Передача зубчато-реечная
Реечная передача, соединяющая поступательное и вращательное движение, с регулируемым радиусом шестерни и потерями на трение.
Тип: Engee1DMechanical.Transmission.Gears.RotationalTranslational.RackAndPinion
Путь в библиотеке:
|
Описание
Блок Rack & Pinion представляет реечную передачу, которая преобразует поступательное и вращательное движение.
Вращательно-поступательная передача заставляет шестерню (порт P) и рейку (порт R) соответственно вращаться и перемещаться в фиксированном соотношении, которое вы указываете. С помощью параметра Rack direction вы можете выбрать, будет ли ось рейки перемещаться в положительном или отрицательном направлении, в то время как шестерня вращается в положительном направлении.
Переменные модели
|
Передаточное число |
|
Угловая скорость вала шестерни |
|
Скорость перемещения рейки |
|
Эффективный радиус шестерни |
|
Число зубьев на шестерне |
|
Расстояние между зубьями рейки |
|
Электромагнитный момент вала шестерни |
|
Усилие на рейке |
|
Общая сила потерь |
|
Сила трения |
|
Эффективность передачи крутящего момента |
|
Пороговая мощность |
|
Коэффициент вязкого трения для вала шестерни |
|
Коэффициент вязкого трения для движения рейки |
Ограничение идеальной передачи и передаточное число
Реечная передача накладывает одно кинематическое ограничение на две соединенные оси:
Передаточное отношение составляет:
Две степени свободы сводятся к одной независимой степени свободы. Условное обозначение пары передач с прямым переносом: (1, 2) = (P, R).
Передача крутящего момента осуществляется следующим образом:
при этом в идеальном случае.
Неидеальное ограничение на передачу
В неидеальном случае .
В неидеальной паре шестерня-рейка (P, R) угловая скорость и геометрические ограничения остаются неизменными. Но передаваемый крутящий момент, сила и мощность уменьшаются из-за следующих факторов:
-
Кулоновское трение между поверхностями зубьев на P и R, характеризующееся постоянным КПД, .
-
Вязкое сцепление карданных валов с подшипниками, параметризуемое коэффициентами вязкого трения, .
Эффективность сцепления
Эффективность сцепления между шестерней и рейкой полностью активна только в том случае, если передаваемая мощность превышает пороговую мощность.
Если мощность меньше порога, фактический КПД автоматически выравнивается до единицы при нулевой скорости.
Эффективность предполагается одинаковой как для прямого, так и для обратного потока мощности.
Допущения и ограничения
-
Инерция шестерен пренебрежимо мала.
-
Шестерни рассматриваются как жесткие компоненты.
-
Кулоновское трение замедляет моделирование.
Порты
Ненаправленные
#
P
—
шестерня
вращательная механика
Details
Ненаправленный порт, связанный с шестерней.
Имя для программного использования |
|
#
R
—
рейка
Details
Ненаправленный порт, связанный с рейкой.
Имя для программного использования |
|
#
H
—
тепловой поток
тепло
Details
Ненаправленный порт, связанный с тепловым потоком.
Тепловой порт позволяет моделировать тепловой поток между блоком и подключенной сетью.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency
.
Имя для программного использования |
|
Параметры
Основные
#
Параметризация с помощью —
метод параметризации рейки и шестерни
Радиуса шестерни
| Параметров зубьев
Details
Метод параметризации реечной передачи, заданный как:
-
Pinion radius
– передаточное отношение определяется эффективным радиусом шестерни. -
Tooth parameters
– передаточное отношение определяется количеством зубьев на шестерне и расстоянием между зубьями рейки.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Нет |
#
Радиус шестерни —
эффективный радиус шестерни
м
| см
| ft
| in
| км
| mi
| мм
| мкм
| yd
Details
Эффективный радиус шестерни . Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Parameterize by значение Pinion radius
.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
# Число зубьев шестерни — число зубьев шестерни
Details
Число зубьев на шестерне . Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Parameterize by значение Tooth parameters
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
#
Шаг зубьев рейки —
расстояние между зубьями рейки
м
| см
| ft
| in
| км
| mi
| мм
| мкм
| yd
Details
Расстояние между зубцами на рейке . Значение должно быть больше нуля.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Parameterize by значение Tooth parameters
.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
#
Направление зубьев рейки —
ориентация рейки при вращении шестерни
Противоположно для положительного вращения шестерни
| Сонаправлено для положительного вращения шестерни
Details
Выберите, в каком направлении будет перемещаться ось рейки – положительном или отрицательном, когда шестерня вращается в положительном направлении.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Нет |
Потери в передаче
#
Модель трения —
потери на трение при неидеальном сцеплении зубьев шестерни и рейки
Без потерь в передаче
| Постоянный КПД
| КПД, зависящий от температуры
Details
Потери на трение задаются как:
-
No meshing losses — Suitable for HIL simulation
– идеальное сцепление шестерен; -
Constant efficiency
– передача крутящего момента между зубчатой рейкой и шестерней снижается из-за трения; -
Temperature-dependent efficiency
– передача крутящего момента определяется на основе данных по КПД и температуре, предоставленных пользователем.
Значения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Нет |
# КПД — эффективность передачи крутящего момента
Details
Эффективность передачи крутящего момента при зацеплении рейка-шестерня, одинаковая для прямого и обратного потоков мощности. Должно быть больше нуля, но меньше или равно единице.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Constant efficiency
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
#
Температурный вектор —
массив для табличной параметризации эффективности
К
| град
| degF
| degR
| deltaK
| deltadegC
| deltadegF
| deltadegR
Details
Массив температур, используемых для построения одномерной таблицы температура-эффективность. Значения массива должны увеличиваться слева направо. Массив температур должен быть той же размерности, что и массив параметра Efficiency.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency
.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
# Вектор КПД — массив эффективностей
Details
Массив коэффициентов полезного действия компонентов, используемых для построения одномерной таблицы температурных коэффициентов полезного действия. Значения массива – это эффективности при температурах в массиве Temperature. Оба массива должны быть одинаковой размерности.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Temperature-dependent efficiency
.
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
#
Минимальное значение пороговой мощности потерь рейки —
порог мощности, ниже которого применяется численное сглаживание
Вт
| ГВт
| MBт
| кBт
| мВт
| мкВт
| HP_DIN
Details
Пороговое значение мощности, выше которого действует полный коэффициент полезного действия. Ниже этого значения функция гиперболического тангенса сглаживает коэффициент эффективности, снижая потери эффективности до нуля, когда мощность не передается.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
Вязкостные потери
#
Коэффициент вязкого трения вращения шестерни —
коэффициент вязкого трения шестерни
Н*м/(рад/с)
| ft*lbf/(rad/s)
Details
Коэффициент вязкого трения для вала-шестерни.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
#
Коэффициент вязкого трения поступательного движения рейки —
коэффициент вязкого трения рейки
kg/s
| N*s/m
| Н/(м/с)
| lbf/(ft/s)
| lbf/(in/s)
Details
Коэффициент вязкого трения для реечного механизма.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |
Тепловой порт
#
Теплоемкость —
теплоемкость
Дж/К
| kJ/K
Details
Тепловая энергия, необходимая для изменения температуры компонента на один градус. Чем больше теплоемкость, тем более устойчив компонент к изменению температуры.
Единицы измерения |
|
Значение по умолчанию |
|
Имя для программного использования |
|
Вычисляемый |
Да |