Документация Engee

Фиксатор поступательного движения

Страница в процессе разработки.

Двусторонний пружинный фиксатор поступательного движения.

Тип: Engee1DMechanical.Elements.Translational.Detent

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Brakes & Detents/Translational/Translational Detent

Описание

Блок Фиксатор поступательного движения представляет собой двусторонний пружинный фиксатор поступательного движения с шариком и конической выемкой. Ползунок фиксатора скользит горизонтально по корпусу фиксатора. Это взаимодействие создает горизонтальную сдвиговую силу. Внутри ползунка находится коническая выемка, а в корпусе фиксатора находится вертикальная пружина. Шарик фиксатора находится между пружиной и конической выемкой. В модели также предусмотрено вязкостное демпфирование и кинетическое трение между ползунком и корпусом.

На рисунке показана геометрия фиксатора с шариком и конической выемкой.

translational detent 1

Где

  • — глубина конической выемки;

  • — радиус шара;

  • — половина угла конической выемки.

В зависимости от того, как вы параметризуете блок, модель сдвиговой силы определяется геометрическими параметрами и параметрами пружины, максимальной силой и шириной выемки или таблицей, в которой указывается зависимость силы от относительного перемещения.

Параметризация фиксатора поступательного движения

Если для параметра Способ параметризации установлено значение По максимальному усилию и ширине паза, то блок обеспечивает непрерывность кривой зависимости силы и ее производной от смещения в области фиксации. Максимальные значения силы находятся посередине между центром и границами фиксатора, как показано на рисунке.

translational detent 2 ru

Если для параметра Способ параметризации установлено значение По геометрическим характеристикам, то блок использует четыре области для определения сдвиговой силы. На рисунке показаны эти области.

translational detent 3

Поскольку шарик имеет сферическую форму, а выемка симметрична, зависимость горизонтальной силы от смещения симметрична относительно начала координат.

В таблице описаны положение шарика, угол контакта и влияние сдвиговой силы для каждой области.

Область Положение шарика и угол контакта Сдвиговая сила

1

Шарик находится за пределами конической выемки. Угол контакта вертикальный.

Только вязкостное демпфирование и кинетическое трение. Пружина не учитывается.

2

Шарик входит в выемку и соприкасается с ее углом. Угол контакта отклоняется от вертикали.

Влияние пружины, вязкого демпфирования и кинетического трения. Максимумы при переходе из области 2 в область 3.

3

Шарик скользит по поверхности выемки. Угол контакта остается постоянным.

Усилие уменьшается по мере растягивания пружины, пока не достигнет значения силы предварительного натяжения пружины.

4

Шарик перемещается от одной грани к другой. Угол контакта изменяет направление.

Сила изменяет направление. Ширина области изменения направления сдвига определяет плавность этого переключения.

Если для параметра Способ параметризации установлено значение Задано таблично то можно задать произвольную функцию зависимости сдвиговой силы от относительного перемещения. При создании такой функции учитывайте следующие рекомендации.

Сохранение энергии

Если вы хотите обеспечить сохранение энергии при использовании фиксатора, то общий интеграл функции зависимости силы от относительного перемещения должен быть равен нулю.

Производительность моделирования

Для стабилизации моделирования фиксатора следует избегать разрывов в функции зависимости силы от относительного перемещения. Важнейшим требованием является наличие области изменения направления сдвига ненулевой ширины, аналогичной области 4 в геометрической параметризации.

Допущения и ограничения

  • Модель не учитывает инерцию. При необходимости добавьте условия инерции извне к портам R и C.

  • Если вы используете параметризацию по максимальной силе и ширине выемки или параметризацию по таблице, то кинетическое трение не зависит от нормальной силы, действующей на фиксатор.

Порты

Ненаправленные

# R — шток фиксатора
поступательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный со штоком фиксатора.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус фиксатора
поступательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с корпусом фиксатора.

Имя для программного использования

case_flange

Параметры

Характеристики фиксатора

# Способ параметризации — параметризация фиксатора
По максимальному усилию и ширине паза | Задано таблично | По геометрическим характеристикам

Details

Параметризация характеристик фиксатора:

  • По максимальному усилию и ширине паза — укажите характеристики фиксатора с помощью максимальной сдвиговой силы и ширины выемки.

  • Задано таблично — определите характеристики фиксатора с помощью таблицы на основе относительного перемещения между ползунком и корпусом.

  • По геометрическим характеристикам — определите характеристики фиксатора с помощью геометрии шарика и выемки и динамики.

Значения

By peak force and notch width | By table lookup | By geometry

Значение по умолчанию

By peak force and notch width

Имя для программного использования

parameterization

Вычисляемый

Да

# Пиковая сила — максимальная сдвиговая сила
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Максимальная сдвиговая сила, возникающая внутри фиксатора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По максимальному усилию и ширине паза.

Единицы измерения

N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Значение по умолчанию

10.0 N

Имя для программного использования

F_peak

Вычисляемый

Да

# Ширина паза — область сдвиговой силы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Ширина области, в которой возникает сдвиговая сила.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По максимальному усилию и ширине паза.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

30.0 mm

Имя для программного использования

notch_width

Вычисляемый

Да

# Исходное относительное положение — начальное положение
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Относительное положение ползунка и корпуса в начале симуляции.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

0.0 mm

Имя для программного использования

delta_x_start

Вычисляемый

Да

# Вектор относительного перемещения — вектор значений относительных перемещений
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Вектор значений относительных перемещения, элементы которого соответствуют вектору значений сдвиговой силы Вектор силы. Эти два вектора должны быть одинакового размера. Перемещения должны быть указаны по возрастанию.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Задано таблично.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

[-15.0, -12.3, -7.6, -1.1, 1.1, 7.6, 12.3, 15.0] mm

Имя для программного использования

delta_x_vector

Вычисляемый

Да

# Вектор силы — вектор сдвиговых сил
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Вектор значений сдвиговых сил, элементы которого соответствуют вектору относительных перемещений Вектор относительного перемещения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Задано таблично.

Единицы измерения

N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Значение по умолчанию

[0.0, 0.0, -8.365, -5.87, 5.87, 8.365, 0.0, 0.0] N

Имя для программного использования

F_vector

Вычисляемый

Да

# Метод интерполяции — метод интерполяции
Линейная | Сглаженная

Details

Метод интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение находится между двумя последовательными точками таблицы. Задается как:

  • Линейная – выберите это значение для наименьших вычислительных затрат.

  • Сглаженная – выберите эту опцию, чтобы получить непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Задано таблично.

Значения

Linear | Smooth

Значение по умолчанию

Linear

Имя для программного использования

interpolation_method

Вычисляемый

Да

# Диаметр шарика — диаметр шарика
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Диаметр поперечного сечения шара.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

12.0 mm

Имя для программного использования

ball_diameter

Вычисляемый

Да

# Угол паза — угол выемки
deg | rad | rev | mrad

Details

Полный угол конической выемки.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Единицы измерения

deg | rad | rev | mrad

Значение по умолчанию

120.0 deg

Имя для программного использования

notch_angle

Вычисляемый

Да

# Глубина паза — глубина выемки
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Глубина конической выемки на ползунке.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

4.5 mm

Имя для программного использования

notch_depth

Вычисляемый

Да

# Начальная сила сжатия пружины — сила предварительного натяжения пружины
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Сила для предварительного натяжения пружины фиксатора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Единицы измерения

N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Значение по умолчанию

15.0 N

Имя для программного использования

F_preload

Вычисляемый

Да

# Жесткость пружины — жесткость пружины
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Жесткость пружины фиксатора.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Единицы измерения

N/m | lbf/ft | lbf/in

Значение по умолчанию

3000.0 N/m

Имя для программного использования

k

Вычисляемый

Да

# Зазор между шариком и пазом — длина области изменения направления сдвига
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Ширина области между гранями выемки.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Единицы измерения

m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Значение по умолчанию

0.1 mm

Имя для программного использования

shear_reversal_region

Вычисляемый

Да

Параметры трения

# Коэффициент вязкого трения — коэффициент вязкого трения
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Коэффициент вязкого трения при контакте шарика с выемкой.

Единицы измерения

kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Значение по умолчанию

0.1 N/(m/s)

Имя для программного использования

viscous_coefficient

Вычисляемый

Да

# Отношение трения к максимальной силе — коэффициент кинетического трения

Details

Коэффициент для расчета кинетического трения.

Кинетическое трение определяется как произведение коэффициента кинетического трения на максимальную сдвиговую силу.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По максимальному усилию и ширине паза или Задано таблично.

Значение по умолчанию

0.01

Имя для программного использования

friction_to_peak_force_ratio

Вычисляемый

Да

# Порог скорости трения — пороговое значение скорости трения
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

Относительная скорость, необходимая для достижения максимального кинетического трения в фиксаторе.

Единицы измерения

fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Значение по умолчанию

0.05 m/s

Имя для программного использования

v_friction_threshold

Вычисляемый

Да

# Коэффициент трения скольжения — коэффициент кинетического трения

Details

Кинетический коэффициент трения для контакта шарик-выемка.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение По геометрическим характеристикам.

Значение по умолчанию

0.1

Имя для программного использования

kinetic_friction_coefficient

Вычисляемый

Да