主要内容

谐波传动

基于椭圆齿轮弹性变形的高比减速器

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  • 模拟场景/传动系统/齿轮

  • 谐波传动块

描述

的谐波传动Block代表了一个紧凑的、高比率的减速机制，包含三个关键组件:

  • 应变波发生器

  • 椭圆齿轮

  • 圆齿圈齿轮

谐波驱动是无反冲与高比率的速度降低的设计。这对于需要精确齿轮定位的系统是有利的。基轴转动应变波发生器，它是椭圆形的，周围有轴承。轴承允许应变波发生器在椭圆齿轮内旋转。椭圆齿轮具有柔性，应变波发生器的运动使椭圆齿轮的顶点发生运动。椭圆的这种变形使椭圆齿轮的齿慢慢地爬上圆齿圈齿轮的齿。环形齿轮比椭圆齿轮有更多的齿，以允许这种运动。椭圆齿轮将扭矩传递到输出轴，同时在环形齿轮内旋转。

啮合同时发生在椭圆齿轮的两个顶点。这种设计使啮合齿数加倍，从而增加了传动系统的转矩能力。

两个齿轮之间的内部啮合使椭圆齿轮轴自旋与椭圆应变波发生器相反。

大的减速比产生于接近相等的齿轮齿数。有效齿轮减速比为

r ＝ n E n C − n E ，

地点:

  • r是齿轮减速比。

  • nC是圆齿圈齿轮上的齿数。

  • nE是椭圆齿轮上的齿数。

的简单的齿轮Block为这个块提供了基础。

齿圈旋转

您可以通过设置使圆齿圈旋转环形齿轮转动来在．块暴露端口R，它允许您通过使用机械旋转输入信号来控制环齿轮的旋转运动。

请注意

的环形齿轮转动参数决定如何参数化啮合损失。

当你设置环形齿轮转动来从，该块计算效率使用简单的齿轮块实现。在这种情况下，网格损失的参数化方法与简单的齿轮块。然而，当你选择在时，块通过实现行星齿轮块。在这种情况下，网格损失的参数化方法与行星齿轮块。

热模型

您可以通过启用可选热端口来模拟热流和温度变化的影响。如果需要启用端口，请设置摩擦模型来与温度有关的效率．

变量

使用变量设置以在模拟之前设置块变量的优先级和初始目标值。有关更多信息，请参见设置块变量的优先级和初始目标．

港口

保护

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与基轴和应变波发生器相关联的机械转动保存口。

当你设置环形齿轮转动来在，此端口对应port年代的行星齿轮块。这是太阳装备。

与从动轴和柔性花键相关联的机械旋转保存端口。

当你设置环形齿轮转动来在，此端口对应portR的行星齿轮块。这是环形齿轮。

与圆形样条相关联的机械旋转保存端口。

当你设置环形齿轮转动来在，此端口对应portC的行星齿轮块。这是运载装置。

依赖关系

若要启用此端口，请设置环形齿轮转动来在．

与传热有关的保温端口。

依赖关系

若要启用此端口，请设置摩擦模型要么与温度有关的效率或温度和负载相关的效率．

参数

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主要

选项模拟环齿轮旋转。将此参数设置为在暴露端口R．

从椭圆齿轮周长向外突出的齿总数。该参数的值应略小于圆齿圈上的齿数。两颗牙的默认差异是常见的。两个齿轮齿数的比值定义了基轴和从动轴的相对角速度。

从环形齿轮周长向内突出的齿数。该参数的值应略大于椭圆齿轮上的齿数。两颗牙的默认差异是常见的。两个齿轮齿数的比值定义了基轴和从动轴的相对角速度。

啮合的损失

若要启用这些参数，请设置环形齿轮转动来从．

选项包括摩擦啮合损失:

  • 无啮合损耗-适用于HIL仿真—阻塞忽略啮合损耗。

  • 持续的效率-您可以指定在整个模拟过程中保持恒定的组件效率。

  • Load-dependent效率-该块通过可变效率因子减少扭矩传递。这个因子在范围内0 <η＜ 1并随转矩负载而变化。

  • 与温度有关的效率—块决定了从输入端到端口的转矩传递效率H．这个因子在范围内0 <η≤1并且与负载无关。

  • 温度和负载相关的效率-该块通过取决于温度和负载的可变效率因子来减少扭矩传递。这个因子在范围内0 <η＜ 1并随转矩负载而变化。

依赖关系

若要启用该参数，请设置环形齿轮转动来从．

转矩传递效率(η)之间的基础和从动轴。该参数与啮合功率损失成反比。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来持续的效率．

从动轴功率的绝对值以上，充分的效率因素是有效的。双曲正切函数平滑效率因子从零时，在休息到功率阈值的全部效率值。

作为指导原则，功率阈值应低于模拟过程中传输的预期功率。较高的值可能会导致区块低估效率损失。但是，非常低的值可能会增加模拟的计算成本。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来持续的效率．

