主要内容

锥形离合器

带有锥形盘的摩擦离合器，当法向力超过阈值时啮合

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  • 库:

  • Simscape /传动系统/离合器

  • 离合器块

描述

的锥形离合器块表示具有锥形接触界面的摩擦离合器。锥形界面通过在离合器组件、锥体和杯形之间产生楔入动作，减少了离合器接合所需的法向力。锥形离合器的应用包括同步啮合齿轮箱，它同步驱动和从动轴的速度，使传动齿轮之间的啮合更加顺畅。

杯组件与传动轴刚性连接，与它作为一个单元旋转。锥组件与从动轴刚性连接，从动轴与驱动轴轴向对齐。当锥体滑向杯子并紧紧压在其内表面时，离合器啮合。锥杯接触界面的摩擦使离合器在驱动和从动轴之间传递旋转动力。该块体的摩擦模型包括静摩擦和动摩擦，后者导致锥体和杯形组件之间滑动时的功率损耗。

的锥形离合器块是基于基础摩擦离合器块。完整的摩擦离合器模型，见基础摩擦离合器．中实现的专用模型锥形离合器块。

当你施加一个法向力时，FN,锥形离合器块体可以对传动系统的运动施加动摩擦和静摩擦两种摩擦。只有当一个传动轴相对于另一个传动轴旋转时，离合器才施加动摩擦力矩。当两个传动轴锁住并一起旋转时，离合器施加静摩擦力矩。该模块通过多步测试来确定何时锁定和解锁离合器。

也可以启用故障功能。当故障发生时，离合器将保持锁定状态或将无法传送动力。故障可能发生在指定的时间，也可能是由于端口上的外部触发器T．

离合器几何和变量

图中显示了锥体离合器的几何形状。

离合器变量

参数 定义 意义
do 圆锥接触面的外径 见上图
d我 圆锥接触面的内径 见上图
α 锥半角 见上图
ω 相对角速度(滑移) ωF- - - - - -ωB
ω托尔 离合器锁紧的滑移公差 参见下面的模型
FN 作用于圆锥表面的法向力 施加的法向力，如果大于阈值:FN>Fth
α 锥半张角 见上图
reff 有效转矩半径 离合器摩擦力的有效力矩臂
kK 动摩擦系数 圆锥摩擦表面的无因次动摩擦系数。的函数ω．
k年代 静摩擦系数 圆锥摩擦表面的无因次静摩擦系数。
τK 动摩擦力矩 参见下面的模型
τ年代 静摩擦力矩极限 (静摩擦峰值因子)·(动摩擦力矩为ω→0）
（参见下面的模型）

与基本摩擦离合器的关系

的锥形离合器块是基于基础摩擦离合器块。它不需要动摩擦和静摩擦极限力矩作为输入信号锥形离合器Block根据离合器参数和输入法向力信号计算动摩擦和静摩擦FN．

动摩擦

动摩擦力矩是四个因素的乘积:

τ K ＝ k K ⋅ F N ⋅ r e f f ⋅ 胡志明市 （ ω ）

动摩擦力矩与相对滑移相反，并应用总体负号。当它改变符号时ω改变的迹象。

你指定了动摩擦系数，kK作为相对角速度的常数或表状离散函数，ω．对于相对角速度的正负值，该表函数假设是对称的。因此,指定kK的正值ω只有。

有效转矩半径，reff为有效半径，从传动系轴测量，在该半径处动摩擦力作用于摩擦表面。它与圆锥摩擦面几何形状的关系是:

r eff ＝ 1 3. 罪 α d o 3. − d 我 3. d o 2 − d 我 2

do而且d我分别为接触面最大直径和最小直径。

静态摩擦

静摩擦极限与动摩擦有关，设定ω取零，用静摩擦系数代替动摩擦系数:

T 年代 ＝ k 年代 ⋅ F N ⋅ r e f f ≥ 0

k年代>kK，使力矩，τ时，通过克服静摩擦来解锁离合器所需的摩擦力大于解锁瞬间的动摩擦，当ω= 0．

静摩擦极限定义对称静摩擦力矩极限为:

τ 年代 ≡ τ 年代 + ＝ − τ 年代 −

范围[τ年代- - - - - -，τ年代+基本摩擦离合器使用。

啮合和锁定条件

当圆锥摩擦表面受到正法向力并产生动摩擦时，离合器啮合(传递扭矩):FN> 0而且τK> 0．

当且仅当离合器啮合，并且滑移小于速度公差时，离合器才会锁紧:|ω| <ω托尔．

离合器耗散的功率

离合器耗散的功率为|ω·τK|。离合器耗散的权力，只有当它是滑移(ω≠0)及施加动摩擦(τK> 0）.

数值模型

您可以通过选择一个与速度相关的模型来模拟旋转速度变化的影响。要选择速度相关的模型，在摩擦设置，设置摩擦模型参数与速度相关的动摩擦系数．有关依赖于速度和温度的摩擦模型的信息，请参见热，速度相关模型．

对于速度相关模型，这些相关参数在摩擦设置:

  • 相对速度矢量

  • 动摩擦系数矢量

  • 摩擦系数插值法

  • 摩擦系数外推法

热模型

通过选择与温度相关的模型，可以对热流和温度变化的影响进行建模。要选择与温度相关的模型，在摩擦设置，设置摩擦模型参数与温度相关的摩擦系数．有关依赖于速度和温度的摩擦模型的信息，请参见热，速度相关模型．

对于温度相关的模型，热端口H这些设置是可见的:

  • 在摩擦设置:

    • 温度向量

    • 静摩擦系数矢量

    • 动摩擦系数矢量

    • 摩擦系数插值法

    • 摩擦系数外推法

  • 在热的港口设置:

    • 热质量

    • 初始温度

热，速度相关模型

通过选择与速度和温度相关的模型，可以对旋转速度变化和热流的影响进行建模。要选择一个同时依赖于速度和温度的模型，在摩擦设置，设置摩擦模型参数与温度和速度相关的摩擦系数．

对于速度依赖和温度依赖的模型，热端口H这些相关的设置和参数变得可见:

  • 在摩擦设置:

    • 相对速度矢量

    • 温度向量

    • 静摩擦系数矢量

    • 动摩擦系数矩阵

    • 摩擦系数插值法

    • 摩擦系数外推法

  • 在热的港口设置:

    • 热质量

    • 初始温度

缺点

您可以在以下情况下启用错误行为:

  • 模拟时间—故障发生在指定的时间。

  • 模拟行为——故障发生在对外部触发器的响应中。这将暴露端口T．

对于块故障，您可以选择这两个设置中的一个或两个。如果故障被触发，离合器根据故障时的行为为模拟的其余部分设置。故障选项有:

  • 无法传输电力

  • 不能解锁

控件可以将该块设置为在Simulink诊断查看器中作为警告或错误消息发出故障报告故障发生时报告参数。

港口

输入

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与法向力相关联的物理信号端口。这个信号为正或为零。小于零的信号被解释为零。

依赖关系

的情况下，此端口才可见几何设置,换挡联动控制参数设置为物理信号．有关更多信息，请参见换挡联动控制而且几何参数相关性．

外部故障触发的物理信号端口。当该值大于0.5时发生触发。没有与触发器值相关联的单元。

依赖关系

当该端口可见时使故障设置为在而且启用外部故障触发设置为在．

输出

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与移位联动位置相关联的物理信号端口。

依赖关系

时，此端口才可见几何设置,换挡联动控制参数设置为保护港口．有关更多信息，请参见换挡联动控制而且几何参数相关性．

保护

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与驱动(基)轴相关联的机械旋转保存口。离合器运动被测量为滑ω＝ωF- - - - - -ωB，从动件相对于基座的角速度。

与从动轴或从动轴相关的机械旋转保存端口

与热流相关的热保存端口。

依赖关系

时，此端口才可见摩擦设置,摩擦模型参数设置为与温度相关的摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦模型而且摩擦参数相关性．

