Leadscrew

杠杆螺钉组由旋转螺纹螺钉和传递螺母组成，螺纹和摩擦损失可调。

类型: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.RotationalTranslational.Leadscrew

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Gears/Rotational-Translational/Leadscrew

说明

导螺杆*装置是一个螺纹旋转和往复齿轮，可使螺杆（S）和螺母（N）这两个联动轴按照您指定的固定比率一起旋转和移动。

您可以选择螺母轴的旋转方向是正向还是反向，螺杆的右旋螺纹旋转方向是正向。如果螺钉螺旋为右旋，和符号相同。如果螺钉螺旋为左旋，和的符号相反。

理想螺母和齿轮比的限制

滑块对两个耦合轴施加一个运动约束：

传动比：。是螺纹螺距，即螺母每转动一圈的平移量。根据这一比率，运动学约束条件如下：

两个自由度被简化为一个独立的自由度。直接换档齿轮副的符号为 (1,2) = (S,N)。

扭矩传递的实现方式如下：

因此，在理想情况下，。

非理想螺母约束和损失

在非理想情况下。

几何表面接触摩擦

在接触摩擦的情况下，和：

螺母螺纹的几何形状，由螺纹升角和半螺纹角定义。
表面接触摩擦系数。

恒定效率

在效率恒定的情况下，您可以指定和，而无需考虑几何细节。

自锁和负效率

根据螺纹升角的不同，有两种不同的模式，中间有一个 self-locking 点，即和。

在 self-locking 模式下，。作用在螺母上的力可使螺杆旋转。
在 self-locking 模式下，。要解除锁定机构，必须对螺钉施加外部扭矩。的负值越大，解锁机构所需的扭矩就越大。是有条件的正值。

离合器效率

螺杆和螺母之间的离合器效率只有在传输功率超过阈值功率时才会完全激活。

如果功率小于阈值，则实际效率在零速时自动等于 1。

粘性摩擦力

粘性摩擦系数控制由于非理想齿轮螺纹润滑而在螺杆上产生的粘性摩擦扭矩。螺杆齿轮轴上的粘性摩擦扭矩等于。

- 是螺杆相对于其安装位置的角速度。

热建模

您可以通过启用可选的热端口来模拟热流和温度变化的影响。要启用该端口，请将*摩擦模型*参数设置为 "随温度变化的效率"。

硬件循环模拟

为获得最佳的实时仿真性能，请将*摩擦模型*参数设置为 "无网格损失 - 适合 HIL 仿真"。

假设和限制

齿轮的惯性可忽略不计。
齿轮被视为刚性部件。
库仑摩擦会减慢建模速度。

端口

非定向

# S — 螺钉
旋转力学

Details

与螺旋桨相关的机械旋转非定向端口。

程序使用名称

screw_flange

# N — 机械级进螺母
旋转机械

Details

与螺母相关的非定向机械端口。

程序使用名称

nut_flange

# H — 热通量
热量

Details

与热流相关的热端口。

热流口可以模拟设备和连接网络之间的热流。

依赖关系

要启用此端口，请将 摩擦模型 设置为 "温度相关效率"。

程序使用名称

thermal_port

参数

主要

# Screw lead (displacement per revolution) — 螺纹间距
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

螺杆每转一圈的螺母位移。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.015 m`
程序使用名称	`lead`
可计算	是

# Screw helix type — 旋转方向
Right-hand | Left-hand

Details

与螺母正向移动相对应的螺杆旋转方向。

对于 "右手 "方向，螺旋桨的角速度和螺母的速度符号相同。

值	`Right-hand` \| `Left-hand`
默认值	`Right-hand`
程序使用名称	`screw_handedness`
可计算	无

网格损失

# Friction model — 螺旋桨摩擦模型
No meshing losses - Suitable for HIL simulation | Constant efficiency | Temperature-dependent efficiency

Details

螺旋桨摩擦模型。有以下选项可供选择：

无啮合损耗 - 适用于 HIL 仿真+` - 螺旋桨附着力完美。
效率不变` - 螺杆和螺母之间的扭矩传输因摩擦而减少。
取决于温度的效率" - 根据用户提供的数据确定扭矩传输：螺杆到螺母的效率、螺母到螺杆的效率和温度。

