Leadscrew

一组丝杠，由一个旋转螺纹丝杠和一个传递螺母组成，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

资料描述

座 Leadscrew 它是一种螺纹旋转平移传动，可使两个连接的轴（丝杠（S）和螺母（N））以您指定的固定比例一起旋转和移动。

您可以选择当右丝杠螺纹正向旋转时螺母轴是正向旋转还是负向旋转。如果螺杆的螺旋是右侧的, 和他们有相同的标志。如果螺杆的螺旋是左旋的, 和他们有相反的迹象。

理想螺母和齿轮比的限制

该块对两个连接的轴施加一个运动约束:

齿轮比: . 这里 —这是螺杆螺纹的螺距，螺母在螺杆一圈中的平移运动。就这种关系而言，运动学约束具有形式:

两个自由度减少到一个独立的自由度。一对直接换档齿轮的符号为*(1,2)=(S,N)*。

扭矩的传递如下进行:

与此同时在理想的情况下。

对坚果和损失的不完善限制

在不完美的情况下 .

几何表面接触摩擦

在接触摩擦的情况下和定义由:

螺杆-螺母螺纹的几何形状，由螺纹提升角度决定和螺纹的半角 .
表面接触摩擦系数 .

持续效率

在持续效率的情况下，您指定和，而不考虑几何细节。

自锁和负效率

根据螺纹提升的角度，它有两种不同的模式。，以点*selock*分隔，其中和 .

在*自旋拧模式*, . 作用在螺母上的力可以使螺杆旋转。
在*自锁模式*, . 要解锁锁定机构，必须在螺钉上施加外部扭矩。越是消极解锁机构的扭矩必须越大。条件阳性。

耦合效率

成效只有当传递的功率超过阈值功率时，螺杆和螺母之间的联轴器才完全有效。

如果功率小于阈值，则在零速度下自动将实际效率调整为单位。

粘性摩擦力

粘性摩擦系数控制由于润滑的不完美齿轮螺纹而在螺杆上产生的粘性摩擦力矩。螺旋变速器轴线上的粘性摩擦的扭矩等于 .

-这是螺杆相对于其附件的角速度。

热建模

您可以通过打开额外的热端口来模拟热流和温度变化的影响。要启用端口，请将*摩擦模型*参数设置为"与温度相关的效率"。

硬件循环中的仿真

为了获得最佳的实时仿真性能，请将*摩擦模型*参数设置为"无啮合损耗-适用于HIL仿真"。

假设和限制

齿轮的惯性可以忽略不计。
齿轮被视为刚性部件。
库仑摩擦减慢了模拟。

港口

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