Cone Clutch

当法向力超过阈值时互锁的带有板的锥形联轴器。

类型: Engee1DMechanical.Clutches.Cone

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Clutches/Cone Clutch

资料描述

座 Cone Clutch 为圆锥接触面的摩擦离合器。锥形接触面减少了接合离合器所需的法向力，在耦合部件之间产生干扰：锥形元件和锥形着陆面。锥齿轮联轴器用于同步齿轮箱，同步驱动轴和从动轴的转速，以确保传动齿轮之间更平稳的啮合。

圆锥形着陆表面刚性地连接到驱动轴并且作为单个单元随其旋转。锥体元件刚性地连接到从动轴，从动轴与驱动轴同轴。当锥形元件向锥形座面滑动并紧紧地压在其上时，联轴器被激活。锥形接触面上的摩擦允许联轴器在驱动轴和从动轴之间传递扭矩。该单元的摩擦模型包括静摩擦和滑动摩擦的贡献，后者导致在圆锥形元件和圆锥形着陆表面之间滑动期间的功率耗散。

座 Cone Clutch 基于块 Fundamental Friction Clutch. 查看块中的摩擦离合器的完整型号 Fundamental Friction Clutch. 本节讨论在块中实现的专用模型 Cone Clutch .

当你施加法向力时 ,街区 Cone Clutch 它可以对变速器的运动施加两种类型的摩擦—动力学和静态。离合器仅在一个变速器轴相对于另一个变速器轴旋转时施加摩擦的动力学力矩。当两个变速器轴一起锁定和旋转时，离合器施加静摩擦力矩。单元执行多步骤检查以确定离合器何时锁定和解锁。

耦合几何和变量

该图显示了锥形联轴器的几何形状。

cone clutch 1

定义耦合的变量:

-锥形接触面的外径;
-圆锥接触面的内径;
-锥体开口角的一半;
-相对角速度: ;
-相对阻塞速度的阈值;
-施加在圆锥面上的法向力。如果该力大于阈值，则施加该力。 ;
-扭矩的有效半径，即离合器摩擦力矩的有效肩;
是圆锥表面的无量纲滑动摩擦系数，它是 ;
-圆锥表面无量纲静摩擦系数;
-滑动摩擦的瞬间;
-限制静摩擦力矩，定义为静摩擦系数的峰值与滑动摩擦力矩的乘积。 .

方程

座 Cone Clutch 基于块 Fundamental Friction Clutch. 对于块 Fundamental Friction Clutch 有必要设置摩擦的动、静力矩作为输入信号。在街区里 Cone Clutch 这不是必需的，因为滑动摩擦和静摩擦是根据耦合参数和法向力*N*的输入信号计算的。

滑动效应

摩擦的动力学力矩是四个系数乘积的结果:

摩擦的动力学力矩反对相对滑移，并用减号施加。它改变标志时改变标志。

动滑动摩擦系数它可以设置为一个常数或作为一个表格离散函数的角速度. . 假设表格函数对于相对角速度的正值和负值是对称的。因此，指定只为正值 .

有效扭矩半径是从传动轴测量的有效半径，在传动轴上滑动摩擦力被施加到摩擦表面。它与锥形摩擦表面的几何形状有关，如下所示:

哪里和分别为接触面的最大直径和最小直径。

静摩擦

静摩擦的极限与滑动摩擦有关，如果设置置为零，用静摩擦系数代替动摩擦:

自，扭矩，必须通过克服摩擦的静态力矩来解锁离合器，大于解锁瞬间的摩擦的动力学力矩，当 .

静摩擦力矩的范围或极限对称地确定:

范围被块使用 Fundamental Friction Clutch.

耦合和锁定的条件

当正法向力作用于锥形摩擦表面并发生滑动摩擦时，离合器打开（传递扭矩）。: 和 .

离合器锁定当且仅当它被接合，并且滑移小于阈值速度。: .

