Open Differential

Дифференциал как планетарная коническая передача

Библиотека:
Блок силового агрегата/Привод/Блок последнего привода
Динамика автомобиля Blockset/Powertrain/Drivetrain/Final Drive Unit

Описание

Блок Open 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

Используйте блок Open Differential для:

Динамически соедините приводной вал после трансмиссии с осями колес или универсальными шарнирами
Моделируйте упрощённые или старые ходовые части, когда оптимальное регулирование тяги не требует пассивного или активного векторизации крутящего момента
Моделируйте механическое разделение степени в типовых сценариях коробки передач и приводной линии

Блок подходит для использования в рабочих процессах оборудования -in-the-loop (HIL) и оптимизации. Все параметры настраиваются.

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.

Настройка Реализация

Настройка	Реализация
`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».

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			Описание	Уравнения
`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	$η T_{d} ω_{d}$
		`PwrAxl1`	Механическая степень от оси 1	$η T_{1} ω_{1}$
		`PwrAxl2`	Механическая степень от оси 2	$η T_{2} ω_{2}$
	`PwrNotTrnsfrd` - Степень через контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrMechLoss`	Суммарные потери степени	$\begin{array}{l} {\dot{W}}_{l o s s} = - (P_{t} + P_{d}) + P_{s} \\ P_{t} = η T_{d} ω_{d} + η T_{1} ω_{1} + η T_{2} ω_{2} \end{array}$
		`PwrDampLoss`	Потеря степени из-за демпфирования	$P_{d} = - (b_{1} \| ω_{1} \| + b_{2} \| ω_{2} \| + b_{d} \| ω_{d} \|)$
	`PwrStored` - Сохраненная скорость изменения энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	`PwrStoredShft`	Изменение скорости сохраненной внутренней энергии	$P_{s} = - (ω_{1} {\dot{ω}}_{1} J_{1} + ω_{2} {\dot{ω}}_{2} J_{2} + ω_{d} {\dot{ω}}_{d} J_{d})$

Динамика

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

Механическая динамическая характеристика	Дифференциальное уравнение
Коронная Передача	${\dot{ω}}_{d} J_{d} = η T_{d} - ω_{d} b_{d} - T_{i}$
Левая ось	${\dot{ω}}_{1} J_{1} = η T_{1} - ω_{1} b_{1} - T_{i 1}$
Правая ось	${\dot{ω}}_{2} J_{2} = η T_{2} - ω_{2} b_{2} - T_{i 2}$

Механическая динамическая характеристика

Дифференциальное уравнение

Коронная Передача

${\dot{ω}}_{d} J_{d} = η T_{d} - ω_{d} b_{d} - T_{i}$

Левая ось

${\dot{ω}}_{1} J_{1} = η T_{1} - ω_{1} b_{1} - T_{i 1}$

Правая ось

${\dot{ω}}_{2} J_{2} = η T_{2} - ω_{2} b_{2} - T_{i 2}$

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

$η T_{i 1} = η T_{i 2} = \frac{N}{2} T_{i}$

$ω_{d} = \frac{N}{2} (ω_{1} + ω_{2})$

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
η	Дифференциальная эффективность
_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
_Td	Крутящий момент на валу привода
_T1	Крутящий момент оси 1
_T2	Крутящий момент оси 2
_Ti	Крутящий момент внутреннего сопротивления приводного вала
_Ti1	Крутящий момент внутреннего сопротивления оси 1
_Ti2	Крутящий момент внутреннего сопротивления оси 2

Порты

Исходные данные

расширить все

`DriveshftTrq` - Крутящий момент
`scalar`

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

`Axl1Trq` - Крутящий момент
`scalar`

Крутящий момент оси 1, _T1, в Н· м.

`Axl2Trq` - Крутящий момент
`scalar`

Крутящий момент оси 2, _T2, в Н· м.

