具有垂直不相交旋转轴的蜗杆与齿轮机构的运动约束
Simscape / Multibody /齿轮和联轴器/齿轮
的蜗轮蜗杆约束块体代表蜗杆和齿轮之间的直角运动约束。底座机架端口标识蜗杆上的连接机架,从动机架端口标识齿轮上的连接机架。旋转轴与连接架重合z相互重合。蜗杆和齿轮以固定的速度比旋转,速度比由齿轮的螺距半径或齿-螺纹比决定。
蜗杆螺纹方向可以遵循右手或左手约定。惯例决定了蜗杆和齿轮的相对旋转方向。右边的约定使蜗杆和齿轮绕各自的z轴在相同的方向旋转。一个左手的约定导致蜗杆和齿轮在相反的方向旋转。
该块仅代表蜗轮系统的运动约束特性。齿轮惯性和几何形状是固体属性,你必须使用固体块指定。齿轮约束模型是理想的。由于库仑和粘滞摩擦齿间的齿隙和齿轮损失被忽略。然而,你可以通过指定节理块中的阻尼系数来模拟节理处的粘性摩擦。
根据蜗杆和齿轮节圆的尺寸参数化齿条和小齿轮的约束。节圆是与蜗杆和齿轮体同心并与螺纹接触点相切的虚圆。音高半径,标记RB
和RF
在图中,是蜗杆和齿轮的半径,如果他们减少到相互接触的摩擦圆柱。
齿轮约束发生在闭合的运动回路中。图中显示了一个简单的蜗轮蜗杆模型的闭环拓扑结构。关节块将蜗杆和齿轮体连接到一个共同的夹具或载体上,定义它们之间的最大自由度。一个蜗轮蜗杆约束块连接蜗杆和齿轮机构,消除了一个自由度,有效耦合蜗杆和齿轮的运动。
该块对齿轮连接架的相对位置和方向施加特殊的限制。这些限制确保齿轮只在适合啮合的距离和角度装配。在模型装配期间,当它第一次尝试将齿轮放置在网格中,但依赖于模型的其余部分来保持齿轮在网格中仿真时,块强制执行限制。
位置的限制
底座与从动架之间的距离z相互重合,d表示为B-F在图中,必须等于齿轮中心之间的距离。
沿着跟随帧的基础和跟随帧原点之间的平移偏移量z设在,表示ΔZF在图中,必须为零。
方向的限制
的z-轴的基础和从动框架必须相互垂直。的z-轴在图中以蓝色表示。
从动机架的叉积z-轴与基础框架z-axis必须是一个从跟随坐标系原点指向基准坐标系的矢量z设在。的z-轴及其叉积向量如图所示。叉乘定义为 .