谐波驱动

基于柔性轮的弹性变形的高速齿轮减速机。

模块类型: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.HarmonicDrive

库中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Gears/Harmonic Drive

资料描述

座 谐波驱动 它是一个紧凑的减速机构，齿轮比高，由三个关键部件组成:

*波发生器; *柔性车轮; *硬轮。

波器无背隙，减速比高。这对于需要精确齿轮定位的系统是有利的。驱动轴使波浪发生器旋转，波浪发生器具有围绕整个圆周的带有轴承的椭圆形状。轴承允许波发生器在椭圆柔性轮内旋转. 波发生器的移动使柔性轮的顶部移动。椭圆的变形使柔性轮的齿慢慢上升超过刚性轮的齿。刚性轮比柔性轮有更多的齿来提供这种运动. 柔性轮通过在刚性轮内部旋转将扭矩传递给输出轴。

接合在柔性轮的两个顶点处同时发生。这种设计使啮合中的齿数加倍，从而增加驱动系统的扭矩。

harmonic drive 1 cn

两个轮之间的内部接合使得柔性轮的轴线相对于椭圆变形波发生器旋转。

由于轮齿的数量几乎相同，因此可以实现高传动比。减速的有效齿轮比为

哪里

-齿轮比;
-硬轮的齿数;
-柔性轮的齿数。

座 *简单齿轮*是该块的基础。

硬轮的旋转

您可以通过勾选框来说明硬轮的旋转 齿圈旋转 . 在这种情况下，*C*端口打开，这允许您使用机械旋转输入信号控制硬轮的旋转。

参数 齿圈旋转 定义用于参数化接合损失的方法。

如果复选框 齿圈旋转 删除，块使用块实现计算效率 简单齿轮. 在这种情况下，接合损失的参数化方式与块的参数化方式相同 简单齿轮. 但是，当复选框被选中时 齿圈旋转 块通过实现块来计算效率 行星齿轮. 在这种情况下，接合损失的参数化方式与块的参数化方式相同 行星齿轮.

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 或 温度和载荷相关的效率.

港口

非定向

# F — 从动轴
旋转力学

Details

与从动轴和柔性轮连接的非定向端口。

如果选中该复选框 齿圈旋转 ，则此端口对应于块的*R*端口 行星齿轮，即齿圈。

程序使用名称

follower_flange

# H — 热流量
温暖

Details

热流连接的非定向端口。

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 或 温度和载荷相关的效率.

程序使用名称

thermal_port

# 与 — 硬轮
旋转力学

Details

刚性轮连接的非定向端口。

此端口对应于块的*C*端口 行星齿轮，即行星变速器的驱动器。

依赖关系

要使用此端口，请选中此框 齿圈旋转 .

程序使用名称

ring_flange

# B — 传动轴
旋转力学

Details

与所述驱动轴和所述波发生器连接的非定向端口。

如果选中该复选框 齿圈旋转 ，则此端口对应于块的*S*端口 行星齿轮，即太阳齿轮。

程序使用名称

base_flange

参数

啮合损耗

# 太阳轮-行星架和行星轮-行星架功率阈值 — 太阳驱动和卫星驱动齿轮的最小阈值功率值
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

功率阈值的向量，在该向量上应用最大效率值。输入顺序波发生器中的阈值-刚性轮，柔性轮-刚性轮。在低于所示值时，使用双曲正切函数平滑效率。

如果为参数 摩擦模型 值已设置 恒定效率，然后该单元在没有功率传输时将损耗降低到零。如果为参数 摩擦模型 值已设置 温度相关效率，然后该块平滑在零之间的效率值在静止和值的插值表中指出的效率值取决于温度。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 并为参数设置 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, 0.001] W`
程序使用名称	`planetary_gear_power_threshold`
可计算	是

# 效率 — 扭矩传递效率

Details

扭矩传递效率（）之间的驱动和从动轴。效率值与接合中的功率损耗成反比。

如果为参数 摩擦模型 值已设置 恒定效率，然后指定值效率以标量的形式。

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。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率 或 温度相关效率.

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

# 额定输出扭矩 — 效率归一化的扭矩
N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | lbf*ft

Details

扭矩在从动轴上，根据负载的不同，效率被归一化。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 载荷相关效率.

计量单位	`Nm` \| `uNm` \| `mNm` \| `kNm` \| `MNm` \| `GNm` \| `kgfm` \| `lbfin` \| `lbf*ft`
默认值	`55.0 N*m`
程序使用名称	`T_nominal`
可计算	是

# 椭圆齿轮载荷 — 用于效率表格参数化的柔性车轮上的载荷矢量
N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | lbf*ft

Details

用于构建取决于温度和负载的效率值的二维插值表的柔性车轮上的负载矢量。向量的元素应该单调增加。向量中的元素数必须与效率矩阵的一列中的元素数相匹配。 效率矩阵 .

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 温度和载荷相关的效率.

计量单位	`Nm` \| `uNm` \| `mNm` \| `kNm` \| `MNm` \| `GNm` \| `kgfm` \| `lbfin` \| `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

# 摩擦模型 — 摩擦模型，如果没有模拟刚性车轮的运动
无网格损耗 —— 适用于硬件在环仿真 | 恒定效率 | 载荷相关效率 | 温度相关效率 | 温度和载荷相关的效率

Details

接合过程中的摩擦损失模型:

无网格损耗 —— 适用于硬件在环仿真 -不考虑杠杆损失。
恒定效率 -设置了效率，在整个仿真过程中保持恒定。
载荷相关效率 -通过使用可变效率来减少扭矩的传递。效率在这取决于负载。
温度相关效率 -扭矩传输的效率取决于*H*端口上的值。效率在而且它不依赖于负载。
温度和载荷相关的效率 -根据温度和负载的不同，通过效率来减少扭矩的传递。效率在它根据负载而变化。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 .

