Схема карданной передачи: Карданная передача и ведущие мосты

Содержание

Карданная передача автомобиля – назначение, виды и схемы

  Автомобильная карданная передача нужна для передачи специального крутящего момента между автовалами, которые расположены под определенным углом. В машине карданная передача является элементом автомобильной трансмиссии и самого рулевого управления.
 Карданная передача объединяет определенные элементы трансмиссионной системы:

 — автодвигатель и КПП;

 — КПП и раздаточная коробка;

 — КПП и главная передача;

 — автомобильная раздаточная коробка и главная передача;

 — сам дифференциал и ведущие колеса автомобиля.

 Самым главным элементом карданной передачи будет карданный шарнир. Типы карданных передач бывают разные:
карданная передача (КП) с шарниром неравных угловых скоростей;

КП с шарниром равных угловых скоростей;

КП с полукарданным упругим шарниром;

КП с полукарданным жестким шарниром.


 Стоит заметить, что автомобильная карданная передача с полукарданным  шарниром на машинах не применяется, по причине того, что ненадежна и не соответствует технологии.

 Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей
 Данная передача имеет определенное название – карданная передача. Водители называют ее еще кардан. Данный тип передачи используется часто на авто с задним приводом и машинах с полным приводом.

 Сама схема карданной передачи

 Шарнир неравных угловых скоростей соединяет две вилки, установленных под углом 80-90° друг к другу, крестовину и специальные элементы. Крестовина оборачивается в игольчатых подшипниках, установленных в вилках. Подшипники не обслуживаются, пластичная смазка изначально используется при сборке и в момент использования не переменчива.

 Оличительностью шарнира неравных угловых скоростей есть непростая (циклическая) передача самого крутящего момента, т. е. за 1 оборот ведомый вал 2 раза отстает и 2 раза перегоняет ведущий вал. Для компенсирования неровности переворачивания в карданной передаче используется не менее 2х шарниров, по 1 с каждой стороны карданного вала. Причем сами вилки разных шарниров расположены в единой плоскости.
 В автомобильной карданной передаче от того расстояния, на которое дается сам крутящий момент, используется 1 или 2 карданных вала. При двухвальной схеме первый вал называется промежуточный, второй – заднего карданного вала. Само место объединения валов фиксируется через промежуточную опору. Опора устанавливается к самому кузову автомобиля.
 Соединяется карданная передача с многими элементами автотрансмиссии через фланцы, муфты и другие крепежные изделия.
 Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей
 Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей используют в авто с приводом передним для объединения дифференциала и самой ступицы ведущего колеса.

 Карданная передача данного типа включает 2 шарнира равных угловых скоростей, объединенных приводным валом. Близкий к КПП (дифференциалу) шарнир называется внутренний, другой – внешний.

 Карданный шарнир равных угловых скоростей передает передачу крутящего момента от ведущего к ведомому валу с одинаковой угловой скоростью, вне зависимости от угла наклона валов. Самым используемым в автотрансмиссии  машины с передним приводом — это шариковый шарнир равных угловых скоростей.

 Схема шарнира равных угловых скоростей
 Сам корпус по сути сферический. Внутри корпуса располагается специальная обойма. В корпусе и обойме выполнены канавки, по которым движутся спецшарики. Такая конструкция передает равную передачу крутящего момента от ведомого вала к ведущему под изменяющимся углом. Сепаратор держит шарики в специальном положении. Для защиты шарнира от плохих факторов внешней среды (кислорода, самой воды, пыли и грязи) на ШРУС используют специальный чехол от грязи – «пыльник».


  При производстве в шарнир равных угловых скоростей используется спецсмазка, изготовленная на основе дисульфида молибдена.
 Карданная передача с полукарданным упругим шарниром
 Полукарданный упругий шарнир делает передачу крутящего момента между 2мя валами, расположенными под маленьким углом, за счет деформации упругого звена.
 Схема полукарданного упругого шарнира
 Если у вас возникли вопросы — обратитесь к специалистам «АВТОмаркет Интерком».

Карданная передача — Энциклопедия журнала «За рулем»

Карданная передача:
1 — эластичная муфта;
2 — болт крепления эластичной муфты к фланцу;
3 — крестовина;
4 — сальник;
5 — стопорное кольцо;
6 — подшипник крестовины;
7 — гайка;
8 — фланец эластичной муфты;
9 — сальник;
10 — обойма сальника;
11 — кронштейн безопасности;
12 — болт крепления кронштейна к промежуточной опоре;
13 — передний карданный вал;
14 — кронштейн промежуточной опоры;
15 — промежуточная опора;
16 — вилка переднего карданного вала;
17 — задний карданный вал;
18 — вилка заднего карданного вала;
19 — фланец ведущей шестерни главной передачи;
20 — гайка;
21 — болт крепления вилки

В трансмиссиях автомобилей карданные передачи применяются для передачи моментов между валами, оси которых не лежат на одной прямой и изменяют свое положение в пространстве.