值	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` \| `Constant efficiency` \| `Temperature-dependent efficiency`
默认值	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation`
程序使用名称	`friction_model`
可计算	无

# Friction parameterization — 摩擦损失
Friction coefficient and geometrical parameters | Efficiencies

Details

齿轮螺纹非理想啮合的摩擦损失。有以下选项可供选择：

摩擦系数和几何参数"- 摩擦由表面间的接触摩擦决定。
效率"- 摩擦由常数系数 0 < < 1 定义。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "恒定效率"。

值	`Friction coefficient and geometrical parameters` \| `Efficiencies`
默认值	`Friction coefficient and geometrical parameters`
程序使用名称	`friction_parameterization`
可计算	无

# Lead angle — 螺纹提升角
deg | rad | rev | mrad

Details

螺纹升角，其中

- 主螺杆。
- 螺距直径。

角度值必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "恒定效率"，*摩擦参数化*参数设置为 "摩擦系数和几何参数"。

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`15.0 deg`
程序使用名称	`lead_angle`
可计算	是

# Acme thread half angle — 半螺纹角
deg | rad | rev | mrad

Details

螺纹在法线平面上的半角。如果是方形螺纹， = 0。该值必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "恒定效率"，*摩擦参数化*参数设置为 "摩擦系数和几何参数"。

计量单位	`deg` \| `rad` \| `rev` \| `mrad`
默认值	`14.5 deg`
程序使用名称	`acme_thread_half_angle`
可计算	是

# Friction coefficient — 螺纹摩擦系数

Details

法向螺纹摩擦的无量纲系数。该值必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请将 摩擦模型 设为 "恒定效率"，摩擦参数化 设为 "摩擦系数和几何参数"。

默认值	`0.08`
程序使用名称	`friction_coefficicent`
可计算	是

# Screw-nut efficiency — 螺钉对螺母效率

Details

效率螺杆对螺母的效率。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "恒定效率"，*摩擦参数化*参数设置为 "效率"。

默认值	`0.75`
程序使用名称	`screw_to_nut_efficiency_const`
可计算	是

# Nut-screw efficiency — 螺母对螺杆效率

Details

效率螺母到螺杆的能量传递效率。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "恒定效率"，将*摩擦参数化*参数设置为 "效率"。

默认值	`0.45`
程序使用名称	`nut_to_screw_efficiency_const`
可计算	是

Details

用于构建温度/效率对应插值表的温度矢量。向量值应单调递增。温度矢量的维数应与*螺母-螺杆效率*和*螺母-螺杆效率*参数矢量的维数相同。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "随温度变化的效率"。

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

# Screw-nut efficiency — 从螺杆到螺母的一系列效率因素

Details

使用螺旋桨作为驱动时的组件效率阵列，即从螺旋桨向螺母传递能量时的效率阵列。数组值为 Temperature 数组中温度下的效率。两个数组的尺寸必须相同。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "随温度变化的效率"。

默认值	`[0.75, 0.65, 0.60]`
程序使用名称	`screw_to_nut_efficiency_vector`
可计算	是

# Nut-screw efficiency — 从螺母到螺杆的一系列效率因素

Details

使用螺母作为驱动时的组件效率阵列，即从螺母向螺杆传递能量时的效率阵列。阵列值是*温度*阵列中的温度下的效率。两个阵列的大小必须相同。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "随温度变化的效率"。

默认值	`[0.50, 0.45, 0.40]`
程序使用名称	`nut_to_screw_efficiency_vector`
可计算	是

# Power threshold — 启用数值平滑的功率
W | GW | MW | kW | mW | uW | HP_DIN

Details

阈值功率，超过阈值功率时将使用全效率系数。双曲正切函数可平滑静止时为零和当前效率设定点之间的效率系数。

计量单位	`W` \| `GW` \| `MW` \| `kW` \| `mW` \| `uW` \| `HP_DIN`
默认值	`0.001 W`
程序使用名称	`power_threshold`
可计算	是

粘性损失

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

Details

螺杆的粘性摩擦系数。

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	`viscous_coefficient`
可计算	是

热敏端口

# Thermal mass — 热容
J/K | kJ/K

Details

元件温度变化一度所需的热能。热容量越大，元件对温度变化的抵抗力越强。

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