Simple Gear

传动简单,传动齿轮比可调,摩擦损失大.

类型: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.Simple

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Gears/Simple Gear

资料描述

座 Simple Gear 它是一个变速箱，其中驱动齿轮的轴连接（ )和从动齿轮( ）以您指定的固定齿轮比旋转。您还可以选择从动齿轮的轴线是否在与驱动齿轮的轴线相同或相反的方向上旋转。

如果它们以相同的方向旋转，则从动齿轮的角速度（）和驱动齿轮的角速度（）具有相同的标志。
如果它们以相反的方向旋转, 和他们有相反的迹象。

您可以添加和删除间隙和热效应。

热模型

您可以通过打开额外的热端口*H*来模拟热流和温度变化的影响。要使用*H*热端口，请将*摩擦模型*参数设置为"温度依赖效率"。

此外，您还可以通过将*摩擦模型*参数设置为"温度和负载相关效率"来选择取决于负载和温度的效率模型。启用热模型:

打开非定向端口*H*。
包括*热质量*参数，它允许您指定组件抵抗温度变化的能力。
启用*初始温度*参数，该参数允许您设置初始温度。

理想的齿轮和传动比

座 Simple Gear 对两个连接的轴施加两个运动约束:

哪里

-从动齿轮的半径;
-从动齿轮的角速度;
-驱动齿轮的半径;
-驱动齿轮的角速度。

从动齿轮和驱动齿轮啮合的齿轮比为:

哪里

-驱动齿轮的齿数;
-从动齿轮的齿数。

两个自由度减少到一个独立档位。

扭矩的传递如下进行:

哪里

-输入扭矩;
-输出扭矩;
-扭矩传递过程中的损失。

为完美的场合 .

齿轮的不完善限制和损失

在不完美的情况下 . 有关详细信息，请参阅文章具有损耗的机械齿轮建模.

在不完美的齿轮副中角速度、齿轮比和对齿数的限制保持不变。但传递的扭矩和功率通过降低:

齿轮齿面之间的库仑摩擦和，这是由效率决定的, .
传动轴与轴承联轴器的粘性摩擦，由粘性摩擦系数决定, .

恒定的效率

在恒定效率的情况下, 它是不依赖于负载或传输功率的恒定值。

依赖于负载的效率

效率（）取决于通过齿轮传递的负载或动力。对于任何电力流:

哪里

-依赖于库仑摩擦的扭矩;
-比例系数;
-怠速模式下作用在输入轴上的扭矩。

效率（ )与在标准形式，但变得依赖于负载:

反弹效应

您可以在模型中包含反弹效应。

Luft是齿轮齿和与其配对的另一个齿轮的齿之间的多余空间。增加的齿隙补偿了制造公差的降低，并确保齿轮中润滑剂的自由移动，以防止卡住。然而，过大的齿隙会导致系统部件过早磨损，并影响取决于齿轮位置的测量。此块使用块实现将backlash应用于launch和reverse Translational Hard Stop.

如果您启用*启用齿隙*选项，该单元将齿轮旋转与线性齿隙关联为:

哪里

-齿轮齿的相对线速度;
-对应于*Base(B)齿轮半径参数的值*;
-从动齿轮的半径，其中，并且参数*随动器(F)与基部(B)齿比(NF/NB)*对应于该比 ;
和 -分别驱动齿轮和从动齿轮的角速度;
-齿轮旋转方向的标志。如果*输出轴旋转*参数设置为:
- `与输入轴方向相同'，则 .
- `与输入轴方向相反'，则 .

块将齿啮合视为一个位置, ，关于线性齿隙, ，在哪里 . 对应于*线性齿隙*参数。 *齿隙位置*变量的初始值对应于初始位置 .

刚性止动装置模拟边界处的静态接触。齿轮在碰撞时被锁定，当 . 一旦齿轮被锁定, . 条件一满足，齿轮在哪里解锁:

-*静触点释放力阈值*参数的值。
-*静态接触速度阈值*参数的值。
-这是齿轮的齿之间的接合力，使得 .

假设和限制

齿轮的惯性可以忽略不计。
齿轮被视为固体。
库仑摩擦减慢了模拟。（有关详细信息，请参阅这里)

港口

非定向

# B — 驱动小齿轮
旋转机械

Details

与驱动齿轮相关的非定向端口。

程序使用名称

base_flange

# F — 惰轮
旋转机械

Details

与从动齿轮相关的非定向端口。

程序使用名称

follower_flange

# H — 热通量
热量

Details

与热流相关的非定向端口。

热流端口可以模拟设备和连接网络之间的热流。

依赖关系

要使用该端口，请将 摩擦模型 设置为 "取决于温度的效率 "或 "取决于温度和负载的效率"。

程序使用名称

thermal_port

参数

主

# Follower (F) to base (B) teeth ratio (NF/NB) — 从动小齿轮与主动小齿轮的传动比

Details

恒定齿轮比，，从动小齿轮的转数与主动小齿轮的转数之比。齿轮比必须严格">0"。

默认值	`2.0`
程序使用名称	`ratio`
可计算	是

# Output shaft rotates — 驱动小齿轮的旋转方向
In same direction as input shaft | In opposite direction to input shaft

Details

惰轮相对于驱动齿轮的运动方向。

值	`In same direction as input shaft` \| `In opposite direction to input shaft`
默认值	`In opposite direction to input shaft`
程序使用名称	`rotation_direction_type`
可计算	无

网格损失

# Friction model — 摩擦模型
No meshing losses - Suitable for HIL simulation | Constant efficiency | Load-dependent efficiency | Temperature-dependent efficiency | Temperature and load-dependent efficiency

Details

传动装置中的摩擦模型。定义为

无啮合损耗 - 适用于 HIL 仿真 ` - 假设齿轮传动是完美的。
恒定效率` - 齿轮对之间的扭矩传递通过一个恒定效率值来降低，这样。
取决于载荷的效率"--扭矩传递通过一个可变效率系数来降低。该系数的范围为，并与负载有关。
与温度有关的效率"--齿轮对之间的扭矩传递由温度和扭矩效率对应的插值表确定。
与温度和负载有关的效率"- 通过与温度和负载有关的效率减少扭矩传递。该系数范围为，随负载变化。扭矩传输效率根据用户提供的齿轮箱负载和温度数据确定。

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

# Input shaft torque at no load — 空转扭矩
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

在空转速度下，即从动小齿轮的扭矩传递为零时，作用在驱动小齿轮上的扭矩，。在非零值时，由于啮合损耗，空转模式下的输入功率会完全耗散。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*设置为 "取决于负载的效率"。

计量单位	`Nm` \| `mNm` \| `lbf*ft`
默认值	`0.1 N*m`
程序使用名称	`T_no_load`
可计算	是

# Nominal output torque — 额定扭矩
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

从动小齿轮上的扭矩，，在此扭矩下，效率取决于负载。

依赖关系

要使用该参数，请将 摩擦模型 设置为 "取决于负载的效率"。

计量单位	`Nm` \| `mNm` \| `lbf*ft`
默认值	`5.0 N*m`
程序使用名称	`T_nominal`
可计算	是

# Efficiency at nominal output torque — 名义效率

Details

从动小齿轮额定扭矩下的扭矩传输效率。效率值越高，驱动齿轮和惰齿轮之间的扭矩传递越大。

依赖关系

要使用该参数，请将 摩擦模型 设置为 "取决于负载的效率"。

默认值	`0.8`
程序使用名称	`nominal_efficiency`
可计算	是

# Efficiency — 扭矩传输效率

Details

驱动齿轮和从动齿轮之间的扭矩传输效率。效率值与啮合中的功率损耗成反比。

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"。

默认值	`0.8`
程序使用名称	`efficiency_const`
可计算	是

Details

温度值矢量，用于构建温度和扭矩传输效率插值表。矢量元素应单调递增。

依赖关系

要使用此参数，请将 摩擦模型 设置为 "取决于温度的效率 "或 "取决于温度和负载的效率"。

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

# Load at base gear — 基础齿轮上的载荷矢量
N*m | mN*m | lbf*ft

Details

用于构建效率与温度和负载值二维插值表的基齿轮负载矢量。矢量元素应单调递增。载荷向量的大小必须与效率矩阵的一列相同。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "与温度和负载有关的效率"。

计量单位	`Nm` \| `mNm` \| `lbf*ft`
默认值	`[1.0, 5.0, 10.0] N*m`
程序使用名称	`load_vector`
可计算	是

# Efficiency — 扭矩传递效率值矢量

Details

主动齿轮和从动齿轮啮合时的扭矩传输效率值向量。

该装置利用这些值建立温度和效率对应插值表。

每个元素都是与*温度*参数值矢量中相应温度值相关的效率。矢量的长度必须等于*温度*参数矢量的长度。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "与温度相关的效率"。

默认值	`[0.95, 0.90, 0.85]`
程序使用名称	`efficiency_vector`
可计算	是

# Efficiency matrix — 扭矩传递效率值矩阵

Details

主动齿轮和从动齿轮啮合的扭矩传递效率值矩阵。

该装置利用这些值建立效率与温度和负载值的二维插值表。

每个元素都是与*温度*参数值矢量中相应温度值和*基本齿轮*参数值矢量中指定负载相关的效率。

行数应与*温度*参数向量中的元素数相同。列数必须与*基本齿轮*时的载荷*参数向量中的元素数相同。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "与温度和负载有关的效率"。

