建立一个离合器锁定模式

开放模式

这个例子展示了如何使用仿真软件®模型和模拟旋转离合器系统。金宝app虽然建模一个离合器系统的拓扑变化是困难的,因为系统动力学在拘留所,这个例子展示了如何仿真软件的子系统启用轻松地处理这些问题。金宝app我们说明如何使用离合器的重要仿真软件建模概念创建模拟。金宝app设计者可以将这些概念应用到许多模型与动态强烈的不连续性和约束,可能会改变。

在这个示例中,您使用使子系统构建离合器模型。启用两个子系统模型离合器动力学在锁定或解锁位置。运行仿真后,一个GUI打开。检查任何GUI上的箱子产生的任何选定的变量(和时间)。

分析和物理

离合器系统在这个例子中包括两个板块之间传递扭矩的发动机和传输(参见图1)。有两种截然不同的方式操作:

1)下滑——两个板块有不同的角速度

2)锁住,两个板块一起旋转。

处理这两种模式之间的过渡提供了一个建模的挑战。当系统失去自由度在拘留所,不连续的传输转矩经过步骤。扭矩的大小从摩擦能力支持的最大值的值必须保持系统的两部分以同样的速度旋转。金宝app相反的过渡,分开,同样是具有挑战性的,因为扭矩通过摩擦离合器盘超过容量。

图1:离合器系统,使用统括参数模型分析

变量使用

下面的变量是用于分析和建模。

$$ T_{} = \识别mbox{输入(引擎)转矩;}$$

$$ fn = \ mbox{摩擦板之间的法向力;}$$

$$ I_e I_v = \ mbox{发动机的转动惯量和知道# xA;传输/车辆;}$$

$$ b_e b_v = \ mbox{阻尼率在发动机和变速箱/车辆# xA;离合器的两侧;}$$

$$ \ mu_k \ mu_s = \ mbox{动态和静态摩擦系数;}$$

$$ \ omega_e \ omega_v = \ mbox{角速度的引擎和传动/车辆输入轴;}$$

$$ r_1, r_2 = \ mbox{内外半径的离合器片摩擦# xA;表面;}$$

$$ R = \ mbox{等效净半径;}$$

$$ T_ {cl} = \识别mbox{通过离合器转矩传递;}$$

$$ T_l = \ mbox{离合器摩擦力矩要求保持锁定;}& # xA; $$

方程1

耦合系统的状态方程推导如下:

$$ & # xA; I_e \点{\ω}_e = T_{}中识别-b_e \ omega_e -T_ {cl} & # xA; $$

$$ & # xA; I_v \点{\ω}_v = T_ {cl}识别b_v \ omega_v& # xA; $$

方程2

离合器是一个函数的最大转矩的大小、摩擦特性、应用和法向力。

$$ (T_f) _ {\ mbox{马克斯}}= \ int \ int_{} \压裂{r \乘以F_f}{一}da # xA; = \压裂{fn \μ}{\π(r_2 ^ 2-r_1 ^ 2)} \ int ^ {r_2} _ {r_1} \ int ^{2 \π}_ {0}r ^ 2 & # xA;博士d \θ# xA; = \压裂{2}{3}r fn \μ# xA; $$

$$ R = \压裂{_2-r R ^ 3 ^ 3 _1} {R ^ 2 _2-r ^ 2 _1} $$

方程3

离合器下滑时,模型使用动态摩擦系数和满负荷,反对滑动的方向。

$$ T_ {fmaxk} = \识别裂缝分析{2}{3}R fn \ mu_k $$

$$ $ T_ {cl} =识别胡志明市(\ omega_e - \ omega_v) T_ {fmaxk} $ $识别$

在胡志明市表示符号函数。

方程4

当离合器被锁定后,发动机和变速器输入轴的角速度相同,和系统转矩作用于惯性组合为一个单元。因此,我们结合微分方程(方程1)到一个锁定的状态方程。

$$ \ omega_e = \ omega_v =ω\ $$

$$ (I_e + I_v) \点{\ω}= T_{} -识别(b_e + b_v) \ω$$

方程5

解决方程等式1和4,离合器的扭矩传输而锁定:

$$ T_ {cl} = T_f = \识别裂缝分析{I_v T_{} -识别(I_v b_e-I_e b_v) \ω}{I_v + I_e} $$

方程6

因此,离合器依然存在锁,除非的大小特遣部队超过了静摩擦容量,Tfmaxs。

$$ T_ {fmaxs} = \识别裂缝分析{2}{3}R fn \ mu_s $$

图2中的状态图描述了离合器的整体行为。

图2:一个状态图描述摩擦模式过渡

建模

有两种方法来解决这种类型的问题:

1)计算离合器转矩传递,并直接使用这个值在模型中。

2)使用两个不同的动态模型并在它们之间切换在适当的时间。

因为它的整体功能,仿真软件可以模型方法。金宝app在这个例子中,我们描述一个模拟第二种方法。在第二个方法中,切换两种动态模型必须小心,以确保执行的初始化状态新模型匹配状态值立即切换前。但是,无论哪种方法,仿真软件便于准确模拟因其识别能金宝app力的精确时刻锁定和滑动发生之间的转换。

离合器系统使用使子系统的仿真模型,在仿真软件一个特别有用的功能。金宝app仿真可以使用一个子系统在离合器下滑,另一个是锁着的。仿真软件模型的图如图3所示。金宝app

打开模型和仿真运行

当模型是开放的,仿真运行,点击运行。

注意:如果您正在使用MATLAB的帮助,您可以执行代码的示例页面代码和按F9通过选择。你也可以选择代码> >单击右键选择“评估选择”。

图3:离合器的顶层图模型

注意:MATLAB模型记录相关数据结构称为工作区sldemo_clutch_output。信号信息记录,请参阅为日志配置一个信号。

“解锁”子系统

双击“解锁”子系统在模型窗口中打开它。这个子系统模型双方的离合器,摩擦力矩耦合。它是在积分器建造块计算发动机和车辆速度(见图4),模型使用增益,乘法,和求和块计算速度衍生品(加速度)从美国和发动机扭矩的子系统的输入,锡离合器的能力,Tfmaxk。

图4:“解锁”子系统

启用子系统,如“解锁”,功能其他几个值得注意的特点。“启用”块顶部的图在图4中,定义了模型作为一个子系统启用。创建一个使子系统,我们一起组织块和其他子系统。然后我们插入一个“让”的块模型库的连接。金宝app这意味着:

上出现一个使输入子系统,由脉冲状符号标识上使用“启用”块本身。

子系统执行时,才允许输入信号是大于零的。

在这个例子中,“解锁”子系统执行只有当监管系统逻辑决定了它应该启用。

还有另一个重要的考虑因素在使用系统时,可以启用或禁用。模拟系统启用时,必须重新启动集成商开始模拟从正确的角度。在这种情况下,双方的离合器正以同样的速度现在解锁。“解锁”子系统,一直处于休眠状态,需要初始化系统集成商速度,为了保持速度连续的。

模拟使用的从“块通信状态的锁定速度的初始条件输入两个集成商。每个“从”块代表一个看不见的本身和“Goto”块之间的联系系统中其他地方。“Goto”块连接到国家港口的集成商,模型可以使用这些州其他地方的系统没有显式地在连接线路图。

“锁定”子系统

打开“锁定”子系统模型中通过双击窗口。这是另一个使离合器的子系统模型(参见图5)。它使用一个国家代表发动机和车辆的速度。计算加速度的函数和输入转矩速度。在“解锁”的情况下,“从”块提供了积分器初始条件和一块“Goto”广播用其他模型的状态。虽然模拟,“锁”或“解锁”子系统是活跃的。只要控制发生变化,美国是两者之间巧妙地移交。

图5:“锁定”子系统

——“摩擦模式逻辑”子系统

的摩擦模式逻辑子系统(如图6)计算静态和动摩擦与适当的摩擦系数()按照下列公式:

$$ T_ {fmax} = \识别裂缝分析{2}{3}R fn \μ$$

打开“摩擦模式逻辑”子系统模型中通过双击窗口。

图6:的摩擦模式逻辑子系统

——其他组件

剩下的块计算所需的扭矩禁售方程(5),并实现在图2中描述的逻辑。一个关键元素是位于“锁定期检测”子系统内部的摩擦模式逻辑子系统。这是仿真软件打穿越的块,精金宝app确定位的即时离合器滑动达到零。这地方模式过渡在正确的时刻。

——系统输入

系统的输入是正常的,Fn发动机扭矩,锡。这些模型中表示为一个矩阵表工作区。输入是绘制在图7中。你可以想象不同的信号通过检查相应的盒子放在离合器演示信号的GUI。

图7:系统输入:法向力和发动机扭矩

结果

下面的参数值是用来显示仿真。这些并不代表物理量对应一个实际系统,而是促进有意义的基线的例子。

$$ I_e = 1公斤\ cdot m ^ 2 $$

$$ I_v = 5公斤\ cdot m ^ 2 $$

$ $ b_e = 2 Nm / rad /秒$ $

$ $ b_v = 1 Nm / rad /秒$ $

$$ $ $ $ \ mu_k = 1$

$$ \ mu_s = 1.5 $$

$ $ $ $ R = 1米

对于上面所示的输入,系统速度表现如下图8所示。仿真始于解锁模式,与最初的发动机转速耀斑车辆加速其较大的惯性。大约在t = 4秒速度在一起并保持锁定,表明离合器能力足以传递扭矩。在t = 5秒一样,发动机扭矩开始减少,摩擦盘上的法向力。因此,滑动发生在发病t = 6.25秒所表示的分离发动机和车辆的速度。