耦合耗散的功率

耦合所耗散的功率为 . 离合器只有在同一时间打滑时才会耗散动力., ，并执行滑动摩擦，（ ).

速度相关模型

您可以通过选择与速度相关的模型来模拟改变旋转速度的影响。在参数组中选择与速度相关的模型 Friction 为参数设置 Friction model 意义 Velocity-dependent kinetic friction coefficient. 有关摩擦模型的信息，它取决于速度和温度，请参阅速度相关热模型。

热模型

您可以通过选择与温度相关的模型来模拟传热和温度变化的影响。在参数组中选择与温度相关的模型 Friction 为参数设置 Friction model 意义 Temperature-dependent friction coefficients. 有关摩擦模型的信息，它取决于速度和温度，请参阅速度相关热模型。

速度相关热模型

您可以通过选择取决于速度和温度的模型来模拟旋转速度和热流变化的影响。要在参数组中选择同时取决于速度和温度的模型 Friction 为参数设置 Friction model 意义 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

港口

非定向

# B — 传动轴
"旋转力学`

Details

与驱动轴连接的机械无定向端口。离合器的运动被定义为打滑，从动轴相对于驱动轴的角速度。

程序使用名称

base_flange

# F — 从动轴
"旋转力学`

Details

与从动轴连接的机械无定向端口。

程序使用名称

follower_flange

# H — 热流量
"温暖"

Details

热流相连的非定向端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Friction model 意义 Temperature-dependent friction coefficients 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

程序使用名称

thermal_port

# S — 换档杆
"旋转力学`

Details

与换档杆连接的机械无定向端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Shift linkage control 意义 Conserving port.

程序使用名称

shift_linkage_flange

输入

# N — 正常强度
'标量`

Details

正常电源的输入端口。此值为正或零。小于零的值等于零。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Shift linkage control 意义 Physical signal.

数据类型	'漂浮64`
复数支持	非也。

输出

# X — 换档杆位置
'标量`

Details

换档杆的位置相关联的输出端口。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Shift linkage control 意义 Conserving port.

数据类型	'漂浮64`
复数支持	非也。

参数

几何形状

# Contact surface maximum diameter — 外径/外径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

锥体的外径 .

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`150.0 mm`
程序使用名称	`outer_diameter`
可计算	是

# Contact surface minimum diameter — 内径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

锥体的内径 .

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`100.0 mm`
程序使用名称	`inner_diameter`
可计算	是

# Cone half angle — 锥体的开口角的一半
deg | rad | rev | mrad

Details

锥体的开口角的一半 .

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`12.0 deg`
程序使用名称	`cone_half_angle`
可计算	是

# Shift linkage control — 换档模型
Physical signal | Conserving port

Details

换档杆控制模型:

Physical signal —*F*端口用于正常电源;
Conserving port —使用非定向端口*S*，其连接到换档杆和输出端口*X*，其输出关于换档杆的位置的数据。

值	`Physical signal` \| `Conserving port`
默认值	`Physical signal`
程序使用名称	`shift_linkage_model`
可计算	是

摩擦力

# Friction model — 摩擦模型
Fixed kinetic friction coefficient | Velocity-dependent kinetic friction coefficient | Temperature-dependent friction coefficients | Temperature and velocity-dependent friction coefficients

Details

滑动摩擦系数建模的参数化方法。此参数的参数和默认值取决于您为块选择的摩擦模型。以下选项是可能的:

Fixed kinetic friction coefficient -滑动摩擦系数设定固定值。
Velocity-dependent kinetic friction coefficient -滑动摩擦系数由表根据盘之间的相对角速度确定。
Temperature-dependent friction coefficients -滑动摩擦系数根据基于温度的表确定。
Temperature and velocity-dependent friction coefficients -滑动摩擦系数由搜索表根据盘之间的温度和相对角速度确定。

值	`Fixed kinetic friction coefficient` \| `Velocity-dependent kinetic friction coefficient` \| `Temperature-dependent friction coefficients` \| `Temperature and velocity-dependent friction coefficients`
默认值	`Fixed kinetic friction coefficient`
程序使用名称	`kinetic_friction_coefficient_type`
可计算	是

# Static friction coefficient — 静摩擦系数

Details

静或摩擦系数的峰值。静摩擦系数必须大于动摩擦系数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Fixed kinetic friction coefficient 或 Velocity-dependent kinetic friction coefficient.