В общем случае, карданная передача состоит из карданных валов, карданных шарни ров, промежуточных опор и соединительных устройств.
По компоновке карданные передачи классифицируются на закрытые и открытые.
Закрытая карданная передача размещается внутри трубы. Труба может воспринимать силы и реакции, возникающие на ведущем мосту, и служить направляющим элементом подвески. В такой карданной передаче применяется только один шарнир, а неравномерность вращения карданного вала компенсируется его упругостью. Известны конструкции, в которых роль карданного вала выполняет торсион (упругий вал небольшого диаметра), при этом карданные шарниры отсутствуют.

Конструкция промежуточной опоры:
1 — вилка;
2 — упругая подушка;
3 — подшипник промежуточной опоры

Открытая передача не имеет трубы, и реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами. Карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и компенсирующее звено, так как расстояние между соединенными агрегатами в процессе движения изменяется.

На длиннобазных автомобилях применяют карданную передачу, состоящую из двух валов. Этим исключается возможность совпадения критической угловой скорости вала с эксплуатационной. Уменьшение длины вала повышает его критическую частоту вращения, которая должна как минимум в 1,5 раза превышать максимально возможную при эксплуатации. Конструкция карданной передачи с двумя валами требует применения промежуточной опоры одного из валов, подшипник которой для компенсации возможного осевого перемещения силового агрегата на раме или кузове установлен в эластичном кольце.

все началось задолго до изобретения автомобиля- Статьи на kardanvalservis.ru

Способ соединения элементов карданной передачи позволяет компенсировать угловые и осевые перемещения компонентов относительно друг друга. И эта технология появилась задолго до изобретения именно карданной передачи.

Начать стоит с древних времен

Появление карданного вала связывают с именем итальянского математика, философа и инженера Джероламо Кардано, жившего в ХVI веке. Он детально

 
описал и даже сделал схему кардана и его использования для передачи крутящего момента. Однако, с нуля, этот ученый рассматриваемый тип передачи не изобретал. Принципы, на которых построена работа кардана, использовались и до него. При рассмотрении истории карданного вала нужно начать с «карданова подвеса».

Принцип его работы заключается в использовании концентрических колец, которые могут перемещаться относительно друг друга, сохраняя равновесие предмета, расположенного в центе.

Подобные конструкции использовались многими:

  • Еще боле 2000 лет назад в Китае использовали специальный подвес для масляной лампы. Он позволял держать лампу в вертикальном положении, независимо от положения всей конструкции, и не давал ей перевернуться.
  • Похожую конструкцию описывал и Филон Византийский, живший в III веке до н. э. Только она создавалась не для свечи, а чтобы исключить проливание чернильницы.
  •  
  • Древнегреческие и индийские мореплаватели использовали подобные конструкции в качестве подставок для компаса.
  • Некоторые источники говорят о том, что вал, работающий по схожему принципу, использовался в карете императора Великой Римской Империи. С его помощью обеспечивалась плавность хода.

В общем, однозначно определить, кому именно принадлежит это изобретение, нельзя.

История после трудов Джероламо Кардано

Описав принципы использования кардана для передачи крутящего момента, этот ученый запустил «новый виток» в развитии рассматриваемого механизма. После этого карданные передачи стали использоваться в различных целях. А с появлением автомобилей, они пришли и в эту сферу.

Стремительное развитие и распространение карданной передачи происходило в XX веке. В 20-х годах французский инженер Ж. Грегуар провел исследования на предмет возможности применения в ней ШРУсов. И уже в 30-х годах это поставили на поток: Citroen активно использовала сдвоенные шарниры в своих авто.
Довольно важным моментом из новейшей истории кардана можно назвать появление композитных валов (они, хоть не очень широко, но используются сегодня). Опять же, сказать точно, кому это изобретение принадлежит, не получится. Но можно полагать, что одними из первопроходцев в этом являются Д.Д. Мунгалов, А.М. Закржевксий и Ю.М. Тарнопольский. Еще в 80-х годах прошлого века они зарегистрировали патент SU 1677386 А1 на вал из композитного материала. Можно предположить, что их наработки сыграли важную роль в появлении новой разновидности кардана.


Назад

Карданная передача.


Карданная передача




Общие сведения о карданных передачах

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента от одного агрегата к другому в случае, когда оси их валов не совпадают и могут менять свое расположение, а также при значительном удалении одного агрегата от другого. В некоторых технических источниках информации вместо термина «карданная передача» употребляется термин «промежуточная передача».

Свое название карданная передача получила от имени итальянского математика, инженера, философа, медика и астролога Джероламо Кардано (1501-1576). В отдельных источниках Кардано считается изобретателем карданного вала, по крайней мере, он первым подробно описал конструкцию и работу этого механизма.
Тем не менее, по утверждению других источников, механизм аналогичный карданному валу был известен задолго до Д. Кардано, и упоминался ещё великим Леонардо да Винчи. Сейчас сложно спорить об авторстве изобретения, однако одно бесспорно — Д. Кардано был первым, кто подробно описал устройство карданного вала в технической литературе.
В среде технических специалистов, механиков и водителей карданную передачу обычно называют карданный вал или просто — кардан. Карданные валы с шарнирами равных угловых скоростей чаще называют ШРУСами, а их шарниры — «гранатами».

