太阳-行星蜗杆齿轮

由载体、蜗轮和太阳齿轮组成的行星齿轮系，齿轮比可调，蜗轮螺纹类型和摩擦损失。

模块类型: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.Planetary.Auxiliary.SunPlanetWorm

库中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Gears/Planetary Subcomponents/Sun-Planet Worm Gear

资料描述

座 太阳-行星蜗杆齿轮 它是一个具有两个自由度的行星齿轮，由驱动器，太阳和行星齿轮组成。通过类型，太阳和行星齿轮是以蜗轮形式布置的交叉斜圆柱齿轮，其中行星齿轮是蜗杆。这种齿轮用于Torsen®T-1差速器。当传递动力时，太阳齿轮可以独立于蜗杆（行星）齿轮、载体或它们两者旋转。

sun planet worm gear 1 cn

块参数中设置固定齿轮比，该固定齿轮比定义为蜗杆的角速度与太阳齿轮的角速度之比。旋转方向也根据蜗杆螺纹的类型设置：左或右。右蜗杆正方向的转动使太阳齿轮正方向转动。太阳齿轮和驱动器的正旋转方向重合。

热模型

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。要使用热端口，请设置参数 摩擦模型 价值 温度相关效率.

方程

方程中使用了以下变量:

-齿轮比，它决定蜗杆的角速度与太阳齿轮的角速度之比：该比率对右蜗杆为正，对左蜗杆为负;
-太阳齿轮的角速度;
-蜗轮的角速度;
-驱动器的角速度;
-太阳齿轮相对于驾驶员的角速度;
-法向压力角;
-螺纹提升角度;
-蜗杆的螺纹行程;
-蜗杆螺纹的平均直径;
-太阳轴上的扭矩;
-行星轴上的扭矩;
-轴承轴上的扭矩;
-接合中摩擦引起的扭矩：损失取决于设备的效率和功率流的方向。以避免摩擦瞬间的突然变化时，摩擦力矩采用双曲函数引入;
-用于模拟摩擦损耗的摩擦力矩的瞬时值;
-稳定状态下的摩擦力矩;
-扭矩传递过程中的损失;
-摩擦系数;
-从蜗杆到齿轮的扭矩传递效率;
-扭矩从齿轮传递到蜗杆的效率;
-功率阈值;
-太阳齿轮与驱动器之间的粘性摩擦系数;
-蜗杆和驱动器之间的粘性摩擦系数。

理想齿轮传动和传动比的限制

座 太阳-行星蜗杆齿轮 对三个连接的轴施加一个运动约束:

变速器具有两个独立的自由度。传输对具有以下符号 .

扭矩的传递如下进行:

理想情况下，当没有扭矩损失时, .

不是理想的转移_

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.

在不完美的变速器中，角速度和几何约束保持不变，但传递的扭矩和功率通过:

*蜗杆与太阳齿轮啮合时的库仑摩擦，其特征在于摩擦系数或持续的效率 ; *传动轴与轴承联轴器的粘性摩擦，其特点是粘性摩擦系数和 .

由于变速器采用蜗轮蜗杆传动，正向和反向动力传动的效率是不同的。该表显示了所有功率传输组合的效率值。

传动轴

从动轴 S/行星齿轮 s/太阳能齿轮 s/司机

S/行星齿轮

N/A

s/太阳能齿轮

N/A

没有损失

s/司机

几何表面接触摩擦

如果为参数 摩擦模型 设置值 恒定效率，并为 摩擦参数化 设置值 摩擦系数和几何参数，然后模型考虑了表面接触处的几何摩擦。在这种情况下和定义由:

*蜗轮的螺纹几何形状，由提升角度决定和法向压力角 ; *表面接触摩擦系数 .

持续效率

如果为参数 摩擦模型 设置值 恒定效率，并为 摩擦参数化 设置值 效率，或为 摩擦模型 设置值 温度相关效率，则模型将效率视为常数值。在这种情况下，您指定和不考虑几何特征。

自锁和负效率

您可以通过将效率设置为负值来启用自锁。动力不能从太阳齿轮传递到蜗杆或从驱动器传递到蜗杆，除非扭矩施加到蜗杆以解锁齿轮系。在这种情况下，绝对效率值确定发生解耦的齿轮比。螺纹的提升角度越小，反向行程的效率越低。

参与计划

齿轮传动效率蜗轮和行星齿轮之间的距离只有在传递的功率超过阈值时才最大。

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_

蜗杆-载体和太阳齿轮-载体轴承的粘性摩擦系数决定了由于润滑的不完美齿轮螺纹而在传动齿轮中产生的粘性摩擦力矩。有关详细信息，请参阅Imperfect transmission。

硬件循环中的仿真

为了实现实时仿真的最佳性能，请设置参数 摩擦模型 价值 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。 *齿轮被视为固体。 *库仑摩擦会减慢仿真速度，有关更多信息，请参阅这里。

港口

非定向

# W — 蜗轮蜗杆
旋转力学

Details

与蜗轮相连的非定向端口。

程序使用名称

worm_flange

# C — 行星传动驱动器
旋转力学

Details

行星传动载体连接的非定向端口。

程序使用名称

carrier_flange

# S — 太阳齿轮
旋转力学

Details

与太阳齿轮连接的非定向端口。

程序使用名称

sun_flange

# H — 热流量
温暖

Details

热流相连的非定向端口。

热流通过改变齿轮的温度来影响传动效率。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 摩擦模型 价值 温度相关效率.