`Temp` - Температура
`scalar`

Температура, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот порт:

Установите Efficiency factors значение Driveshaft torque, speed and temperature.
Выберите Input temperature.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

Сигнал			Описание	Модули
`Driveshft`	`DriveshftTrq`		Крутящий момент на валу привода	Н· м
`Driveshft`	`DriveshftSpd`		Скорость привода	рад/с
`Axl1`	`Axl1Trq`		Крутящий момент оси 1	Н· м
`Axl1`	`Axl1Spd`		Скорость оси 1	рад/с
`Axl2`	`Axl2Trq`		Крутящий момент оси 2	Н· м
`Axl2`	`Axl2Spd`		Скорость оси 2	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
	`PwrTrnsfrd`	`PwrMechLoss`	Суммарные потери степени	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrDampLoss`	Потеря степени из-за демпфирования	W
	`PwrStored`	`PwrStoredShft`	Изменение скорости сохраненной внутренней энергии	W

`DriveshftSpd` - Угловая скорость
`scalar`

Угловая скорость привода, _ωd, в рад/с.

`Axl1Spd` - Угловая скорость
`scalar`

Ось 1, угловая скорость, _ω1, в рад/с.

`Axl2Spd` - Угловая скорость
`scalar`

Ось 2, угловая скорость, _ω2, в рад/с.

Параметры

расширить все

Опции блока

`Efficiency factors` - Задайте строение
`Constant` (по умолчанию) | `Driveshaft torque, speed and temperature`

Настройка Реализация

Настройка	Реализация
`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».

Constant

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

Driveshaft torque, temperature and speed

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.

`Interpolation method` - Метод
`Flat` | `Nearest` | `Linear point-slope` | `Linear Lagrange` | `Cubic spline`

Для получения дополнительной информации см. «Методы интерполяции».

Зависимости

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

`Input temperature` - Создайте входной порт
`off` (по умолчанию) | `on`

Выберите, чтобы создать входной порт Temp для температуры.

Зависимости

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

`Crown wheel (ring gear) located` - Задайте соединение коронного колеса
`To the left of center-line` (по умолчанию) | `To the right of center-line`

Укажите соединение коронного колеса с приводным валом.

`Carrier to drive shaft ratio, Ndiff` - Коэффициент
`4` (по умолчанию) | `scalar`

Передаточное отношение водила к валу, N, безразмерное.

`Carrier inertia, Jd` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

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

`Carrier damping, bd` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

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

`Axle 1 inertia, Jw1` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция вращения оси 1, _J1, в кг· м ^ 2.

`Axle 1 damping, bw1` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

Линейно-вязкое демпфирование оси 1, _b1, в Н· м· с/рад.

`Axle 2 inertia, Jw2` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

Инерция вращения оси 2, _J2, в кг· м ^ 2.

`Axle 2 damping, bw2` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

Линейно-вязкое демпфирование оси 2, _b2, в Н· м· с/рад.

`Axle 1 initial velocity, omegaw1o` - Скорость вращения
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Начальная скорость оси 1, _ωo1, в рад/с.

`Axle 2 initial velocity, omegaw2o` - Скорость вращения
`0` (по умолчанию) | `scalar`

Начальная скорость оси 2, _ωo2, в рад/с.

Эффективность

`Constant efficiency factor, eta` - Эффективность
`1` (по умолчанию) | `scalar`

Постоянная эффективность, η.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Efficiency factors равным Constant.

`Efficiency lookup table, eta_tbl` - Интерполяционная таблица
`M`-by- `N`-by- `L` массив

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.

`Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts` - Точки останова крутящего момента
`[25, 50, 75, 100, 150, 200, 250]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

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.

`Efficiency speed breakpoints, omega_bpts` - Точки останова скорости
`[52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

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

Зависимости

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

`Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts` - Точки останова температуры
`[290 358]` (по умолчанию) | `1`-by- `L` вектор

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

Зависимости

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

`Ambient temperature, Tamb` - Температура окружающей среды
`297.15` (по умолчанию) | `scalar`

Температура окружающего воздуха, _Tair, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр:

Установите Efficiency factors значение Driveshaft torque, speed and temperature.
Очистить Input temperature.

