主要内容

同步器

锥形离合器,狗离合器,和平动制动器组装,以提供平稳的齿轮啮合

  • 库:
  • 模拟场景/传动系统/离合器

  • 同步块

描述

所述块表示一个同步器,该同步器包含一个狗式离合器、一个锥形离合器和一个平移制动器。换挡连杆首先转换为与锥形离合器接合。摩擦力矩使换挡连杆和圆锥离合器轴以相同的速度旋转。当作用在换挡连杆上的力超过止动力时,狗式离合器可以接合。

该原理图说明了处于脱离状态的同步器。在这种状态下,环轴(R)和轮毂轴(H)可以以不同的速度独立旋转。为了同步环和轮毂轴的速度,换挡连杆(S)向轮毂轴平移,以接合圆锥离合器。圆锥离合器的摩擦面产生摩擦力矩,使环轴和轮毂轴的转速相等。当作用在换挡机构上的平动力超过峰值止动力时,犬形离合器齿(T)可以接合。峰值止动力应该允许有足够的时间和正常力来平衡环和轮毂轴的速度,以便狗式离合器可以接合。

该模型实现了狗离合器锥形离合器,平移止动装置块。有关相应块函数的更多信息,请参阅每个块参考页。您可以使用类似的方法为同步器的定制版本建模。模型中的传输(详细)子系统就是一个例子sdl_vehicle_manual_transmission

连接R和H为机械旋转保护端口,分别代表环(R)和轮毂(H)。连接S为机械平移保存口,代表移环手柄。

连接X1和X2是物理信号输出,分别报告狗式离合器和圆锥离合器的换挡联动位置。当离合器完全脱离时,换挡联动位置为零。当狗式离合器完全啮合时,狗式离合器换挡联动位置的大小等于狗式离合器环毂间隙与齿高之和。当圆锥离合器完全啮合时,圆锥离合器换挡连杆位置的大小等于圆锥离合器环轮毂间隙。

热建模

您可以通过一个可选的保温端口来模拟热流和温度变化的影响。缺省情况下,热端口为隐藏状态。要暴露热端口,请在离合器设置时,选择与温度相关的设置摩擦模型参数。为组件指定相关的热参数。

假设和限制

  • 这个模型没有考虑惯性效应。您可以添加Simscape™惯性块,向同步器模型添加惯性。

港口

输出

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测量狗式离合器平移幅度的物理信号输出端口。

测量锥体离合器平移幅度的物理信号输出端口。

保护

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与离合器轮毂相关的机械旋转保存端口

与离合器环相关的机械旋转保护口。

与换挡联动装置相关的机械旋转保护端口。

与热流相关的保温端口。

依赖关系

时,此端口才可见摩擦设置,摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数

参数

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中参数的指定选项是如何使用的锥形离合器而且狗离合器设置会影响以下内容的可见性:

  • 参数锥形离合器狗离合器,初始条件设置

  • 热的港口设置

  • 热的港口T

要了解如何阅读表格,请参见参数的依赖关系

同步器块参数依赖关系

设置 参数和选项
锥形离合器 接触面最大直径
接触面最小直径
锥半角
摩擦模型
固定动摩擦系数 与速度有关的动摩擦系数 温度依赖性摩擦系数 依赖于温度和速度的摩擦系数
- -

公开:

  • 保护港口T

  • 热的港口设置

公开:

  • 保护港口T

  • 热的港口设置

- 相对速度矢量 相对速度矢量
- - 温度向量 温度向量
静摩擦系数 静摩擦系数矢量 静摩擦系数矢量 静摩擦系数矩阵
动摩擦系数 动摩擦系数矢量 动摩擦系数矢量 动摩擦系数矩阵
- 摩擦系数插值法 摩擦系数插值法 摩擦系数插值法
- 摩擦系数外推法 摩擦系数外推法 摩擦系数外推
速度宽容 速度宽容 速度宽容 速度宽容
阈值的力量 阈值的力量 阈值的力量 阈值的力量
狗离合器 转矩传递模型 转矩传递模型 - -
摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化 带齿隙的动力 摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化 带齿隙的动力 - -
- - - - 温度向量 温度向量
最大传递力矩 - 最大传递力矩 - 最大传递力矩矢量 最大传递力矩矢量
- - - - 插值法 插值法
- - - - 外推法 外推法
离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 离合器齿平均半径 离合器齿平均半径
- 牙齿数量 - 牙齿数量
旋转的反弹 旋转的反弹
- 抗扭刚度 - 抗扭刚度
- 扭转阻尼 - 扭转阻尼
- 齿-齿摩擦系数 - 齿-齿摩擦系数
初始条件 初始状态 初始状态 初始状态 初始状态 初始状态 初始状态
狗式离合器初始换挡联动位置 狗式离合器初始换挡联动位置 狗式离合器初始换挡联动位置 狗式离合器初始换挡联动位置 狗式离合器初始换挡联动位置 狗式离合器初始换挡联动位置
圆锥离合器初始换挡联动位置 圆锥离合器初始换挡联动位置 圆锥离合器初始换挡联动位置 圆锥离合器初始换挡联动位置 圆锥离合器初始换挡联动位置 圆锥离合器初始换挡联动位置
- 初始狗式离合器环-轮毂偏移角 - 初始狗式离合器环-轮毂偏移角 - -
热的港口 - - - - 热质量 热质量
- - - - 初始温度 初始温度

