Double-Sided Synchronizer

Страница в процессе разработки.

Механический двусторонний синхронизатор.

Тип: Engee1DMechanical.Clutches.DoubleSidedSynchronizer

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Clutches/Double-Sided Synchronizer

Описание

Блок Double-Sided Synchronizer представляет собой двусторонний синхронизатор, содержащий две сопряженные кулачковые муфты, две сопряженные конические муфты и один фиксатор поступательного движения. В отличие от обычных синхронизаторов, двусторонние синхронизаторы синхронизируют и зацепляют шестерни как на входном, так и на выходном валах коробки передач. Двусторонние синхронизаторы могут одновременно зацеплять и разъединять шестерни на двух валах, что позволяет создавать более сложные схемы зацепления шестерен. Такие синхронизаторы широко используются в тяжелых коммерческих транспортных средствах, внедорожной технике и некоторых высокопроизводительных автомобильных трансмиссиях.

Перемещение рычага переключения передач в отрицательном направлении приводит к зацеплению кольца муфты со ступицей . Перемещение рычага переключения передач в положительном направлении приводит к зацеплению кольца муфты со ступицей . Когда величина перемещения рычага переключения передач меньше зазора между кольцом и ступицей конической муфты, синхронизатор находится в нейтральном положении и не передает крутящий момент.

double sided synchronizer 1

На схеме показан выключенный двусторонний синхронизатор. В этом состоянии валы кольца (R) и ступиц (H_A и H_B) могут вращаться независимо друг от друга с разной скоростью. По мере перемещения рычага переключения передач (S) в отрицательном направлении поверхности трения конической муфты (CC_A) соприкасаются и создают момент трения, который уменьшает разницу скоростей вращения между валами кольца и ступиц. Зубья кулачковой муфты (T) могут войти в зацепление, когда поступательная сила, действующая на рычаг переключения передач, превышает пиковое усилие фиксатора (D). Пиковое усилие фиксатора должно обеспечивать достаточное время и нормальную силу для выравнивания скоростей вращения валов кольца и ступиц, чтобы кулачковая муфта могла войти в зацепление. Аналогичным образом перемещение рычага переключения передач в положительном направлении позволяет соприкоснуться поверхностям трения конической муфты (CC_B) и обеспечивает зацепление вала кольца с валом ступицы (H_B).

double sided synchronizer 2

Модель реализует два блока Кулачковая муфта, два блока Коническая муфта и один блок Фиксатор поступательного движения.

Соединения R, HA и HB — это ненаправленные порты, относящиеся к домену вращательной механики, которые представляют собой кольцо (R), ступицу (H_A) и ступицу (H_B) соответственно. Соединение S — это ненаправленный порт, относящийся к домену поступательной механики, который представляет собой рукоятку переключения передач.

Соединения X1 и X2 — это выходные скалярные сигналы, которые сообщают о положениях рычага переключения передач кулачковой и конической муфт соответственно. В таблицах ниже приведены значения X1 и X2 в типичных случаях включения муфт.

Состояние кулачковой муфты X1

Состояние кулачковой муфты	X1
Выключена	`0`
Полностью зацеплена со ступицей	Отрицательная сумма зазора между кольцом и ступицей и высоты кулачка
Полностью зацеплена со ступицей	Положительная сумма зазора между кольцом и ступицей и высоты кулачка

Выключена

0

Полностью зацеплена со ступицей

Отрицательная сумма зазора между кольцом и ступицей и высоты кулачка

Полностью зацеплена со ступицей

Положительная сумма зазора между кольцом и ступицей и высоты кулачка

Состояние конической муфты X2

Состояние конической муфты	X2
Выключена	`0`
Полностью зацеплена со ступицей	Отрицательное значение зазора между кольцом и ступицей
Полностью зацеплена со ступицей	Положительное значение зазора между кольцом и ступицей

Выключена

0

Полностью зацеплена со ступицей

Отрицательное значение зазора между кольцом и ступицей

Полностью зацеплена со ступицей

Положительное значение зазора между кольцом и ступицей

Положения рычага X1 и X2 соответствуют нулю, когда синхронизатор полностью разомкнут. Когда кулачковая муфта полностью зацеплена со ступицей , положение X1 соответствует отрицательной сумме зазора между кольцом и ступицей и высоты кулачка. Когда кулачковая муфта полностью зацеплена со ступицей , положение X1 соответствует положительной сумме зазора между кольцом и ступицей и высоты кулачка. Когда коническая муфта полностью зацеплена со ступицей , положение X2 соответствует отрицательному значению зазора между кольцом и ступицей. Когда коническая муфта полностью зацеплена со ступицей , положение X2 соответствует положительному значению зазора между кольцом и ступицей.

Модели передачи крутящего момента

Вы можете выбрать одну из следующих моделей передачи крутящего момента.

Приближенная модель фрикционной муфты

Если для параметра Torque transmission model установлено значение Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization, блок рассматривает включение муфты как явление трения между кольцом и ступицей. Эта настройка лучше подходит для линеаризации, моделирования с фиксированным шагом и аппаратно-программного моделирования. Блок использует составную реализацию блока Фрикционная муфта базовая.

При использовании этой настройки муфта имеет три возможные конфигурации: выключено, включено и заблокировано. В выключенном состоянии контактное усилие между кольцом и ступицей равно нулю. Это усилие остается нулевым до тех пор, пока рычаг переключения передач не достигнет минимального положения для включения сцепления.

Когда перекрытие кулачков кольца и ступицы превышает минимальное значение для включения, контактное усилие между двумя компонентами начинает линейно увеличиваться с изменением положения рычага переключения передач .

