· м

Axl2Spd

Скорость оси 2

рад/с

Cplng

CplngTrq

Муфта крутящего момента

Н· м

CplngSlipSpd

Скольжение по скорости

рад/с

PwrInfo

PwrTrnsfrd

PwrDriveshft

Механическая степень от приводного вала

W

PwrAxl1

Механическая степень от оси 1

W

PwrAxl2

Механическая степень от оси 2

W

PwrNotTrnsfrd

PwrMechLoss

Суммарные потери степени

W

PwrDampLoss

Потеря степени из-за демпфирования

W

PwrCplngLoss

Потеря степени из-за сцепления

W

PwrStoredShft

PwrStoredShft

Изменение скорости сохраненной внутренней энергии

W

Угловая скорость привода, ωd, в рад/с.

Ось 1, угловая скорость, ω1, в рад/с.

Ось 2, угловая скорость, ω2, в рад/с.

Параметры

расширить все

Опции блока

Для расчета эффективности блока используйте параметр Efficiency factors. В этой таблице суммируется реализация блоков для каждой настройки.

НастройкаРеализация

Constant

Постоянная эффективность, которую можно задать с помощью параметра Constant efficiency factor, eta.

Driveshaft torque, temperature and speed

Эффективность как функция входного крутящего момента базовой передачи, температуры воздуха и скорости привода. Используйте эти параметры для задания интерполяционной таблицы и точек по оси Х:

  • Efficiency lookup table, eta_tbl

  • Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts

  • Efficiency speed breakpoints, omega_bpts

  • Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts

Для температуры воздуха можно либо:

  • Выберите Input temperature, чтобы создать вход порт.

  • Установите Ambient temperature, Tamb значение параметров.

Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте параметр Interpolation method. Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

Выберите, чтобы создать входной порт Temp для температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

Откройте дифференциальный

Укажите соединение коронного колеса с приводным валом.

Передаточное отношение водила к валу привода, 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.

Постоянная эффективность, η.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Constant.

Безразмерный массив значений для эффективности как функции от:

  • M входные крутящие моменты

  • N входная скорость

  • L температура воздуха

Каждое значение задает эффективность для определенной комбинации крутящего момента, скорости и температуры. Размер массива должен совпадать с размерностями, заданными векторами крутящего момента, скорости и температуры.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

Вектор входного крутящего момента, точек останова для эффективности, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

Вектор скорости, точек останова для эффективности, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

Вектор точек разрыва температуры окружающей среды для эффективности, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Driveshaft torque, speed and temperature.

Температура окружающего воздуха, Tair, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр:

  • Установите Efficiency factors значение Driveshaft torque, speed and temperature.

  • Очистить Input temperature.

Скользящее сцепление

Определите тип муфты крутящего момента.

Количество дисков.

Зависимости

Чтобы включить идеальные параметры муфты, выберите Pre-loaded ideal 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 Pre-loaded ideal clutch для параметра Coupling type.

Номинальное усилие предварительной нагрузки, в Н.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Pre-loaded ideal clutch для параметра Coupling type.

Вектор коэффициента трения.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Pre-loaded ideal clutch для параметра Coupling type.

Вектор скольжения, в рад/с.

Зависимости

Чтобы включить параметры муфты, выберите Pre-loaded ideal clutch для параметра Coupling type.

Вектор крутящего момента, в Н· м.

Зависимости

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

Вектор скольжения, в рад/с.

Зависимости

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

Вектор крутящего момента, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить входные параметры крутящего момента, выберите Input torque dependent torque data для параметра Coupling type.

Вектор крутящего момента, в Н· м.

Зависимости

Чтобы включить входные параметры крутящего момента, выберите Input torque 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 ®

.

См. также

Введенный в R2017a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте