Ravigneaux Gear

Планетарная передача с двумя солнечными шестернями и двумя наборами планетарных шестерен.

Тип: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.Planetary.Ravigneaux

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Ravigneaux Gear представляет собой планетарный механизм с двумя солнечными и планетарными шестернями. Две солнечные шестерни расположены по центру и продольно разнесены вдоль общей оси вращения. Меньшая из этих шестерен входит в зацепление с внутренней планетарной передачей, которая, в свою очередь, входит в зацепление с внешней планетарной передачей. Внешняя планетарная шестерня, длина которой охватывает расстояние между двумя солнечными шестернями, входит в зацепление как с большей солнечной шестерней, так и с коронной шестерней.

Водило удерживает планетарные передачи на разных радиусах. Водило, жестко соединенное с карданным валом, может вращаться как единое целое относительно солнечной и коронной шестерен. Поворотные шарниры, расположенные между планетарной передачей и водилом, позволяют шестерням вращаться вокруг своих продольных осей.

Относительные угловые скорости солнечной, планетарной и коронной шестерен определяются кинематическими связями между ними. Подробнее см. в разделе Уравнения.

ravigneaux gear 1

Блок Ravigneaux Gear состоит из блоков Sun-Planet, Planet-Planet и Ring-Planet. На рисунке представлена эквивалентная структурная схема данного блока.

ravigneaux gear ru

Для повышения точности модели зубчатой передачи можно задать такие характеристики, как инерция зубчатой передачи, потери в зацеплении и вязкие потери. По умолчанию считается, что инерция зубчатой передачи и вязкие потери пренебрежимо малы. Блок позволяет задать инерцию внутренних планетарных передач. Для моделирования инерции водила, большой солнечной шестерни, малой солнечной шестерни и коронной шестерни подключите блоки Inertia к портам C, SL, SS и R.

Тепловая модель

Вы можете моделировать влияние теплового потока и изменения температуры, включив дополнительный тепловой порт. Чтобы включить этот порт, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Уравнения

Идеальные ограничения и передаточные числа зубчатой передачи

Блок Ravigneaux Gear накладывает четыре кинематических и четыре геометрических ограничения на четыре соединенные оси и два внутренних колеса (внутреннюю и внешнюю планетарные передачи):

где

— радиус внутреннего водила;
— угловая скорость водила;
— радиус малой солнечной шестерни;
— угловая скорость малой солнечной шестерни;
— радиус внутренней планетарной передачи;
— угловая скорость внутренней планетарной передачи;
— радиус внешнего водила;
— радиус большой солнечной шестерни;
— угловая скорость большой солнечной шестерни;
— радиус внешней планетарной передачи;
— угловая скорость внешней планетарной передачи;
— угловая скорость коронной шестерни.

Передаточные числа коронной шестерни к солнечной:

где

— передаточное число коронной шестерни к малой солнечной шестерне;
— число зубьев коронной шестерни;
— число зубьев малой солнечной шестерни;
— передаточное число коронной шестерни к большой солнечной шестерне;
— число зубьев большой солнечной шестерни.

С точки зрения этих передаточных чисел, основные кинематические ограничения следующие:

Шесть степеней свободы сводятся к двум независимым степеням свободы. Пары шестерен: и .

Передаточное число должно быть строго больше передаточного числа передачи . Передаточное число должно быть строго больше единицы.

Передачи крутящего момента следующие:

где

— передача крутящего момента на малую солнечную шестерню;
— передача крутящего момента на коронную шестерню;
— потери при передаче крутящего момента между малой солнечной шестерней и коронной шестерней;
— передача крутящего момента на большую солнечную шестерню;
— потери при передаче крутящего момента между большой солнечной шестерней и коронной шестерней.

В идеальном случае, когда потери крутящего момента отсутствуют, .

Неидеальные ограничения и потери в зубчатых передачах

В неидеальном случае .

Допущения и ограничения

Шестерни рассматриваются как твердые тела.
Кулоновское трение замедляет симуляцию (подробнее см. здесь).

Порты

Ненаправленные

# SL — большая солнечная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с большой солнечной шестерней.

Имя для программного использования

large_sun_flange

# C — водило сателлита планетарной передачи
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с водилом сателлита планетарной передачи.

Имя для программного использования

carrier_flange

# SS — малая солнечная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с малой солнечной шестерней.

Имя для программного использования

small_sun_flange

# R — коронная шестерня
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с коронной шестерней.

Имя для программного использования

ring_flange

# H — тепловой поток
тепло

Details

Ненаправленный порт, связанный с тепловым потоком. Тепловой поток влияет на эффективность передачи мощности, изменяя температуру шестерни.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Parameters

# Ring (R) to large sun (SL) teeth ratio (NR/NSL) — передаточное число коронной шестерни и большой солнечной шестерни

Details

Передаточное число коронной шестерни к солнечной, определяемое отношением числа зубьев коронной шестерни к числу зубьев большой солнечной шестерни.

Значение по умолчанию	`2`
Имя для программного использования	`ring_to_large_sun_ratio`
Вычисляемый	Да

# Ring (R) to small sun (SS) teeth ratio (NR/NSS) — передаточное число коронной шестерни и малой солнечной шестерни

Details

Передаточное число коронной шестерни к солнечной, определяемое отношением числа зубьев коронной шестерни к числу зубьев малой солнечной шестерни. Это передаточное число должно быть строго больше, чем Ring ® to large sun (SL) teeth ratio (NR/NSL).

