复合行星齿轮

带有阶梯行星齿轮的行星齿轮箱。

类型: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.Planetary.Compound

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Gears/Compound Planetary Gear

说明

复合行星齿轮*单元模拟带有复合行星齿轮的行星齿轮系。每个复合行星齿轮都是一对半径不同的刚性耦合同轴齿轮。其中一个齿轮与位于中央的太阳齿轮啮合，另一个齿轮与外环齿轮啮合。

两级行星齿轮

compound planetary gear 1

该程序块以 Sun-Planet 和 Ring-Planet 程序块为基础，将两级行星齿轮作为结构组件建模。下图显示了双级行星齿轮模块的等效方框图。

compound planetary gear 2

为了提高齿轮模型的精度，可以指定齿轮惯性、齿轮损耗和粘性摩擦损耗等属性。默认假设是齿轮的惯性和粘性摩擦损失可以忽略不计。通过该模块可以指定内部行星齿轮的惯性。要模拟驱动齿轮、太阳齿轮和环形齿轮的惯性，请将块惯性连接到端口 C、S 和 R。

热模型

您可以通过启用可选的 H 热端口来模拟热流和温度变化的影响。要使用 H 热端口，请将 Friction model 参数设置为 "温度相关效率"。

方程式

理想齿轮和齿轮比

复合行星齿轮*程序块施加了两个运动学约束和两个几何约束：

其中

- 是托架齿轮的半径；
- 托架小齿轮的角速度
- 太阳齿轮的半径
- 太阳齿轮的角速度
- 行星齿轮与太阳齿轮啮合时的半径；
- 行星齿轮的角速度；
- 行星齿轮与环形齿轮啮合的半径；
- 环形齿轮的半径。

环形齿轮和行星齿轮啮合时的传动比相等：

行星齿轮和太阳齿轮啮合的传动比等于

其中

- 是环形齿轮与行星齿轮的传动比；
- 环形齿轮的齿数
- 与环形齿轮啮合的行星齿轮的齿数；
- 行星齿轮和太阳齿轮之间的传动比；
- 与太阳齿轮啮合的行星齿轮的齿数；
- 太阳齿轮的齿数。

关于齿轮比，关键的运动学约束条件是：

四个自由度被简化为两对独立的齿轮：或。

的齿轮比必须`>1`。

扭矩传递的实现方式如下：

其中

- 是行星齿轮与环形齿轮啮合时的扭矩传递系数；
- 是环形齿轮的扭矩传递系数；
- 扭矩传递损失；
- 太阳齿轮的扭矩传递系数；
- 行星齿轮与太阳齿轮啮合时的扭矩传动比。

在没有扭矩传递损失的理想情况下，。

非理想齿轮和传动损失

在非理想情况下，（详见有损耗的机械齿轮建模）。

假设和限制

齿轮的惯性可忽略不计。
齿轮被视为固体。
库仑摩擦会减慢模拟速度（详见 here）。

端口

非定向

# С — 行星齿轮传动
旋转机械

Details

与变速箱行星齿轮驱动装置相关的非定向端口。

程序使用名称

carrier_flange

# R — 环形齿轮
旋转机械

Details

与变速箱环形齿轮相关的非定向端口。

程序使用名称

ring_flange

# S — 太阳齿轮
旋转机械

Details

与变速箱太阳齿轮相关的非定向端口。

程序使用名称

sun_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 "温度相关效率"。

程序使用名称

thermal_port

参数

主

# 环 (R) 与行星 (P) 的齿比 (NR/NP) — 从环形齿轮到行星齿轮的传动比

Details

环形齿轮转数与行星齿轮转数的恒定比率，。由环形齿轮的齿数除以行星齿轮的齿数确定。齿轮比必须严格">1"。

默认值	`2.0`
程序使用名称	`ring_to_planet_ratio`
可计算	是

# 行星（P）与太阳（S）的齿比（NP/NS） — 从行星齿轮到太阳齿轮的传动比

Details

行星齿轮转数与太阳齿轮转数的恒定比率，。由行星齿轮的齿数除以太阳齿轮的齿数确定。齿轮比必须严格">0"。

默认值	`1.0`
程序使用名称	`planet_to_sun_ratio`
可计算	是

网格损失

# 摩擦模型 — 摩擦模型
无网格损失 - 适合 HIL 仿真 | 恒定效率 | 与温度有关的效率

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。
效率恒定` - 齿轮对之间的扭矩传递因效率恒定值而减小，因此。
与温度相关的效率` - 齿轮对之间的扭矩传输由温度和效率对应的插值表决定。