与换挡联动装置相关联的机械转动保存端口。

依赖关系

时，此端口才可见几何设置,换挡联动控制参数设置为保护港口．有关更多信息，请参见换挡联动控制而且几何参数相关性．

参数

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几何

该表显示了某些参数的可见性如何取决于为其他参数选择的选项。要学习如何阅读表格，请参见参数的依赖关系．

几何参数相关性

几何
接触面最大直径
接触面最小直径
锥半角
换挡联动控制
物理信号 保护港口

暴露物理信号输入端口N

公开:

  • 保护港口年代

  • 物理信号输出接口X

  • 改变链接设置

外锥径do．

内圆锥直径d我．

半开口角α锥体的几何形状。

换挡联动控制模式:

  • 物理信号—公开物理信号端口N，输入法向力，和X，输出为换挡联动行程。

  • 保护港口-暴露保存端口，年代，与换挡联动控制相关联。

依赖关系

的可见性改变链接设置和端口年代，X,N取决于此设置。有关更多信息，请参见几何参数相关性．

改变链接

中，这些设置才可见几何设置,换挡联动控制参数设置为保护港口．有关更多信息，请参见换挡联动控制而且几何参数相关性．

换档联动装置后面硬停

脱离时的环轮毂间隙

环止动刚度

环止阻尼

变速杆粘滞摩擦系数

脱离离合器的连杆运动方向

摩擦

该表显示了某些端口、参数和设置的可见性如何取决于为其他参数选择的选项。要学习如何阅读表格，请参见参数的依赖关系．

摩擦参数相关性

摩擦
摩擦模型
固定动摩擦系数 与速度相关的动摩擦系数 与温度相关的摩擦系数 与温度和速度相关的摩擦系数

公开:

  • 保护港口H

  • 的热参数摩擦设置

  • 热的港口设置

公开:

  • 保护港口H

  • 的热参数摩擦设置

  • 热的港口设置
- - 温度向量 温度向量
- 相对速度矢量 - 相对速度矢量
静摩擦系数 静摩擦系数 静摩擦系数矢量 静摩擦系数矢量
动摩擦系数 动摩擦系数矢量 动摩擦系数矢量 动摩擦系数矩阵
- 摩擦系数插值法 摩擦系数插值法 摩擦系数插值法
- 摩擦系数外推法 摩擦系数外推法 摩擦系数外推法
速度宽容 速度宽容 速度宽容 速度宽容
阈值的力量 阈值的力量 阈值的力量 阈值的力量
粘阻扭矩系数 粘阻扭矩系数 粘阻扭矩系数 粘阻扭矩系数

用参数化方法建立动摩擦系数模型。该参数的选项和默认值取决于您为块选择的摩擦模型。选项是:

  • 固定动摩擦系数—为动摩擦系数提供一个固定值。

  • 与速度相关的动摩擦系数—根据圆盘间的相对角速度，通过一维查表确定动摩擦系数。

  • 与温度相关的摩擦系数—根据温度查表确定动摩擦系数。

  • 与温度和速度相关的摩擦系数—根据温度和盘间相对角速度，通过查表确定动摩擦系数。

依赖关系

摩擦模型设置会影响其他参数、设置和端口的可见性。有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

以矢量形式输入相对速度的值。向量中的值必须从左向右递增。值的最小数量取决于您选择的插值方法。对于线性插值，每个维度至少提供两个值。对于平滑插值，每个维度至少提供三个值。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与速度相关的动摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

以矢量形式输入温度值。值的最小数量取决于您选择的插值方法。对于线性插值，每个维度至少提供两个值。对于平滑插值，每个维度至少提供三个值。向量中的值必须从左向右递增。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与温度相关的摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

静态或峰值的摩擦系数。静摩擦系数必须大于动摩擦系数。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数或与速度相关的动摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

作为矢量的摩擦系数的静态或峰值值。这个向量必须有与温度向量相同的元素数量。每一个值都必须大于动摩擦系数矢量中相应元素的值。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与温度相关的摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