Значение по умолчанию	`3`
Имя для программного использования	`ring_to_small_sun_ratio`
Вычисляемый	Да

Meshing Losses

# Friction model — модель трения
No meshing losses - Suitable for HIL simulation | Constant efficiency | Temperature-dependent efficiency

Details

Модель трения для блока:

No meshing losses - Suitable for HIL simulation — идеальное зацепление шестерен.
Constant efficiency — передача крутящего момента между парами шестерен уменьшается на постоянный КПД , такой что .
Temperature-dependent efficiency — передача крутящего момента между парами шестерен определяется интерполяционной таблицей температуры.

Значения	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation` \| `Constant efficiency` \| `Temperature-dependent efficiency`
Значение по умолчанию	`No meshing losses - Suitable for HIL simulation`
Имя для программного использования	`friction_model`
Вычисляемый	Нет

# Large sun-planet, small sun-planet, ring-planet and planet-planet ordinary efficiencies — КПД передачи крутящего момента

Details

Вектор КПД передачи крутящего момента для зацеплений зубчатых пар большое солнце-сателлит, малое солнце-сателлит, корона-сателлит и сателлит-сателлит соответственно. Элементы вектора должны находиться в интервале (0,1].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Constant efficiency.

Значение по умолчанию	`[0.98, 0.98, 0.98, 0.99]`
Имя для программного использования	`efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# Large sun-carrier, small sun-carrier, large sun planet-carrier and small sun planet-carrier power thresholds — минимальные пороговые значения мощности для зубчатых передач: большая солнечная шестерня — водило, малая солнечная шестерня — водило, большое солнце-сателлит — водило и малое солнце-сателлит — водило
W | uW | mW | kW | MW | GW | V*A | HP_DIN

Details

Вектор пороговых значений мощности, при превышении которых применяются полные КПД. Введите пороговые значения в следующем порядке: большая солнечная шестерня, малая солнечная шестерня, большая солнечная сателлитная шестерня и малая солнечная сателлитная шестерня, все относительно водила. Ниже этих значений КПД сглаживается функцией гиперболического тангенса.

Если для параметра Friction model установлено значение Constant efficiency, блок снижает потери эффективности до нуля при отсутствии передачи мощности. Если для параметра Friction model установлено значение Temperature-dependent efficiency, блок сглаживает КПД от нуля в состоянии покоя до значений, указанных в интерполяционных таблицах температуры и эффективности при пороговых значениях мощности.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`[0.001, 0.001, 0.001, 0.001] W`
Имя для программного использования	`power_threshold`
Вычисляемый	Да

Details

Вектор температур, используемый для построения одномерной интерполяционной таблицы соответствия температуры и эффективности. Элементы вектора должны возрастать слева направо.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`[280.0, 300.0, 320.0] K`
Имя для программного использования	`temperature_vector`
Вычисляемый	Да

# Large sun-planet efficiency — КПД передачи крутящего момента от больших солнечных шестерен к планетарным передачам

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от большой солнечной шестерни к планетарным передачам . Блок использует значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Каждый элемент представляет собой КПД, связанный с температурой в векторе Temperature. Длина вектора должна быть равна длине вектора Temperature. Каждый элемент вектора должен находиться в диапазоне (0,1].

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`large_sun_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# Small sun-planet efficiency — КПД передачи крутящего момента от малых солнечных шестерен к планетарным передачам

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от малой солнечной шестерни к планетарным передачам . Блок использует значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`small_sun_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# Ring-planet efficiency — КПД передачи крутящего момента от коронной передачи к планетарным передачам

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от коронной шестерни к внешним планетарным передачам . Блок использует эти значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`ring_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

# Planet-planet efficiency — КПД взаимодействия сателлитов

Details

Вектор соотношений выходной и входной мощности, описывающий поток мощности от малых планетарных передач к большим . Блок использует значения для построения одномерной интерполяционной таблицы зависимости температуры от КПД.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Значение по умолчанию	`[0.95, 0.9, 0.85]`
Имя для программного использования	`planet_to_planet_efficiency_vector`
Вычисляемый	Да

Viscous Losses

# Large sun-carrier, small sun-carrier, large sun planet-carrier and small sun planet-carrier viscous friction coefficients — вязкое трение зубчатых передач
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

Вектор коэффициентов вязкого трения для движения большой солнечной, малой солнечной, большой солнечной сателлитной и малой солнечной сателлитной шестерен относительно водила соответственно.

Единицы измерения	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
Значение по умолчанию	`[0.0, 0.0, 0.0, 0.0] N*m/(rad/s)`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient_vector`
Вычисляемый	Да

Inertia

# Inertia — модель инерции

Details

Модель инерции для блока:

Флажок установлен — моделировать инерцию зубчатой передачи.
Флажок снят — пренебречь инерцией зубчатой передачи.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_inertia`
Вычисляемый	Нет

Details

Момент инерции внутренней планетарной передачи. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок рядом с параметром Inertia.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.001 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_inner_planet`
Вычисляемый	Да

Details

Момент инерции внешней планетарной передачи. Это значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок рядом с параметром Inertia.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.001 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_outer_planet`
Вычисляемый	Да

Thermal Port

# Thermal mass — тепловая масса
J/K | kJ/K

Details

Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на одну единицу температуры. Чем больше тепловая масса, тем более устойчив компонент к изменению температуры.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`50.0 J/K`
Имя для программного использования	`thermal_mass`
Вычисляемый	Да

Details

Температура блока в начале моделирования. Начальная температура задает начальные КПД компонентов в соответствии с их векторами КПД.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`300.0 K`
Имя для программного использования	`temperature_start`
Вычисляемый	Да

Дополнительно

Аппаратно-программное моделирование

Details

Для оптимальной производительности моделирования установите для параметра Friction model значение по умолчанию: No meshing losses - Suitable for HIL simulation.