主要内容

狗离合器

带有齿板的离合器,当齿板齿相互缠绕时啮合

  • 库:
  • Simscape /传动系统/离合器

  • 狗离合器块

描述

这个块代表一个防滑离合器,一种机械装置,依靠联锁齿的积极啮合传递扭矩之间的传动轴。离合器包含三个关键部件:

  • 中心

  • 改变链接

环和轮毂是齿形部件。环与输出轴旋转,沿其纵向轴滑动,以啮合或脱离同轴轮毂。轮毂位于围绕同一轴的轴承上,可以独立旋转,直到啮合。

当齿状部件互锁时发生啮合。一旦啮合,环和轮毂一起作为一个单位旋转。为了控制啮合,狗离合器包含一个换挡联动,控制环的位置与枢纽。

向轮毂移动环,使它们的齿互锁改变离合器状态为啮合。齿重叠必须超过啮合的最小值。反向移动环,使两组齿不再互锁改变离合器状态回到脱离状态。

港口<年代trong class="guilabel">年代指定移位链接位置。当离合器完全脱离时,换挡联动位置为零。当离合器完全啮合时,换挡连杆位置等于完全脱离状态时齿高与环轮毂间隙之和:

z h + z G 一个 p

地点:

  • z为换挡连杆位置。

  • h是牙齿高度。

  • z差距脱离时的环轮毂间隙。

图中显示了狗离合器和一些相关变量的侧面和正面视图。

扭矩传输模型

狗离合器块提供了两种扭矩传输模型的选择。

摩擦离合器近似模型

将离合器接合视为环和轮毂之间的摩擦现象。该模型忽略了诸如回隙等特殊效果,这种近似使块更适合线性化、固定步长模拟和硬件在环(HIL)模拟。的<一个href="//www.ru-cchi.com/help/sdl/ref/fundamentalfrictionclutch.html">基本摩擦离合器块为模型提供了基础。

在摩擦近似模型中,离合器有三种可能的配置:脱离、啮合和锁定。当脱离时,环和轮毂之间的接触力为零。这个力保持为零,直到换挡连杆达到啮合的最小位置。

当环轮毂齿重叠时,h,超过最小啮合值时,两部件之间的接触力开始随换挡连杆位置线性增加,z

在全啮合时,接触力达到最大值,离合器状态切换到锁定状态。在这种状态下,环和轮毂作为一个单元旋转而无滑移。要解锁离合器,传输扭矩必须超过您指定的最大允许值。

带齿隙的动力学模型

捕捉离合器现象,如齿隙、扭转顺应性和环和轮毂齿之间的接触力。该模型提供了比摩擦离合器近似更高的精度。

在动态模型中,离合器有两种可能的配置:脱离和啮合。当脱离时,环和轮毂之间的接触力为零。这个力保持为零,直到换挡连杆达到啮合的最小位置。

当环轮毂齿重叠时,h,超过最小啮合值时,两个部件之间就会产生接触力。这个力是扭转弹簧和阻尼器组件的总和。包括环和轮毂齿之间的回隙:

T C k R H ϕ δ 2 μ R · ω ϕ > δ 2 0 δ 2 < ϕ < δ 2 k R H ϕ + δ 2 μ R ω ϕ < δ 2

地点:

  • k<年代ub>RH为环轮毂联轴器的扭转刚度。

  • ϕ是环与轮毂之间围绕公转轴的相对角度。

  • δ是环齿和轮毂齿之间的回隙。

  • ω是环和轮毂之间的相对角速度。这个变量描述了两个组件相互滑动的速度。

顺从的末端停止限制了离合器换挡连杆和环的平移运动。柔度模型将末端止动器视为线性弹簧-阻尼器组合。末端止动的位置取决于环和轮毂齿之间的相对角度和角速度:

  • 如果齿面对齐且相对角速度小于离合器啮合时的最大值,则端止位置为完全脱离时的环轮毂间隙与齿面高度之和。与结束停止在这个位置,离合器可以啮合。

  • 如果齿没有对齐或相对角速度超过离合器接合的最大值,则设置端止位置以防止环接合轮毂。离合器仍然没有打开。

平动摩擦阻碍变速杆和环的运动。这个摩擦力是库仑和粘性分量的总和:

F Z k K · F N · 双曲正切 4 v v t h μ T v

地点:

  • F<年代ub>Z为作用在换挡连杆和环上的净平动摩擦力。

  • k<年代ub>K为环齿与轮毂齿间的动摩擦系数。

  • F<年代ub>N是环和轮毂齿之间的法向力。

  • v为位移连杆和圆环的平动速度。

  • v<年代ub>th为平动速度阈值。在这个阈值以下,双曲切线函数使库仑摩擦力平滑到零,因为位移连杆和环速度趋于零。

  • μ<年代ub>T是作用在换挡连杆和环上的粘性阻尼系数。

离合器的接触条件

离合器啮合时,它满足一组几何和动态条件。这些条件指定了离合器接合时某些变量的值:

  • 环和轮毂可以啮合的最小位置是

    z h 0 + z G 一个 p

    在哪里h<年代ub>0是离合器接合的最小齿重叠。调整此参数以减少啮合不稳定性,即离合器在啮合和脱离状态之间快速切换的趋势

  • 环与轮毂之间的相对角速度大小小于最大啮合速度,即:

    | ω | < | ω 马克斯 |

    在哪里ω<年代ub>马克斯是可发生啮合的相对角速度的最大值。

  • 如果使用摩擦离合器近似模型,只有当环和轮毂之间的扭矩传递小于离合器支持的最大传递扭矩时,才会发生啮合。

  • 如果使用带齿隙的动态模型,只有当环和轮毂齿的相对角度位置允许它们互锁时才会发生啮合。

旋转功耗

当离合器在施加扭矩的作用下打滑时,它会耗散动力。功率损失等于滑动角速度与环与轮毂之间接触力矩的乘积:

P l o 年代 年代 ω · T C

地点:

  • P<年代ub>损失是由于滑动而耗散的功率。

  • T<年代ub>C为运动接触力矩。

热建模

您可以通过一个可选的热保存端口来模拟热流和温度变化的影响。缺省情况下,热接口处于隐藏状态。若要暴露热接口,在<年代trong class="guilabel">离合器设置,设置<年代trong class="guilabel">热的港口参数模型.为组件指定相关的热参数。

港口

输入

全部展开

与移位连接相关联的物理信号输入端口。

依赖关系

如果,在<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数设置为:

  • 物理信号-通过可选物理信号端口直接输入换挡联动位置,<年代trong class="guilabel">年代.

  • 保护港口-通过可选平移保存端口动态输入换挡联动位置;<年代trong class="guilabel">年代.当您选择此选项时,相关<年代trong class="guilabel">改变链接参数暴露出来。

输出

全部展开

与离合器位置相关的物理信号输出端口。

保护

全部展开

与离合器轮毂相关的机械旋转保存端口

与离合器环相关的机械转动保存端口。

与变速杆相关联的机械平移保存端口。

依赖关系

如果,在<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数设置为:

  • 物理信号-通过可选物理信号端口直接输入换挡联动位置,<年代trong class="guilabel">年代.

  • 保护港口-通过可选平移保存端口动态输入换挡联动位置;<年代trong class="guilabel">年代.当您选择此选项时,相关<年代trong class="guilabel">改变链接参数暴露出来。

与热流相关的热保存端口。

依赖关系

时,此端口才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为模型

公开此端口将使相关设置可见。

参数

全部展开

的参数的指定选项是如何使用的<年代trong class="guilabel">改变链接而且<年代trong class="guilabel">离合器设置会影响以下内容的可见性:

  • 参数<年代trong class="guilabel">离合器,<年代trong class="guilabel">改变链接,<年代trong class="guilabel">接触条件,<年代trong class="guilabel">初始条件设置

  • 热的港口设置

要学习如何阅读表格,请参见<一个href="//www.ru-cchi.com/help/sdl/ref/parameter-dependencies.html" class="a">参数的依赖关系.