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	`ring_gear_friction_model`
可计算	无

# 额定输出扭矩下的效率 — 扭矩传递效率

Details

扭矩传递效率于从动轴上的额定扭矩。高效率值对应于驱动轴和从动轴之间更大的扭矩传递。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 载荷相关效率.

默认值	`0.95`
程序使用名称	`nominal_efficiency`
可计算	是

# 效率矩阵 — 用于表格参数化的效率值矩阵

Details

用于构造取决于温度和负载的效率值的二维插值表的组件效率值矩阵。

每个元素表示参数中相应温度值下的效率温度并与参数中相应的负载值 椭圆齿轮载荷 .

行数必须等于参数向量中的元素数。温度 . 列数必须等于参数向量中的元素数。 椭圆齿轮载荷 .

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 温度和载荷相关的效率.

默认值	`[0.85 0.8 0.75; 0.95 0.9 0.85; 0.85 0.8 0.7]`
程序使用名称	`efficiency_matrix`
可计算	是

# 从动端功率阈值 — 最小阈值功率值
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

从动轴的功率的绝对值，当超过时，施加最大效率值。双曲正切函数将效率从静止时的零平滑到功率阈值时的最大效率。

功率阈值必须低于仿真期间传输的预期功率。较高的值可能会导致该块低估损失。非常低的值会增加建模的计算成本。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率.

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	`simple_gear_power_threshold`
可计算	是

# 齿圈-行星轮效率 — 从环形到行星齿轮的扭矩传递的效率值的矢量

Details

输出和输入功率之比的矢量，描述从柔性轮到刚性轮的传递功率。该模块使用这些值构建取决于温度的效率值的插值表。

每个元素都是参数中相应温度值下的效率值温度 . 向量的长度必须等于参数向量的长度。温度 . 向量的每个元素都必须在范围内 (0, 1].

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 温度相关效率.

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

# 空载输入轴扭矩 — 怠速扭矩
N*m | uN*m | mN*m | kN*m | MN*m | GN*m | kgf*m | lbf*in | lbf*ft

Details

扭矩在怠速模式下作用在驱动轴上，即当扭矩到从动轴的传递为零时。在非零值时，由于齿轮损耗，空闲模式下的输入功率完全耗散。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 载荷相关效率.

计量单位	`Nm` \| `uNm` \| `mNm` \| `kNm` \| `MNm` \| `GNm` \| `kgfm` \| `lbfin` \| `lbf*ft`
默认值	`0.05 N*m`
程序使用名称	`T_no_load`
可计算	是

# 摩擦模型 — 摩擦模型，如果刚性车轮的运动被建模
无啮合损失 - 适用于HIL仿真 | 恒定效率 | 温度相关效率

Details

接合过程中的摩擦损失模型:

无网格损耗 —— 适用于硬件在环仿真 -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 -齿轮对之间的扭矩传递由根据温度的效率值的插值表确定。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 .

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

Details

从动轴角速度的绝对值，在该处实现转矩传递效率的最大值。在低于指定值的值时，双曲正切函数将效率平滑为单位，将静止时的损失减少为零。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 载荷相关效率.

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

# 太阳轮-行星轮和齿圈-行星轮普通效率 — 扭矩传递的矢量效率

Details

扭矩传递的效率的矢量，其中第一元件是波浪发生器和柔性轮之间的接合，并且第二元件是柔性轮和刚性轮之间的接合。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 并为参数设置 摩擦模型 价值 恒定效率.

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

Details

用于构造取决于温度的效率值的内插表的温度值的向量。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 或 温度和载荷相关的效率.

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

# 太阳轮-行星轮效率 — 从太阳向行星齿轮传递扭矩的效率值的矢量

Details

输出和输入功率之比的矢量，描述从波发生器到柔性轮的传输功率。块使用这些值来构建取决于温度的效率值的插值表。

每个元素都是参数中相应温度值下的效率值温度 . 向量的长度必须等于参数向量的长度。温度 . 向量的每个元素都必须在范围内 (0, 1].

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 及 摩擦模型 价值 温度相关效率.

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

热端口

Details

元件在模拟开始时的温度。初始温度按照指定的效率向量设定部件的效率，影响初始接合或摩擦损失。

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 或 温度和载荷相关的效率.

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

# 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 或 温度和载荷相关的效率.

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

惯性

# 惯性 — 惯性激活选项

Details

一个选项，允许您在建模时考虑到硬轮转动引起的惯性。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 .

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

Details

刚性轮的运动引起的惯性的值。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 齿圈旋转 及惯性 .

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

主选项卡

# 椭圆齿轮的齿数 — 柔性轮的齿数

Details

伸出超出柔性轮的周界的齿的总数。该参数的值应略小于硬轮上的齿数。默认值通常为两齿差。齿数之比决定了驱动轴和从动轴的相对角速度。

默认值	`100.0`
程序使用名称	`ellipse_teeth_count`
可计算	是

# 齿圈旋转 — 模拟硬轮运动的选项

Details

模拟硬轮转动的选项。选择此选项以打开*R*端口。

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

# 圆形齿轮齿数 — 硬轮的齿数

Details

硬轮的周边向内突出的齿的总数。该参数的值应略多于柔性轮上的齿数。默认情况下，使用两个牙齿的差异。齿数之比决定了驱动轴和从动轴的相对角速度。

默认值	`102.0`
程序使用名称	`circle_teeth_count`
可计算	是

粘性损失

# 基座（B）和从动端（F）的粘性摩擦系数 — 轴间粘性摩擦系数
N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad

Details

分别用于驱动轴和从动轴的运动的粘性摩擦系数值的双元向量。要忽略粘性损失，请使用默认值。

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