При полном включении контактное усилие достигает максимального значения, и муфта переходит в заблокированное состояние. В этом состоянии кольцо и ступица вращаются как единое целое без проскальзывания. Для разблокировки муфты передаваемый крутящий момент должен превышать значение параметра Maximum transmitted torque.

Динамическая модель с люфтом

Если для параметра Torque transmission model установлено значение Dynamic with backlash, блок моделирует такие явления, как люфт, податливость при кручении и контактные силы между кулачками кольца и ступицы. Эта модель обеспечивает более высокую точность, чем приближенная модель фрикционной муфты.

При использовании этой настройки муфта имеет две возможные конфигурации: выключено и включено. В выключенном состоянии контактное усилие между кольцом и ступицей равно нулю. Это усилие остается нулевым до тех пор, пока рычаг переключения передач не достигнет минимального положения для включения сцепления.

Когда перекрытие кулачков кольца и ступицы превышает пороговое значение для включения, муфта передает крутящий момент. Этот крутящий момент представляет собой сумму крутящих моментов пружины и демпфера, включая зазор между кулачками кольца и ступицы, так что

где

— жесткость на кручение муфты кольцо–ступица;
— относительный угол между кольцом и ступицей относительно общей оси вращения;
— зазор между кулачками кольца и ступицы;
— относительная угловая скорость между кольцом и ступицей. Эта переменная описывает скорость проскальзывания двух компонентов относительно друг друга.

Податливые концевые упоры ограничивают поступательное движение рычага переключения передач и кольца. Модель податливости рассматривает концевые упоры как линейные пружинно-демпферные системы. Положение концевых упоров зависит от относительного угла и угловой скорости между кулачками кольца и ступицы:

Если кулачки совмещены, а относительная угловая скорость меньше максимального значения для включения муфты, то положение упора определяется суммой зазора между кольцом и ступицей при полном выключении и высоты кулачка. Муфта может включиться в этом положении упора.
Если кулачки не совмещены или относительная угловая скорость превышает максимальное значение для включения муфты, то положение упора устанавливается таким образом, чтобы предотвратить зацепление кольца со ступицей. Муфта не включается в этом положении упора.

Поступательное трение препятствует движению рычага переключения передач и кольца. Это трение представляет собой сумму кулоновской и вязкой составляющих, так что

где

— суммарная сила поступательного трения, действующая на рычаг переключения передач и кольцо;
— коэффициент кинетического трения между кулачками кольца и ступицы;
— вертикально направленная сила между кулачками кольца и ступицы;
— скорость поступательного движения рычага переключения передач и кольца;
— пороговое значение скорости поступательного движения; ниже этого порогового значения функция гиперболического тангенса сглаживает силу кулоновского трения до нуля, когда скорость рычага переключения передач и кольца стремится к нулю;
— коэффициент вязкого демпфирования, действующий на рычаг переключения передач и кольцо.

Модальная динамическая модель

Если для параметра Torque transmission model установлено значение Dynamic modal, блок определяет дискретное модальное поведение муфты, считывая положение рычага переключения передач из ненаправленного механического порта S. Эта настройка учитывает более сложную динамику сцепления и работает быстрее, чем настройки Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization и Dynamic with backlash.

Вы можете использовать настройку Dynamic modal для моделирования блокировки муфты, когда разница скоростей слишком велика для срабатывания дисков сцепления. Блок представляет блокировку муфты как пружинно-демпферную систему, в которой можно параметризовать коэффициенты упругости и демпфирования. Режимы зацепления перекрываются, что предотвращает их изменение до тех пор, пока положение рычага переключения передач не выйдет за пределы области перекрытия зацепления. Область перекрытия зацепления определяется параметром Tooth overlap to engage.

dog clutch 2 ru

Ограничения положения рычага:

— положение рычага переключения передач в порту S;
— значение параметра Tooth height;
— значение параметра Ring hub clearance when disengaged;
— значение параметра Tooth overlap to engage;
— значение параметра Engagement speed threshold.

Положения режима включения:

— муфта полностью выключена;
— муфта выключена, когда положение рычага переключения передач находится в области, определяемой ; переход муфты из выключенного состояния во включенное возможен при ;
— муфта включена, когда находится в области, определяемой ; переход муфты из включенного состояния в выключенное возможен при ;
— муфта полностью включена;
— когда находится в области перекрытия зацепления, муфта включается только тогда, когда разница скоростей меньше значения параметра .

Тепловое моделирование

Можно моделировать влияние теплового потока и изменения температуры, используя дополнительный ненаправленный тепловой порт T. По умолчанию этот порт скрыт. Чтобы использовать его, в группе параметров Cone Clutch установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients. Затем укажите соответствующие тепловые параметры для компонента.

Линеаризация

Чтобы оптимизировать модель для линеаризации, в группе параметров Dog Clutch используйте для параметра Torque transmission model значение Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization.

Аппаратно-программное моделирование

Для оптимальной производительности моделирования в группе параметров Dog Clutch используйте для параметра Torque transmission model значение Friction clutch approximation - Suitable for HIL and linearization.

Допущения и ограничения

В модели не учитываются инерционные эффекты. Чтобы учесть инерцию, можно добавить блок Инерция к каждому порту модели синхронизатора.

Порты

Ненаправленные

# T — тепловой поток
тепло

Details

Ненаправленный тепловой порт, связанный с тепловым потоком.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, в группе параметров Cone Clutch установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent friction coefficients или Temperature and velocity-dependent friction coefficients.