狗离合器参数依赖关系

设置 参数和选项
改变链接 转变联动控制
保护港口 物理信号
离合器 热的港口 热的港口
省略 模型 省略 模型
扭矩传输模型 - 扭矩传输模型 -
摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化 动态与反弹 - 摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化 动态与反弹 -
- - 温度向量 - - 温度向量
最大传输转矩 - 最大传输力矩矢量 最大传输转矩 - 最大传输力矩矢量
- - 插值法 - - 插值法
- - 外推法 - - 外推法
离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 - 离合器齿平均半径
- 牙数 - - 牙数 -
- 旋转的反弹 - - 旋转的反弹 -
- 抗扭刚度 - - 抗扭刚度 -
- 扭转阻尼 - - 扭转阻尼 -
改变链接 牙齿高度 牙齿高度 牙齿高度 牙齿高度 牙齿高度 牙齿高度
脱离时的环轮毂间隙 脱离时的环轮毂间隙 脱离时的环轮毂间隙 脱离时的环轮毂间隙 脱离时的环轮毂间隙 脱离时的环轮毂间隙
换档联动装置后面硬停 换档联动装置后面硬停 换档联动装置后面硬停 - - -
环停止刚度 环停止刚度 环停止刚度 - - -
环停止阻尼 环停止阻尼 环停止阻尼 - - -
变速杆粘滞摩擦系数 变速杆粘滞摩擦系数 变速杆粘滞摩擦系数 - - -
- Tooth-tooth摩擦系数 - - - -
接触条件 联系旅游方向 联系旅游方向 联系旅游方向 联系旅游方向 联系旅游方向 联系旅游方向
最大接触速度 最大接触速度 最大接触速度 - - -
牙齿重叠接合 牙齿重叠接合 牙齿重叠接合 牙齿重叠接合 牙齿重叠接合 牙齿重叠接合
初始条件 离合器的初始状态 离合器的初始状态 离合器的初始状态 离合器的初始状态 离合器的初始状态 离合器的初始状态
初始换挡联动位置 初始换挡联动位置 初始换挡联动位置 - - -
- 初始轮毂偏置角 - - 初始轮毂偏置角 -
热的港口 - - 热质量 - - 热质量
- - 初始温度 - - 初始温度

离合器

热流和温度变化模型:

  • 省略——不依赖于温度的模型。

  • 模型——与温度有关的模型。

依赖关系

对于温度无关模型,即设置为省略,<年代trong class="guilabel">扭矩传输模型参数和其他相关参数<年代trong class="guilabel">离合器设置是可见的。

对于温度相关模型,即当此参数设置为模型的相关参数<年代trong class="guilabel">离合器设置,热港口<年代trong class="guilabel">T,<年代trong class="guilabel">热的港口设置是可见的。

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

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数模型

犬式离合器动态行为建模的计算框架:

  • 摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化-将离合器接合建模为环和轮毂之间的摩擦现象。这个模型,基于<一个href="//www.ru-cchi.com/help/sdl/ref/fundamentalfrictionclutch.html">基本摩擦离合器块,提供了一个计算效率近似的狗离合器。

  • 动态与反弹-详细建模离合器接合,考虑回隙、扭转柔度和环和轮毂齿之间的接触力等现象。选择此选项会导致额外的<年代trong class="guibutton">改变链接而且<年代trong class="guibutton">初始条件参数出现。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为省略

控件中相关参数的可见性<年代trong class="guilabel">离合器而且<年代trong class="guilabel">改变链接“设置”受为该参数选择的选项的影响。

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

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数模型

离合器能传递的最大扭矩,对应于防滑接合的配置。如果在环和轮毂之间传递的扭矩超过这个值,两个组件开始相对滑动。这个力矩决定了摩擦离合器近似的静摩擦极限

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为省略和<年代trong class="guilabel">扭矩传输模型参数设置为摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化

离合器能传递的最大扭矩,对应于防滑接合的配置,指定为矢量。如果在环和轮毂之间传递的扭矩超过这个值,两个组件开始相对滑动。这个力矩决定了摩擦离合器近似的静摩擦极限。这个向量有和温度向量相同的元素数量。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数模型

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<一个href="//www.ru-cchi.com/help/simscape/ref/pslookuptable1d.html">PS查阅表(1D)块引用页面。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数模型

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<一个href="//www.ru-cchi.com/help/simscape/ref/pslookuptable1d.html">PS查阅表(1D)块引用页面。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数模型

从环或轮毂中心到相应齿中心的距离。平均齿半径决定了环和轮毂齿之间的法向接触力,给出了两个部件之间的传动扭矩。该值必须大于零。

依赖关系

如果满足以下所有条件,则此参数不可见:

  • 在<年代trong class="guilabel">离合器设置:

    • 热的港口被设置为省略

    • 扭矩传输模型被设置为动态与反弹

  • 在<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数设置为物理控制

环或轮毂上的齿的总数。这两个部件的齿数相等。该值必须大于等于1。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数省略和<年代trong class="guilabel">扭矩传输模型参数设置为动态与反弹

允许的角运动,或发挥之间的环和轮毂齿啮合离合器配置。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数省略和<年代trong class="guilabel">扭矩传输模型参数设置为动态与反弹

环与轮毂齿接触界面处的线性扭转刚度系数。这个系数表示两组牙齿之间接触力的恢复分量。较大的刚度值对应较大的接触力。该值必须大于零。默认值为10 e6N * m / rad

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数省略和<年代trong class="guilabel">扭矩传输模型参数设置为动态与反弹

环与轮毂齿接触界面处的线性扭转阻尼系数。这个系数表示两组齿间接触力的耗散分量。较大的阻尼值对应接触过程中较大的能量耗散。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数省略和<年代trong class="guilabel">扭矩传输模型参数设置为动态与反弹

改变链接

换挡联动控制端口类型:

  • 物理信号-通过可选物理信号端口直接输入换挡联动位置,<年代trong class="guilabel">年代.

