机械齿轮建模
机械齿轮建模涉及所有类型数值建模固有的精度和速度之间的权衡。精度包括两个不同方面：模型的精度或有效性以及建模方法的精度。本文将讨论机械齿轮模型固有的复杂性。
有关求解器和建模方法，请参阅从Engee中的求解器开始 和物理网络的本地求解器 这两篇文章。
调整模型精度
要提高机械传动模型的精度，需要创建能更准确地代表实际物理组件的模块。例如，可以使用以下选项更真实地描述组件动态：
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启用或禁用物理效应，如非理想齿轮啮合损失（齿轮效率）；
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包括或不包括柔性（包括弹簧阻尼）、硬停止和时间延迟；
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包含或消除联轴器和类似联轴器元件的库仑摩擦；
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减少或减轻物理阈值的突然差异，如联轴器和非理想齿轮的速度阈值。
模拟这些物理效应需要额外的动态和代数约束，导致计算量增大，并可能显著降低模拟速度。
*传统模拟中的模型精度：
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极小的速度阈值和短时间延迟会降低数值收敛性或模拟性能。考虑是否可以在仿真中提高这些值。
固定步长、实时和硬件循环仿真中的模型精度。
除耦合外，不建议在固定步长/固定成本、实时或硬件在环 (HIL) 模拟中使用精度改进。
对于符合性或效率建模，可考虑通过以下方式减少此类元素的数量：
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删除不必要的有损元素；
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将有损元件合并为尽可能少的元件。
如果使用固定步长求解器建模，应避免
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非常小的速度阈值；
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与固定时间步长相比较小的时间延迟。
刚性机械齿轮模拟的优化
在模拟机械传动时，如果符合模型的目的，可以考虑取消所有可塑元素。如果某些可塑元素比其他元素的影响更大，则应尽量只对这些元素进行建模。
机械齿轮与外部负载（对于汽车而言，即车轮、轮胎和路面的负载）的关系通常是刚性的。路况通常在几秒或几十秒内发生变化。然而，汽车驱动系统的内部变化可能在几分之一秒内发生，尤其是在换挡和制动时。此外，离合器的锁定和解锁也会造成动态不连续性。
例如，轮胎是 "僵硬 "的，对外力的反应缓慢，并且会打滑。轮胎的频率响应范围也很宽。只有在模拟车辆静止加速时才考虑轮胎柔韧性建模。
优化耦合建模
离合器锁止和解锁事件会导致机械变速器的动力学特性发生跳变，并可能导致严重的不准确性，尤其是在使用大公差变步长求解器或大固定时间步长对系统进行建模的情况下。
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离合器切换会在模拟过程中改变机械齿轮自由度的数量和性质。
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由于离合器切换是一个理想化事件，当离合器在静摩擦和动摩擦之间突然切换时，会导致机械齿轮扭矩的突然变化。
设置耦合参数
您可以配置每个联轴器单元的内部参数，以控制联轴器锁定和解锁的时间和方式。
速度公差变化。大多数离合器装置都有一个速度公差参数 ，用于控制离合器何时锁定或解锁。
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只有当相对轴速 在 范围内时，联轴器才能锁定。
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如果联轴器上的扭矩超过静摩擦极限，联轴器将解锁，而静摩擦极限又取决于联轴器上的法向力。
的值设置在每个联轴器模块中。
| 如果联轴器在模拟过程中太容易在锁定和解锁之间切换，请考虑提高允许速度。 |
设置求解器以消除联轴器断裂
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如果求解器的误差或步长过大，离合器切换会导致严重的误差。
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如果变距误差过大，求解器就很难或不可能准确跟踪作用于机械传动的摩擦力矩变化所导致的动态变化。
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如果固定螺距尺寸过大，求解器就无法准确检测离合器锁定和解锁等突然变化。固定螺距求解器无法自适应地减小螺距来进行补偿。
| 如果离合器状态发生变化时出现收敛问题或机械传动状态（速度）突然变化，可考虑减小求解器公差（对于可变螺距求解器）或步长（对于固定螺距求解器）。将可变螺距求解器的公差或固定螺距求解器的步长设置为可接受模拟速度的最小值（不能太慢）。 |
| 设置 | 求解器类型和设置 | 对精度的影响 | 对速度的影响 | 对耦合建模的影响 |
|---|---|---|---|---|
减小 |
变螺距：误差 |
增加 |
减少 |
提高了模拟瞬时锁定和解锁的精度 |
固定步长：步长 |
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增加 |
可变步长：误差 |
减少 |
增加 |
降低模拟瞬时锁定和解锁的精度 |
固定步长：步长 |