Dog Clutch
Сожмите с имеющими зубы пластинами, которые участвуют, когда зубы пластины становятся запутанными
- Библиотека:
Simscape / Автомобильная трансмиссия / Муфты
Описание
Этот блок представляет нескользкую муфту, механическое устройство, которое использует положительное участие взаимосвязанных зубов, чтобы передать крутящий момент между валами автомобильной трансмиссии. Муфта содержит три ключевых компонента:
Звонок
Концентратор
Переключите рычажное устройство
Звонок и концентратор являются имеющими зубы компонентами. Звонок вращается с выходным валом, скользящим вдоль его продольной оси, чтобы затронуть или расцепить коаксиальный концентратор. Концентратор, который находится на подшипнике, окружающем тот же вал, может вращаться независимо, пока не занятый.
Обязательство происходит, когда имеющие зубы компоненты взаимно блокируются. После того, как занятый, звонок и концентратор вращаются вместе как модуль. Чтобы управлять обязательством, муфта собаки содержит рычажное устройство сдвига, которое управляет положением звонка относительно концентратора.
Перемещение звонка к концентратору так, чтобы их зубная взаимная блокировка изменила состояние муфты в занятый. Зубное перекрытие должно превысить минимальное значение для обязательства. Перемещение звонка наоборот так, чтобы эти два зубных ряда больше не взаимно блокировались, возвращает состояние муфты к разъединенному.
Порт S задает положение рычажного устройства сдвига. Когда муфта полностью расцеплена, положение рычажного устройства сдвига является нулем. Когда муфта полностью занята, положение рычажного устройства сдвига равняется сумме зубной высоты и разрешению кольцевого концентратора полностью разъединенного состояния:
где:
z является положением рычажного устройства сдвига.
h является зубной высотой.
Разрыв z является разрешением кольцевого концентратора, когда расцеплено.
Рисунок показывает виды сбоку и виды спереди муфты собаки и некоторые ее следующие переменные.
Закрутите модели передачи
Блок Dog Clutch обеспечивает выбор двух моделей передачи крутящего момента.
Обработайте обязательство муфты как явление трения между звонком и концентратором. Эта модель игнорирует специальные эффекты, такие как обратная реакция, приближение, которое делает блок лучше удовлетворенным для линеаризации, симуляции фиксированного шага и симуляции оборудования в цикле (HIL). Блок Fundamental Friction Clutch обеспечивает основу модели.
В трении аппроксимированная модель муфта имеет три возможных настройки: разъединенный, занятый и заблокированный. Когда расцеплено, сила контакта между звонком и концентратором является нулем. Эта сила остается нуль, пока рычажное устройство сдвига не достигает минимального положения для обязательства.
Когда зубное перекрытие кольцевого концентратора, h, превышает минимальное значение для обязательства, сила контакта между этими двумя компонентами начинает увеличиваться линейно с положением рычажного устройства сдвига, z.
В полном включении сила контакта достигает своего максимального значения и состояния муфты, переключенного на заблокированный. В этом состоянии звонок и концентратор вращаются как модуль без промаха. Чтобы разблокировать муфту, переданный крутящий момент должен превысить максимальное позволенное значение, которое вы задаете.
Получите явления муфты, такие как обратная реакция, крутильная податливость и силы контакта между звонком и сконцентрируйте зубы. Эта модель обеспечивает большую точность, чем приближение муфты сцепления.
В динамической модели муфта имеет две возможных настройки: расцепленный и занятый. Когда расцеплено, сила контакта между звонком и концентратором является нулем. Эта сила остается нуль, пока рычажное устройство сдвига не достигает минимального положения для обязательства.
Когда зубное перекрытие кольцевого концентратора, h, превышает минимальное значение для обязательства, сила контакта ударяет промежуточный эти два компонента. Эта сила является суммой крутильной пружины и компонентов демпфера. Включая обратную реакцию между звонком и зубами концентратора:
где:
kRH является крутильной жесткостью связи кольцевого концентратора.
ϕ является относительным углом, об общей оси вращения, между звонком и концентратором.
δ является обратной реакцией между зубами концентратора и звонком.
ω является относительной скоростью вращения между звонком и концентратором. Эта переменная описывает, как быстро эти два компонента проскальзывают друг мимо друга.
Совместимые остановки конца ограничивают поступательное движение рычажного устройства сдвига муфты и звонка. Модель податливости обрабатывает остановки конца как линейные наборы пружинного демпфера. Местоположение остановок конца зависит от относительного угла и скорости вращения между зубами концентратора и звонком:
Если зубы выравниваются, и относительная скорость вращения меньше, чем максимальное значение для обязательства муфты, местоположение остановки конца является суммой разрешения кольцевого концентратора, когда полностью расцеплено и зубной высоты. С остановкой конца в этом местоположении может участвовать муфта.
Если зубы не выравниваются, или относительная скорость вращения превышает максимальное значение для обязательства муфты, местоположение остановки конца собирается препятствовать тому, чтобы звонок затронул концентратор. Муфта остается разъединенной.
Поступательное трение выступает против рычажного устройства сдвига и кольцевого движения. Это трение является суммой кулоновых и вязких компонентов:
где:
FZ является сетевой поступательной силой трения, действующей на рычажное устройство сдвига и звонок.
kK является кинетическим коэффициентом трения между зубами концентратора и звонком.
FN является нормальной силой между зубами концентратора и звонком.
v является поступательной скоростью рычажного устройства сдвига и звонка.
vth является поступательным скоростным порогом. Ниже этого порога гиперболическая функция тангенса сглаживает силу трения Кулона, чтобы обнулить как рычажное устройство сдвига, и кольцевая скорость имеет тенденцию обнулять.
μT является вязким коэффициентом демпфирования, действующим на рычажное устройство сдвига и звонок.
Сожмите условия обязательства
Муфта участвует, когда она удовлетворяет набору геометрических и динамических условий. Эти условия задают значения, которые определенные переменные могут принять для обязательства муфты, чтобы произойти:
Минимальное положение, в котором могут участвовать звонок и концентратор,
где h0 является минимальным зубным перекрытием для обязательства муфты. Настройте этот параметр, чтобы минимизировать нестабильность обязательства, то есть, тенденцию муфты переключиться быстро между занятыми и разъединенными состояниями
Величина относительной скорости вращения между звонком и концентратором меньше, чем максимальная скорость обязательства, которая является:
где ωmax является максимальным значением относительной скорости вращения, при которой может произойти обязательство.
При использовании муфты сцепления аппроксимированная модель происходит обязательство, только если передача крутящего момента между звонком и концентратором остается меньшей, чем максимальный переданный крутящий момент, который поддерживает муфта.
При использовании динамической модели с обратной реакцией происходит обязательство, только если относительное угловое положение звонка и зубов концентратора позволяет им взаимно блокироваться.
Вращательное рассеивание энергии
Когда пробуксовки сцепления под прикладным крутящим моментом, это рассеивает степень. Потери мощности равняются продукту скорости вращения промаха и крутящего момента контакта между звонком и концентратором:
где:
Ploss является рассеянной степенью из-за скольжения.
TC является кинетическим крутящим моментом контакта.
Тепловое моделирование
Можно смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры через дополнительный тепловой порт сохранения. По умолчанию тепловой порт скрыт. Чтобы осушить тепловой порт, в настройках Clutch, устанавливают параметр Thermal port на Model. Задайте связанные тепловые параметры для компонента.