  • 保护港口-通过可选平移保存端口动态输入换挡联动位置;<年代trong class="guilabel">年代.

依赖关系

该参数决定移位联动控制端口,<年代trong class="guilabel">年代,为保存或物理信号端口。相关的<年代trong class="guilabel">改变链接如果将此参数设置为,则会公开参数保护港口

牙顶:牙齿基部和牙顶之间的距离环齿和轮毂齿共享相同的高度。完全脱离时的齿高和环轮毂间隙决定了换挡连杆的最大行程跨度。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数保护港口

环和轮毂齿冠之间沿变速杆平移轴的最大开隙。这个间隙对应于完全脱离离合器状态。完全脱离时的齿高和环轮毂间隙决定了换挡连杆的最大行程跨度。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数保护港口

阻止变速杆移动到完全脱离位置以外的硬停止:

  • -完全脱离时硬停。

  • -完全脱离时没有硬停车。

环端止动的线性刚度系数。这个系数描述了阻止平移运动超过末端止点的接触力的恢复分量。较大的刚度值对应较大的接触力和较小的终止顺应性。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数保护港口

环端止动器的线性阻尼系数。这个系数描述了阻止平移运动超过末端止点的接触力的耗散分量。较大的阻尼值对应接触过程中较大的能量耗散。该值必须大于等于零

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数保护港口

作用于换挡连杆的线性阻尼系数。该系数表征了由于粘性阻尼而抵抗变速杆运动的耗散力。系数值越大,对应换挡连杆运动时能量耗散越大。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数保护港口

环齿与轮毂齿接触界面处的动摩擦系数。该系数表征了在离合器接合/脱离过程中,由于齿-齿接触而抵抗变速杆运动的耗散力。

系数值越大,对应换挡连杆运动时能量耗散越大。该值必须大于零。

依赖关系

时,此参数才可见<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数设置为保护港口,在<年代trong class="guilabel">离合器设置:

  • 热的港口被设置为省略

  • 扭矩传输模型被设置为动态与反弹

接触条件

换挡连杆必须移动的方向以接合离合器。选择包括正位移和负位移。

离合器不能接合的环和毂之间的相对角速度。该值与特定的变速箱或变速器有关。最小化该值有助于避免交战期间的高动态影响。该值必须大于零。

依赖关系

中,此参数才可见<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制参数保护港口

环和轮毂齿之间的重叠长度沿共同纵向轴,离合器可以啮合以上。离合器保持脱离,直到齿重叠至少这个长度。该值必须大于零。

初始条件

仿真开始时离合器状态:

  • 解锁-离合器传递零扭矩之间的环和轮毂。

  • 锁着的-离合器传递扭矩之间的环和轮毂。

在仿真时间为零时移动连杆位置。在零和环轮毂间隙和啮合齿重叠的总和之间的值与脱离离合器一致。较大的值与啮合离合器一致。

依赖关系

此参数仅在满足以下两个条件时可见:

  • 在<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为省略

  • 在<年代trong class="guilabel">改变链接设置,<年代trong class="guilabel">转变联动控制被设置为保护港口

仿真时间为零时环与轮毂之间的旋转角度。这个角度决定了环齿和轮毂齿是否能互锁,从而决定离合器是否能接合。初始偏置角必须满足以下条件:

  • 如果离合器初始状态为脱离,初始偏置角必须落在该范围内

    180 ° N ϕ 0 + 180 ° N

    在哪里N是在环或轮毂中存在的齿数。这两种成分包含相同数量的牙齿。

  • 如果离合器初始状态为啮合,则初始偏置角必须落在该范围内

    δ 2 ϕ 0 + δ 2

    在哪里δ是环和轮毂齿之间的齿隙角。

依赖关系

时,此参数才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,这两个条件都满足:

  • 热的港口被设置为省略

  • 扭矩传输模型被设置为动态与反弹

热的港口

时,这些设置才可见<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为模型

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<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为模型

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<年代trong class="guilabel">离合器设置,<年代trong class="guilabel">热的港口参数设置为模型

更多关于

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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

介绍了R2011a

另请参阅

Simscape块

Baidu
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