程序使用名称

thermal_port

参数

啮合损耗

# 蜗杆-齿轮效率 — 从蜗轮到太阳齿轮的扭矩传递效率

Details

关系输出功率到输入，描述从蜗轮到太阳能的功率流。

如果为参数 摩擦模型 值已设置 恒定效率，然后指定值 蜗杆-齿轮效率 以标量的形式。

如果为参数 摩擦模型 值已设置 温度相关效率 然后指定值 蜗杆-齿轮效率 以矢量的形式。矢量的值是参数中相应温度值下的效率温度 . 两个向量的大小必须相同。向量的每个元素 蜗杆-齿轮效率 必须在 (0, 1].

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率 或 温度相关效率.

默认值	`[0.75, 0.65, 0.6]`
程序使用名称	`worm_to_gear_efficiency_vector`, `worm_to_gear_efficiency_const`
可计算	是

# 功率阈值 — 最小功率阈值
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

功率阈值，当超过时，施加总扭矩传递效率的值。如果该值低于指定值，则使用双曲正切函数对效率值进行平滑处理。

如果为参数 *摩擦模型 值已设置 恒定效率 当没有功率传输时，该装置将损耗降至零。

如果为参数 *摩擦模型 值已设置 温度相关效率 该装置将效率平滑在从静止时的零到插值表提供的值的范围内，以匹配温度和效率在功率阈值。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率 或 温度相关效率.

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

# 齿轮-蜗杆效率 — 从太阳齿轮到蜗轮的扭矩传递的效率

Details

关系输出功率到输入，描述从太阳齿轮到蜗轮的功率流。

如果为参数 摩擦模型 值已设置 恒定效率，然后指定值 齿轮-蜗杆效率 以标量的形式。

如果为参数 摩擦模型 值已设置 温度相关效率，然后指定值 齿轮-蜗杆效率 以矢量的形式。矢量的值是参数中相应温度值下的效率温度 . 两个向量的大小必须相同。向量的每个元素 齿轮-蜗杆效率 必须在 (0, 1].

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率 或 温度相关效率.

默认值	`0.65`
程序使用名称	`gear_to_worm_efficiency_const`, `gear_to_worm_efficiency_vector`
可计算	是

# 摩擦参数化 — 摩擦参数化方法
摩擦系数和几何参数 | 效率

Details

一种确定齿轮间摩擦力的方法:

摩擦系数和几何参数 -摩擦由表面之间的接触摩擦决定;
效率 -摩擦由恒定效率决定 .

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 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

# 法向压力角 — 正常压力角
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

螺纹上的压力角法平面中。值必须在范围内 (0°, 90°).

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率，而对于参数 摩擦参数化 价值 摩擦系数和几何参数.

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`17.5 deg`
程序使用名称	`thread_pressure_angle`
可计算	是

# 摩擦系数 — 螺纹的摩擦系数

Details

螺纹中正常摩擦的无量纲系数。值必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率，而对于参数 摩擦参数化 价值 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

# 摩擦模型 — 摩擦模型
无啮合损耗——适用于HIL仿真 | 恒定效率 | 温度相关效率

Details

摩擦模型:

无啮合损耗——适用于HIL仿真 -齿轮啮合被认为是理想的。
恒定效率 -通过恒定的效率减少了齿轮对之间的扭矩传递，这样 .
温度相关效率 -根据效率对温度的依赖性的插值表来确定在成对齿轮之间的扭矩的传递。

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

# 螺旋角 — 螺纹提升角度
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

螺纹提升角度，在哪里 -蜗杆的螺纹行程，以及 -蜗杆螺纹的平均直径。此值必须大于零。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率，而对于参数 摩擦参数化 价值 摩擦系数和几何参数.

计量单位	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
默认值	`20.0 deg`
程序使用名称	`lead_angle`
可计算	是

Details

用于构造温度和扭矩传递效率的插值表的温度值的向量。向量的元素应该单调增加。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 摩擦模型 价值 温度相关效率.

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

主选项卡

# 齿轮传动比 — 齿轮比

Details

关系蜗轮的角速度相对于太阳齿轮的角速度。值必须严格为正。

默认值	`25.0`
程序使用名称	`ratio`
可计算	是

# 蜗杆螺纹类型 — 螺纹旋转方向
右旋 | 左旋

Details

蜗杆正旋转的方向。如果你选择 左旋 然后蜗杆的正旋转导致齿轮的负旋转。

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

热端口

# 热容 — 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 摩擦模型 价值 温度相关效率.

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

粘性损耗

# 蜗杆-行星架和太阳轮-行星架粘性摩擦系数 — 齿轮之间的粘性摩擦系数
N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad

Details

粘性摩擦系数的双元向量，在哪里

-太阳齿轮与驱动器之间的粘性摩擦系数;
-蜗杆和驱动器之间的粘性摩擦系数。

计量单位	`Nms/rad` \| `mNms/rad` \| `kNms/rad` \| `kgfms/rad` \| `lbffts/rad`
默认值	`[0.0, 0.0] Nms/rad`
程序使用名称	`viscous_coefficient_vector`
可计算	是