锥形离合器

外径do

内圆锥直径d

半开口角α锥的几何形状。

用参数化方法建立动摩擦系数模型。此参数的选项和默认值取决于为块选择的摩擦模型。选项是:

  • 固定动摩擦系数-为动摩擦系数提供一个固定值。

  • 与速度有关的动摩擦系数—根据盘与盘之间的相对角速度,通过一维查表的方法确定动摩擦系数。

  • 温度依赖性摩擦系数—根据温度查表确定动摩擦系数。

  • 依赖于温度和速度的摩擦系数—根据温度和盘间相对角速度对照表确定摩擦动系数。

依赖关系

摩擦模型设置影响其他参数、设置和端口的可见性。

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

以矢量形式输入相对速度的值。向量中的值必须从左到右递增。最小值的数量取决于您选择的插值方法。对于线性插值,每个维度至少提供两个值。对于平滑插值,每个维度至少提供三个值。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为与速度有关的动摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

输入作为矢量的温度值。最小值的数量取决于您选择的插值方法。对于线性插值,每个维度至少提供两个值。对于平滑插值,每个维度至少提供三个值。向量中的值必须从左到右递增。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

静摩擦系数或摩擦系数峰值。静摩擦系数必须大于动摩擦系数。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

作为矢量的摩擦系数的静态或峰值值。该向量必须与温度向量具有相同数量的元素。每个值必须大于动摩擦系数矢量中相应元素的值。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

动能,或库仑摩擦系数。系数必须大于零。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

以动摩擦系数为矢量的输出值。所有值都必须大于零。

如果摩擦模型参数设置为

  • 与速度有关的动摩擦系数-该矢量必须与相对速度矢量具有相同数量的元素。

  • 温度依赖性摩擦系数—该向量的元素个数必须与温度向量的元素个数相同。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为与速度有关的动摩擦系数温度依赖性摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

以动摩擦系数为矩阵的输出值。所有的值都必须大于零。矩阵的大小必须等于矩阵的大小,这是温度矢量×相对速度矢量的动摩擦系数的结果。

依赖关系

该参数仅当摩擦模型参数设置为依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

输入值在两个连续网格点之间逼近输出值的插值方法:

  • 线性—选择该选项可获得最佳性能。

  • 光滑的-选择此选项可生成具有连续一阶导数的连续曲线。

有关插值算法的更多信息,请参见PS查阅表(1D)块引用页。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为与速度有关的动摩擦系数温度依赖性摩擦系数,或依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

当输入值超出参数列表中指定的范围时,确定输出值的外推方法:

  • 线性-选择此选项可在外推区域和内插区域边界处生成具有连续一阶导数的曲线。

  • 最近的-选择此选项可产生不高于数据最高点或低于数据最低点的外推。

  • 错误-选择此选项可避免在希望数据在表范围内时进入外推模式。如果输入信号超出表的范围,则模拟停止并产生错误。

有关外推算法的更多信息,请参见PS查阅表(1D)块引用页。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为与速度有关的动摩擦系数温度依赖性摩擦系数,或依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

相对速度低于此,两个表面可以锁定。如果扭矩小于有效半径、静摩擦系数和施加的法向力的乘积,表面就会锁定。

的值时,才施加法向力阈值的力量参数。下面的力阈值的力量没有施加,所以没有传递的摩擦力矩。

狗离合器

可用于参数化扭矩传递的方法取决于摩擦模型是否与温度有关。

确定了摩擦模型,在锥形离合器设置,由摩擦模型参数设置:

  • 固定动摩擦系数-温度无关

  • 与速度有关的动摩擦系数-温度无关

  • 温度依赖性摩擦系数-取决于温度

  • 依赖于温度和速度的摩擦系数-取决于温度

属性的其中一个选项将块参数化,以获得与温度无关的模型转矩传递模型参数。

犬式离合器动态行为建模的计算框架:

  • 摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化-将离合器接合建模为环和轮毂之间的摩擦现象。这个模型,是基于基本摩擦离合器块,提供了一个计算高效的近似狗离合器。

  • 带齿隙的动力-详细模拟离合器接合,考虑间隙、扭转顺应性和环齿与轮毂齿之间的接触力等现象。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度相关的摩擦系数

中相关参数的可见性狗离合器而且初始条件“设置”受为此参数选择的选项的影响。

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

输入作为矢量的温度值。最小值的数量取决于您选择的插值方法。对于线性插值,每个维度至少提供两个值。对于平滑插值,每个维度至少提供三个值。向量中的值必须从左到右递增。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

最大的扭矩,离合器可以传递,对应于防滑接合配置。如果在环和轮毂之间传递的扭矩超过了这个值,两个组件就会开始相互滑动。这个扭矩决定了摩擦离合器近似的静摩擦极限

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数,在狗离合器设置,转矩传递模型参数设置为摩擦离合器近似-适用于HIL和线性化

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

离合器能传递的最大扭矩,对应于防滑接合结构,指定为矢量。如果在环和轮毂之间传递的扭矩超过了这个值,两个组件就会开始相互滑动。这个扭矩决定了摩擦离合器近似的静摩擦极限。这个向量和温度向量有相同数量的元素。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为与温度有关的动摩擦系数与温度和速度有关的动摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

输入值在两个连续网格点之间逼近输出值的插值方法:

  • 线性—选择该选项可获得最佳性能。

  • 光滑的-选择此选项可生成具有连续一阶导数的连续曲线。

有关插值算法的更多信息,请参见PS查阅表(1D)块引用页。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为与温度有关的动摩擦系数与温度和速度有关的动摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

当输入值超出参数列表中指定的范围时,确定输出值的外推方法:

  • 线性-选择此选项可在外推区域和内插区域边界处生成具有连续一阶导数的曲线。

  • 最近的-选择此选项可产生不高于数据最高点或低于数据最低点的外推。

  • 错误-选择此选项可避免在希望数据在表范围内时进入外推模式。如果输入信号超出表的范围,则模拟停止并产生错误。

有关外推算法的更多信息,请参见PS查阅表(1D)块引用页。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为与温度有关的动摩擦系数与温度和速度有关的动摩擦系数

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

从环或轮毂中心到相应齿中心的距离。平均齿半径决定了环和轮毂齿之间的法向接触力给出了两个组件之间的传递扭矩。该值必须大于零。

环或轮毂的总齿数。这两个部件的齿数相等。该值必须大于等于1。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数而且,在狗离合器设置,转矩传递模型参数设置为带齿隙的动力

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

允许角运动,或发挥,之间的环和轮毂齿啮合离合器配置。该值必须大于零。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数而且,在狗离合器设置,转矩传递模型参数设置为带齿隙的动力

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

轮毂齿与环接触界面处的线性扭转刚度系数。该系数表征了两组齿间接触力的恢复分量。较大的刚度值对应较大的接触力。该值必须大于零。默认值为10 e6N * m / rad

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数而且,在狗离合器设置,转矩传递模型参数设置为带齿隙的动力

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

轮毂轮毂齿与环接触界面处的线性扭转阻尼系数。该系数表征了两组齿间接触力的耗散分量。较大的阻尼值对应着较大的接触过程中的能量耗散。该值必须大于零。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数而且,在狗离合器设置,转矩传递模型参数设置为带齿隙的动力

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

环齿与轮毂齿接触界面处的动摩擦系数。该系数表征了在离合器接合/脱离过程中由于齿齿接触而抵抗换挡连杆运动的耗散力。

换档联动运动时,系数值越大,能量耗散越大。该值必须大于零。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数而且,在狗离合器设置,转矩传递模型参数设置为带齿隙的动力

有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

止动装置

止回力的峰值剪切力。

止动处显示剪切力的区域宽度。

止动件接触面的粘性摩擦系数。该值必须大于或等于零。

动摩擦与止动器峰值剪力的比值。该参数用于设置动摩擦的值。参数必须大于或等于零。

止动件接触面最大动摩擦所需的速度。该参数保证了在运动方向改变时力的连续性,增加了数值模拟的稳定性。该参数必须大于零。默认值为0.05米/秒

改变链接

换挡连杆必须移动的方向以接合离合器。选择包括正位移和负位移。

环和轮毂之间的相对角速度,高于离合器不能啮合。该值针对特定的变速箱或变速器。将数值最小化有助于避免交战期间的高动态影响。该值必须大于零。

环齿和轮毂齿之间沿共同纵向轴的重叠长度,在此之上,离合器可以接合。离合器保持分离,直到齿重叠至少这个长度。该值必须大于零。

牙顶:牙齿基部和牙顶之间的距离环齿和轮毂齿共享相同的高度。完全脱离时的齿高和轮毂间隙决定了换挡机构的最大行程跨度。该值必须大于零。

环和轮毂齿冠之间沿换挡联动平移轴的最大开放间隙。这个间隙对应于完全脱离离合器状态。完全脱离时的齿高和轮毂间隙决定了换挡机构的最大行程跨度。该值必须大于零。

防止换挡连杆超出完全脱离位置的硬止动装置:

  • -完全脱离时硬停。

  • -完全脱离时没有硬停。

狗式离合器环两侧硬挡的刚度。该模型假设环和止水带具有弹性。接触变形与施加的力和接触刚度的倒数成正比。刚度的值必须根据参数指定牙齿重叠接合.过低的刚度会导致变形超过所需的重叠,并引发假接合。该参数必须大于零。

锥体离合器环两侧硬挡的刚度。该模型假设环和止水带具有弹性。接触变形与施加的力和接触刚度的倒数成正比。

狗离合器环和轮毂之间的平移接触阻尼。阻尼的值与冲击后发生振荡的次数成反比。该参数必须大于零。

圆锥离合器环和轮毂之间的平移接触阻尼。阻尼值与冲击后发生振荡的次数成反比。该参数必须大于零。

轮毂与环之间相对平动的粘性摩擦系数。该参数的取值取决于接触面的润滑状态和质量。系数必须大于或等于零。

初始条件

圆锥体和狗式离合器的初始配置:

  • 所有离合器都已解锁-圆锥和狗离合器传递零扭矩之间的环和轮毂轴。

  • 锥形离合器锁定-圆锥离合器传递扭矩环和轮毂轴。

  • 所有离合器锁定-圆锥和狗离合器传递扭矩之间的环和轮毂轴。

连接到狗式离合器的换挡连杆部分的初始位置。参数的值有以下限制:

联动出行方向 狗离合器状态 参数限制
积极换挡联动位移啮合离合器 最初从事 参数必须大于参数的和狗式离合器脱离时环形轮毂间隙而且牙齿重叠接合
最初的 参数必须小于参数的和狗式离合器脱离时环形轮毂间隙而且牙齿重叠接合
负移位联动位移啮合离合器 最初从事 参数的负数必须大于参数的和狗式离合器脱离时环形轮毂间隙而且牙齿重叠接合
最初的 参数的负数必须小于参数的和狗式离合器脱离时环形轮毂间隙而且牙齿重叠接合

连接到圆锥离合器的换挡连杆部分的初始位置。参数的值有以下限制:

联动出行方向 狗离合器状态 参数限制
积极换挡联动位移啮合离合器 最初从事 参数必须大于的值圆锥离合器脱离时环毂间隙
最初的 参数必须小于的值圆锥离合器脱离时环毂间隙
负移位联动位移啮合离合器 最初从事 参数的负数必须大于的值犬形锥体脱离时环形轮毂间隙
最初的 参数的负数必须小于的值犬形锥体脱离时环形轮毂间隙

仿真时间为零时,轮毂与环之间的旋转角度。这个角度决定了环齿和轮毂齿是否能互锁,从而决定离合器是否能啮合。初始偏置角必须满足以下条件:

  • 如果离合器初始状态为脱离,则初始偏移角必须落在该范围内

    180 ° N ϕ 0 + 180 ° N

    在哪里N是出现在环或轮毂的齿数。这两个组件包含相同数量的齿。

  • 如果离合器初始状态为啮合状态,则初始偏置角必须落在该范围内

    δ 2 ϕ 0 + δ 2

    在哪里δ是环和轮毂齿之间的间隙角。

依赖关系

该参数仅在满足以下两个条件时才可见:

  • 锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为固定动摩擦系数与速度有关的动摩擦系数

  • 狗离合器设置,转矩传递模型设置为带齿隙的动力

热的港口

热的港口中,设置才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数.有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

将元件温度改变一度所需的热能。热质量越大,部件对温度变化的抵抗力就越大。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数.有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

模拟开始时的组件温度。初始温度根据您指定的效率矢量改变组件效率,影响开始啮合或摩擦损失。

依赖关系

时,此参数才可见锥形离合器设置,摩擦模型参数设置为温度依赖性摩擦系数依赖于温度和速度的摩擦系数.有关更多信息,请参见同步器块参数依赖项

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扩展功能

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

版本历史

在R2012b中引入