默认值	`0.35`
程序使用名称	`static_friction_coefficient_const`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient — 滑动摩擦系数

Details

动或库仑摩擦系数。系数必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Fixed kinetic friction coefficient.

默认值	`0.3`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_const`
可计算	是

# Velocity tolerance — 相对阻塞速度的阈值
rpm | deg/s | rad/s

Details

离合器可锁定的最大滑移率。如果端口*B*和*F*的扭矩小于有效半径、静摩擦系数和施加的法向力的乘积，则表面是固定的。

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`0.001 rad/s`
程序使用名称	`w_slip_threshold`
可计算	是

# Threshold force — 法向接触力的阈值
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

端口*N*处的法向力仅在其值超过参数值时才施加到接触面上 Threshold force . 强度低于该值 Threshold force 不施加摩擦力矩而不传递。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`1.0 N`
程序使用名称	`F_vertical_threshold`
可计算	是

# Viscous drag torque coefficient — 粘性摩擦系数
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

粘性摩擦系数。

计量单位	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
默认值	`0.0 N*m/(rad/s)`
程序使用名称	`rotational_viscous_coefficient`
可计算	是

# Relative velocity vector — 相对速度矢量
rpm | deg/s | rad/s

Details

相对速度值的矢量。向量中的值应该从左到右增加。矢量元素的最小数量取决于所选择的插值方法。如果为参数 Friction coefficient interpolation method 值设置:

Linear，则向量的最小元素数为两个。
Smooth，则向量的最小元素数为三个。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Velocity-dependent kinetic friction coefficient 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`[0.0, 100.0, 1000.0] rad/s`
程序使用名称	`delta_w_vector`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient vector — 滑动摩擦系数矢量

Details

动摩擦系数值的向量。所有值必须大于零。此向量的维数必须与向量的维数相匹配 Relative velocity vector .

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 设置为值 Velocity-dependent kinetic friction coefficient.

默认值	`[0.3, 0.22, 0.19]`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_vector`
可计算	是

# Friction coefficient interpolation method — 的插值方法
Linear | Smooth

Details

用于数据表参考点之间插值的方法:

Linear -选择此值以获得最低的计算成本;
Smooth -选择此值以获得具有连续一阶导数的连续曲线。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Velocity-dependent kinetic friction coefficient, Temperature-dependent friction coefficients 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

值	`Linear` \| `Smooth`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`friction_coefficient_interpolation_method`
可计算	是

# Friction coefficient extrapolation method — 外推法
Linear | Nearest | Error

Details

用于推断数据表中的参考点的方法。当输入值超出参数列表中指定的范围时，此方法确定输出值。:

'Linear'-选择此值以获得在外推区域和与插值区域的边界上具有连续一阶导数的曲线。
Nearest -选择此值以使用不高于数据中最大值或低于数据中最小值的外推法。
Error -选择此值以避免在希望数据在表的范围内时进行外推。如果输入信号在表的范围之外，则仿真停止并输出错误。

依赖关系

值	`Linear` \| `Nearest` \| `Error`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`friction_coefficient_extrapolation_method`
可计算	是

Details

温度值的向量。向量中的值应该从左到右增加。矢量元素的最小数量取决于所选择的插值方法。如果为参数 Friction coefficient interpolation method 值设置:

Linear，则向量的最小元素数为两个。
Smooth，则向量的最小元素数为三个。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Temperature-dependent friction coefficients 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`[280.0, 300.0, 320.0] K`
程序使用名称	`temperature_vector`
可计算	是