默认值	`[0.85 0.80 0.75; 0.95 0.90 0.85; 0.85 0.80 0.70]`
程序使用名称	`efficiency_matrix`
可计算	是

# Follower angular velocity threshold — 应用最大效率值时从动齿轮的角速度
rpm | deg/s | rad/s

Details

达到最大扭矩传递效率值的惰齿轮角速度绝对值为。如果效率值低于该值，则使用双曲正切函数将其平滑为 1，从而将损耗降至 0。

角速度阈值应低于模拟过程中的预期角速度。较高的值可能会导致程序块低估效率损失。过低值会增加模拟的计算成本。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "与温度和负载有关的效率"。

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`0.01 rad/s`
程序使用名称	`w_threshold`
可计算	是

# Follower power threshold — 最小阈值功率
W | GW | MW | kW | mW | uW | HP_DIN

Details

从动小齿轮功率的绝对值，超过该值则适用全扭矩传输效率值，。对于低于这些值的数值，效率将使用双曲正切函数平滑为 "1"，从而将损耗降至 "0"。

功率阈值应低于模拟过程中的预期传输功率。较高的值可能会导致程序块低估效率损失。过低值会增加模拟的计算成本。

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"。

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

背隙

# Enable backlash — 反冲启动

Details

选择该复选框可将反冲考虑在内。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_backlash`
可计算	无

# Hard stop model — 过渡到急刹车时的行为
Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound | Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound | Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound | Based on coefficient of restitution

Details

刚性制动模型的刚度和回弹参数。定义为

在过渡区域平稳施加刚度和阻尼，阻尼回弹"；
在边界处施加全刚度和阻尼，无阻尼回弹"；
在边界处施加全刚度和阻尼，阻尼回弹"。

更多信息，请参见 Translational Hard Stop。

依赖关系

要使用此参数，请启用*启用反向间隙*复选框。

值	`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` \| `Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound` \| `Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound` \| `Based on coefficient of restitution`
默认值	`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound`
程序使用名称	`hardstop_model`
可计算	无

# Linear backlash — 游齿距离
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

轮齿在啮合齿之间的移动距离。

依赖关系

要使用该参数，请选择 启用反向间隙 复选框。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1e-3 mm`
程序使用名称	`backlash_distance`
可计算	是

# Base (B) gear radius — 驱动小齿轮半径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

从小齿轮中心到齿啮合点的距离。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用反向间隙*复选框。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.1 m`
程序使用名称	`base_tooth_radius`
可计算	是

# Transition region — 硬停的渐变影响区
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

装置逐渐施加刚度和阻尼效应的距离。

如果将*硬停机模型*设置为 "通过过渡区域平滑施加刚度和阻尼，阻尼回弹"，则当硬停机接近全刚度时，区块会从一种刚度平滑过渡到另一种刚度。

依赖关系

要使用此参数，请选中*启用反向间隙*复选框，并将*硬停止模型*设置为 "通过过渡区域平滑应用刚度和阻尼，阻尼回弹"。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1e-4 mm`
程序使用名称	`transition_region`
可计算	是

# Linear stiffness — 平移刚度
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

齿轮碰撞时弹簧的往复刚度。

依赖关系

要使用该参数，请选中 启用反向间隙 复选框和 硬停止模型 以下值之一：

在过渡区域平稳应用刚度和阻尼，阻尼回弹"；
在边界应用全刚度和阻尼，无阻尼回弹"；
在边界应用全部刚度和阻尼，阻尼回弹"。

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`1e6 N/m`
程序使用名称	`k_backlash`
可计算	是

# Linear damping — 渐进阻尼
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

阻尼齿轮碰撞时的平移能量。

依赖关系

要使用该参数，请选择*启用反向间隙*复选框，并在*硬停止模型*中选择以下值之一：

在过渡区域平稳应用刚度和阻尼，阻尼回弹"；
在边界应用全刚度和阻尼，无阻尼回弹"；
在边界应用全部刚度和阻尼，阻尼回弹"。

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`1e3 N*s/m`
程序使用名称	`C_backlash`
可计算	是

粘度损失

# Viscous friction coefficients at base (B) and follower (F) — 齿轮间的粘性摩擦系数
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

驱动齿轮和从动齿轮运动时的粘性摩擦系数向量。若要忽略粘性损失，请使用默认值"[0.0, 0.0]"。

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

热端口

# Thermal mass — 热容
J/K | kJ/K

Details

部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。

依赖关系

要使用此参数，请将 摩擦模型 设置为以下值之一：

取决于温度的效率"；
取决于温度和负载的效率"。

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