Документация

Open Differential

Описание

Эффективность

Учет степени

Динамика

Порты

Исходные данные

DriveshftTrq - Крутящий момент scalar

Axl1Trq - Крутящий момент scalar

Axl2Trq - Крутящий момент scalar

Temp - Температура scalar

Зависимости

Выход

Info - Сигнал шины автобус

DriveshftSpd - Угловая скорость scalar

Axl1Spd - Угловая скорость scalar

Axl2Spd - Угловая скорость scalar

Параметры

Efficiency factors - Задайте строение Constant (по умолчанию) | Driveshaft torque, speed and temperature

Interpolation method - Метод Flat | Nearest | Linear point-slope | Linear Lagrange | Cubic spline

Зависимости

Input temperature - Создайте входной порт off (по умолчанию) | on

Зависимости

Crown wheel (ring gear) located - Задайте соединение коронного колеса To the left of center-line (по умолчанию) | To the right of center-line

Carrier to drive shaft ratio, Ndiff - Коэффициент 4 (по умолчанию) | scalar

Carrier inertia, Jd - Инерция .1 (по умолчанию) | scalar

Carrier damping, bd - Демпфирование 1e-3 (по умолчанию) | scalar

Axle 1 inertia, Jw1 - Инерция .1 (по умолчанию) | scalar

Axle 1 damping, bw1 - Демпфирование 1e-3 (по умолчанию) | scalar

Axle 2 inertia, Jw2 - Инерция .1 (по умолчанию) | scalar

Axle 2 damping, bw2 - Демпфирование 1e-3 (по умолчанию) | scalar

Axle 1 initial velocity, omegaw1o - Скорость вращения 0 (по умолчанию) | scalar

Axle 2 initial velocity, omegaw2o - Скорость вращения 0 (по умолчанию) | scalar

Constant efficiency factor, eta - Эффективность 1 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Efficiency lookup table, eta_tbl - Интерполяционная таблица M-by- N-by- L массив

Зависимости

Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts - Точки останова крутящего момента [25, 50, 75, 100, 150, 200, 250] (по умолчанию) | 1-by- M вектор

Зависимости

Efficiency speed breakpoints, omega_bpts - Точки останова скорости [52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524] (по умолчанию) | 1-by- N вектор

Зависимости

Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts - Точки останова температуры [290 358] (по умолчанию) | 1-by- L вектор

Зависимости

Ambient temperature, Tamb - Температура окружающей среды 297.15 (по умолчанию) | scalar

Зависимости

Расширенные возможности

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

См. также

Документация по Vehicle Dynamics Blockset

Поддержка

`DriveshftTrq` - Крутящий момент
`scalar`

`Axl1Trq` - Крутящий момент
`scalar`

`Axl2Trq` - Крутящий момент
`scalar`

`Temp` - Температура
`scalar`

`Info` - Сигнал шины
автобус

`DriveshftSpd` - Угловая скорость
`scalar`

`Axl1Spd` - Угловая скорость
`scalar`

`Axl2Spd` - Угловая скорость
`scalar`

`Efficiency factors` - Задайте строение
`Constant` (по умолчанию) | `Driveshaft torque, speed and temperature`

`Interpolation method` - Метод
`Flat` | `Nearest` | `Linear point-slope` | `Linear Lagrange` | `Cubic spline`

`Input temperature` - Создайте входной порт
`off` (по умолчанию) | `on`

`Crown wheel (ring gear) located` - Задайте соединение коронного колеса
`To the left of center-line` (по умолчанию) | `To the right of center-line`

`Carrier to drive shaft ratio, Ndiff` - Коэффициент
`4` (по умолчанию) | `scalar`

`Carrier inertia, Jd` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Carrier damping, bd` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 1 inertia, Jw1` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 1 damping, bw1` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 2 inertia, Jw2` - Инерция
`.1` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 2 damping, bw2` - Демпфирование
`1e-3` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 1 initial velocity, omegaw1o` - Скорость вращения
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Axle 2 initial velocity, omegaw2o` - Скорость вращения
`0` (по умолчанию) | `scalar`

`Constant efficiency factor, eta` - Эффективность
`1` (по умолчанию) | `scalar`

`Efficiency lookup table, eta_tbl` - Интерполяционная таблица
`M`-by- `N`-by- `L` массив

`Efficiency torque breakpoints, Trq_bpts` - Точки останова крутящего момента
`[25, 50, 75, 100, 150, 200, 250]` (по умолчанию) | `1`-by- `M` вектор

`Efficiency speed breakpoints, omega_bpts` - Точки останова скорости
`[52.4 78.5 105 131 157 183 209 262 314 419 524]` (по умолчанию) | `1`-by- `N` вектор

`Efficiency temperature breakpoints, Temp_bpts` - Точки останова температуры
`[290 358]` (по умолчанию) | `1`-by- `L` вектор

`Ambient temperature, Tamb` - Температура окружающей среды
`297.15` (по умолчанию) | `scalar`

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