# Static friction coefficient vector — 静摩擦系数矢量

Details

静态或峰值摩擦系数的向量。此向量的维数必须与向量的维数相匹配 Temperature vector . 每个值必须大于*动力学摩擦系数向量*向量中相应元素的值。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Temperature-dependent friction coefficients 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

默认值	`[0.4, 0.38, 0.36]`
程序使用名称	`static_friction_coefficient_vector`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient vector — 滑动摩擦系数矢量

Details

动摩擦系数值的向量。所有值必须大于零。此向量的维数必须与向量的维数相匹配 Temperature vector .

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 设置为值 Temperature-dependent friction coefficients.

默认值	`[0.3, 0.28, 0.25]`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_vector_temperature`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient matrix — 滑动摩擦系数矩阵

Details

动摩擦系数值的矩阵。所有值必须大于零。矩阵的维数应为（ Temperature vector)上(动力学摩擦系数向量)。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

默认值	`[0.34 0.32 0.3; 0.3 0.28 0.25; 0.25 0.2 0.15]`
程序使用名称	`coulomb_friction_coefficient_matrix`
可计算	是

初始条件

# Initial state — 联轴器的初始条件
Unlocked | Locked

Details

模拟开始时耦合的状态。联轴器可以处于两种状态之一—锁定和解锁。锁定联轴器（Locked)导致驱动和从动轴以相同的速度旋转，即作为单个单元。解锁联轴器（Unlocked)允许两个轴以不同的速度旋转，从而导致离合器盘之间的打滑。

值	`Unlocked` \| `Locked`
默认值	`Unlocked`
程序使用名称	`initial_state`
可计算	是

# Initial shift linkage position — 换档杆的初始位置
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

换档杆的初始位置。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.0 mm`
程序使用名称	`delta_p_start`
可计算	是

热端口

# Thermal mass — 热容量
J/K | kJ/K

Details

将组件的温度改变一度所需的热能。热容量越高，组件对温度变化的抵抗力就越强。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Temperature-dependent friction coefficients 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`50.0 kJ/K`
程序使用名称	`thermal_mass`
可计算	是

Details

元件在模拟开始时的温度。初始温度根据为其指定的矢量来设定部件的初始效率，从而影响初始粘附或摩擦损失。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Friction model 意义 Temperature-dependent friction coefficients 或 Temperature and velocity-dependent friction coefficients.

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`300.0 K`
程序使用名称	`temperature_start`
可计算	是

移位联动

# Hard stop at back of shift linkage — 硬焦点

Details

换档杆后部的硬停止。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

默认值	`true (已开启)`
程序使用名称	`enable_hard_stop`
可计算	是

# Ring-hub clearance when disengaged — 环与轮毂之间的间隙
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

环与轮毂解耦时的间隙。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`3.0 mm`
程序使用名称	`ring_hub_backlash`
可计算	是

# Ring stop stiffness — 环形止动件的刚性
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

环形止动件的刚性。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`1.0e6 N/m`
程序使用名称	`k`
可计算	是

# Ring stop damping — 环形挡块的阻尼系数
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

环形止挡的阻尼系数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`1000.0 N/(m/s)`
程序使用名称	`C`
可计算	是

# Shift linkage viscous friction coefficient — 变速杆的粘性摩擦系数
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

换档杆的粘性摩擦系数。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`100.0 N/(m/s)`
程序使用名称	`translational_viscous_coefficient`
可计算	是

# Linkage travel direction — 换档杆的运动方向
Positive shift linkage displacement engages clutch | Negative shift linkage displacement engages clutch

Details

禁用离合器的杠杆的移动方向。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Shift linkage control 意义 Conserving port.

值	`Positive shift linkage displacement engages clutch` \| `Negative shift linkage displacement engages clutch`
默认值	`Positive shift linkage displacement engages clutch`
程序使用名称	`linkage_travel_direction`
可计算	是