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

# 日行星和环行星普通效率 — 扭矩传递效率值矢量

Details

效率值矢量，[ ]，分别用于以下啮合：太阳齿轮-行星齿轮和环形齿轮-行星齿轮。矢量的元素必须在`(0,1]`区间内。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "恒定效率"。

默认值	`[0.96, 0.98]`
程序使用名称	`efficiency_const_vector`
可计算	是

Details

温度值矢量，用于构建温度与效率对应关系插值表。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*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

# 太阳-行星效率 — 从太阳齿轮到行星齿轮的扭矩传输效率值矢量

Details

描述从太阳齿轮到卫星齿轮的功率流的输出与输入功率比矢量。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值。矢量的长度必须等于*温度*参数矢量的长度。向量的每个元素必须在 `(0,1]`范围内。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "取决于温度的效率"。

默认值	`[0.95, 0.9, 0.85]`
程序使用名称	`sun_planet_efficiency_vector`
可计算	是

# 环形行星效率 — 从环形齿轮到行星齿轮的扭矩传递效率值矢量

Details

环形齿轮和行星齿轮的扭矩传递效率值矢量。

该装置利用这些值建立温度和效率对应的插值表。

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值。矢量的长度必须等于*温度*参数矢量的长度。向量的每个元素必须在 `(0,1]`范围内。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "取决于温度的效率"。

默认值	`[0.95, 0.9, 0.85]`
程序使用名称	`ring_planet_efficiency_vector`
可计算	是

# 太阳载波和行星载波功率阈值 — 最小阈值功率
W | GW | 兆瓦 | 千瓦 | 毫瓦 | uW | HP_DIN

Details

功率阈值矢量，超过阈值则适用全扭矩传动效率。按照太阳齿轮传动、行星齿轮传动的顺序输入阈值。低于这些值时，将使用双曲正切函数对效率进行平滑处理。

如果 摩擦模型 设置为 "恒定效率"，则在无功率传输时，装置会将损耗降至零。
如果*摩擦模型*设置为 "随温度变化的效率"，则设备会平滑处理静止时为零与温度和效率插值表中指定值之间的效率值。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*设为 "恒定效率 "或 "随温度变化的效率"。

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

粘性损失

# 太阳载体和行星载体粘性摩擦系数 — 齿轮间的粘性摩擦系数
N*m*s/rad | 英尺 * 磅英尺 *s/rad

Details

分别为太阳齿轮和行星齿轮运动的粘性摩擦系数矢量 [ ]。

计量单位	`Nms/rad` \| `ftlbfs/rad`
默认值	`[0, 0] Nms/rad`
程序使用名称	`viscous_coefficient_vector`
可计算	是

惯性

# 惯性 — 惯性模型

Details

选择此复选框可启用齿轮的惯性模型。

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

Details

行星齿轮组合的惯性矩，为正标量。

依赖关系

要使用该参数，请选中*惯性*参数的复选框。

计量单位	`gcm^2` \| `kgm^2` \| `lbmft^2` \| `lbmin^2` \| `slugft^2` \| `slugin^2`
默认值	`0.001 kg*m^2`
程序使用名称	`I_planet`
可计算	是

热端口

# 热质 — 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。

依赖关系

要使用此参数，请将*摩擦模型*参数设置为取决于温度的效率"。

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

Details

模拟开始时区块的温度。初始温度根据指定的矢量设定元件的初始效率值。

依赖关系

要使用该参数，请将*摩擦模型*参数设置为 "取决于温度的效率"。

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

另请参见

行星齿轮