动能，或库仑摩擦系数。系数必须大于零。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

作为矢量的动摩擦系数输出值。所有值都必须大于零。

如果摩擦模型参数设置为

  • 与速度相关的动摩擦系数-矢量的元素个数必须与相对速度矢量相同。

  • 与温度相关的摩擦系数—该向量必须具有与温度向量相同的元素数量。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与速度相关的动摩擦系数或与温度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

作为矩阵的动摩擦系数输出值。所有的值都必须大于零。矩阵的大小必须等于矩阵的大小，它是温度矢量×动摩擦系数相对速度矢量的结果。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

输入值在两个连续网格点之间时，逼近输出值的插值方法:

  • 线性—选择此选项可获得最佳性能。

  • 光滑的-选择此选项生成具有连续一阶导数的连续曲线。

有关内插算法的更多信息，请参见PS查阅表(1D)阻塞引用页面。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与速度相关的动摩擦系数，与温度相关的摩擦系数,或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

当输入值超出参数列表中指定的范围时，用于确定输出值的外推方法:

  • 线性-选择此选项可生成在外推区域和与插值区域边界处具有连续一阶导数的曲线。

  • 最近的-选择此选项可生成不高于数据最高点或低于数据最低点的外推。

  • 错误—当您希望数据在表范围内时，选择此选项以避免进入外推模式。如果输入信号超出表的范围，模拟将停止并产生一个错误。

有关外推算法的更多信息，请参见PS查阅表(1D)阻塞引用页面。

依赖关系

该参数仅在摩擦模型参数设置为与速度相关的动摩擦系数，与温度相关的摩擦系数,或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

相对速度，低于该速度两个表面可以锁定。表面锁定，如果扭矩跨越B而且F旋转端口小于有效半径、静摩擦系数和施加的法向力的乘积。

施加于物理信号端口的法向力N仅当力的量超过阈值的力量参数。下面的力量阈值的力量没有施加，所以没有传递的摩擦力矩。

粘阻扭矩系数。

初始条件

仿真开始时的离合器状态。离合器可以处于两种状态之一，锁定和解锁。锁定离合器约束基础和从动轴以相同的速度旋转，也就是说，作为一个单一的单元。无锁离合器允许两个轴以不同的速度旋转，导致离合器片之间的滑动。

缺点

启用外部或时间触发故障。当故障发生时，离合器无法解锁或不能传送动力，根据故障时的行为设置。

设置故障响应。您可以选择离合器故障为:

  • 无法传输电力

  • 不能解锁

依赖关系

若要启用此参数，请设置使故障来在．

使港口T．端口上的物理信号T它大于0．5触发断层。

依赖关系

若要启用此参数，请设置使故障来在．

指定在指定时间触发故障。当故障事件模拟时间到达时，离合器根据故障时的行为设置。

依赖关系

若要启用此参数，请设置使故障来在．

当故障事件模拟时间到达时，离合器根据故障时的行为设置。

依赖关系

若要启用此参数，请设置使故障来在而且启用临时故障触发来在．

故障条件的报告首选项。当报告设置为警告或错误，在“Simulink诊断查看器”中弹出提示信息。当错误，如果发生故障，模拟将停止。

依赖关系

若要启用此参数，请设置使故障来在．

热的港口

热的港口设置仅在摩擦设置,摩擦模型参数设置为与温度相关的摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

将元件温度改变一度所需的热能。热质量越大，该部件对温度变化的抵抗力越强。

依赖关系

时，此参数才可见摩擦设置,摩擦模型参数设置为与温度相关的摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

模拟开始时的组件温度。初始温度根据您指定的效率矢量改变组件效率，影响启动啮合或摩擦损失。

依赖关系

时，此参数才可见摩擦设置,摩擦模型参数设置为与温度相关的摩擦系数或与温度和速度相关的摩擦系数．有关更多信息，请参见摩擦参数相关性．

扩展功能

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。

版本历史

在R2011a中介绍

另请参阅

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