净扭矩(τ闲置)在怠速模式下作用于输入轴，例如，当传递到输出轴的扭矩为零时。对于非零值，怠速模式下输入的功率由于啮合损耗而完全耗散。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来Load-dependent效率．

输出扭矩(τF)，将负载相关的效率归一化。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来Load-dependent效率．

转矩传递效率(η)在公称输出转矩处。更大的效率值对应更大的扭矩传递之间的输入和输出轴。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来Load-dependent效率．

从动轴角速度绝对值，高于此值时，全效率因子生效(ωF)．在此值以下，双曲正切函数将效率因子平滑为1，将静止时的效率损失降低为零。

在模拟过程中，角速度阈值应低于预期角速度。较高的值可能会导致区块低估效率损失。但是，非常低的值可能会增加模拟的计算成本。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来Load-dependent效率．

用于构造效率查找表的温度数组。数组值必须从左到右递增。温度阵列必须与温度相关模型中的效率阵列相同大小。数组的大小必须与效率数组中。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型是:

  • 与温度有关的效率

  • 温度和负载相关的效率

用于构建与温度相关的效率模型的一维温度效率查找表的效率数组。数组元素是温度下的效率温度数组中。两个数组的大小必须相同。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型是:

  • 与温度有关的效率

  • 温度和负载相关的效率

从动轴功率的绝对值以上，充分的效率因素是有效的。双曲正切函数平滑效率因子在静止时为零，在功率阈值时由温度-效率查找表提供的值之间。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来与温度有关的效率．

椭圆齿轮负载阵列，用于构建温度和负载相关效率模型的二维温度-负载-效率查找表。数组值必须从左到右递增。负载阵列必须与效率矩阵的单列相同大小。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来温度和负载相关的效率．

用于构建二维温度-负载-效率查找表的组件效率矩阵。矩阵元素是在温度下的效率温度数组中的负载椭圆齿轮载荷数组中。

元素的行数必须与元素的行数相同温度数组中。列的数目必须与元素的数目相同椭圆齿轮载荷数组中。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来温度和负载相关的效率．

从动轴角速度的绝对值以上，充分的效率因素是有效的。在此值以下，双曲正切函数将效率因子平滑为1，将静止时的效率损失降低为零。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来温度和负载相关的效率．

若要启用这些参数，请设置环形齿轮转动来在．

块体摩擦模型:

  • 无啮合损耗-适用于HIL仿真-齿轮啮合理想。

  • 持续的效率-通过恒定的效率降低了齿轮对之间的扭矩传递，η，以致于0 <η≤1．

  • 与温度有关的效率-齿轮对之间的转矩传递是通过基于温度的表查找来定义的。

转矩传递效率的矢量，其中第一个元素表示应变波发生器和椭圆齿轮之间的关系，第二个元素表示椭圆齿轮和圆环齿轮之间的关系。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来持续的效率．

用于构建一维温度效率查找表的温度向量。向量元素必须从左到右递增。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来与温度有关的效率．

输出与输入功率比的矢量，描述从应变波发生器到椭圆齿轮的功率流。该块使用这些值构建一个一维温度效率查找表。

每个元素都是一个效率，它与系统中的温度有关温度向量。向量的长度必须等于向量的长度温度向量。向量中的每个元素必须在(0,1]范围内。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来与温度有关的效率．

输出与输入功率比的矢量，描述从椭圆齿轮到柔性齿轮的功率流。该块使用这些值构建一个一维温度效率查找表。

每个元素都是一个效率，它与系统中的温度有关温度向量。向量的长度必须等于向量的长度温度向量。向量中的每个元素必须在(0,1]范围内。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来与温度有关的效率．

功率阈值向量，在此之上，所有效率因子都适用。按应变波发生器-圆齿轮，椭圆齿轮-圆齿轮的顺序输入阈值。在这些值以下，双曲正切函数平滑效率因子。

当你设置摩擦模型来持续的效率，该块在无功率传输时将效率损失降为零。当你设置摩擦模型来与温度有关的效率，该块平滑效率因子在静止时为零，在功率阈值时由温度效率查找表提供的值之间。

依赖关系

若要启用该参数，请设置摩擦模型来持续的效率或与温度有关的效率．

粘性损失

两元阵列与粘性摩擦系数在基础和从动轴的影响。默认数组对应于零粘性损失。

惯性

若要启用这些参数，请设置环形齿轮转动来在．

选项包括惯性由于环齿轮旋转在您的模拟。

选项包括惯性由于环齿轮运动在您的模拟。

依赖关系

若要启用该参数，请设置惯性来在．

热的港口

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。

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。

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R2014a中引入

另请参阅

Simscape块

主题