Характерным примером применения карданной передачи является силовое соединение коробки передач с ведущим мостом автомобиля (рис. 2). Так как мост связан с несущей системой (рамой) через упругие элементы подвески, при движении автомобиля он может перемещаться относительно рамы в вертикальном направлении, тогда как коробка передач закреплена на раме неподвижно.
Кроме того, при вертикальном перемещении моста относительно рамы (и, соответственно, коробки передач), расстояние между соединяемыми агрегатами постоянно изменяется. В таких условиях жесткое соединение агрегатов невозможно.

С помощью карданной передачи осуществляется подвод крутящего момента от коробки перемены передач (КПП) или раздаточной коробки к ведущим мостам, к ведущим управляемым колесам, а также к механизмам дополнительного оборудования автомобиля.
На некоторых автомобилях с помощью карданной передачи осуществляется связь рулевого колеса с рулевым механизмом. Особенно удобна такая конструкция рулевого привода для автомобилей с откидной кабиной, позволяющая без каких-либо манипуляций с рулевой колонкой поднимать кабину для доступа к двигателю и его системам.

***

Классификация карданных передач

Карданные передачи, устанавливаемые между элементами (агрегатами) трансмиссии, называются основными, а карданные передачи, передающие крутящий момент каким-либо другим агрегатам или дополнительному оборудованию, называются вспомогательными.

В зависимости от числа валов привода ведущих колес различают одноприводную карданную передачу и многоприводную (рис. 1 ).

Если карданная передача располагается внутри какого-либо защитного элемента, например кожуха или балки моста, то она называется закрытой. Большинство карданных передач привода ведущих мостов не имеет специальной защиты и являются открытыми.



Карданная передача (рис. 2) состоит из карданных валов 2, карданных шарниров 1 и шлицевого компенсирующего соединения 4, которое обеспечивает изменение длины карданного вала при изменении расстояния между соединяемыми агрегатами.
С целью уменьшения длины валов на некоторых автомобилях применяется составная карданная передача, состоящая из двух валов. В этом случае один из валов передачи устанавливается на поддерживающей промежуточной опоре (опора кардана — рис. 2,б поз. 3).

Наиболее ответственными элементами карданных передач являются карданные шарниры. Они обеспечивают передачу крутящего момента между валами, оси которых пересекаются под углом. Относительный угол наклона валов карданной передачи, в зависимости от конструкции шарниров, может достигать 45˚.

По кинематике карданные шарниры делятся на две группы – шарниры неравных угловых скоростей и шарниры равных угловых скоростей (рис. 3).

На некоторых автомобилях применяются упругие полукарданные шарниры для передачи крутящего момента между валами, расположенными под небольшим углом, например, упругая муфта Гуибо (Guibo).
Муфта Гуибо представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, к которому вулканизацией прикреплены металлические вкладыши. С двух сторон к муфте посредством вкладышей крепятся фланцы ведущего и ведомого валов. На иллюстрации в верхней части страницы муфта Гуибо изображена между карданными валами.
Муфта Гуибо применяется чаще всего в дополнение к шарнирной карданной передаче. Иногда такой тип промежуточных передач относят к эластичным соединениям, представляющим отдельную классификационную группу.

Дальнейшая классификация карданных передач связана с конструкцией шарниров равных угловых скоростей, которые в настоящее время очень разнообразны по устройству и инженерным решениям, и продолжают совершенствоваться.

***

Карданные передачи с шарнирами неравных угловых скоростей


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Принцип работы карданного вала, конструкция, неполадки

Не все знают, что такое кардан в конструкции автомобиля. Кардан, он же карданный вал — это звено в цепи передачи крутящего момента от коробки переключения скоростей к редуктору моста.

Конструкцию кардана не меняют десятки лет, потому как это наиболее простая и надежная конструкция. Любой автомобиль с полным приводом имеет кардан.

 

Конструкция и принцип работы кардана

Кардан может быть односекционным, двух, трех и более. Габаритные размеры карданного вала, естественно, тоже разные, для одних марок и моделей авто они очень маленькие, для других огромные.

Карданный вал состоит из:
  • вал;
  • две крестовины;
  • скользящая вилка;
  • резиновые уплотнения;
  • фланец;
  • подвесной подшипник;
  • могут быть добавлены некоторые элементы, в зависимости от вида кардана.

Если кардан односекционный, то он состоит из одной центральной части и сопряженных с ней деталей.

Функционирует кардан за счет шарнирных механизмов, соединения крестовины с ведомой и ведущей вилкой.

 

Крестовина

Крестовина обеспечивает вращение сопряженных деталей с изменяющимся углом относительно друг друга. При угле вращения от 0 до 20 градусов достигается наивысший КПД. Если этот угол больше, то карданный вал начинает вибрировать, а крестовина изнашиваться.

 

Раздвижное шлицевое соединение

Это соединение обеспечивает работоспособность и устойчивость во время движения по неровным дорогам. Так как коробка передач (КПП) или раздаточная коробка жестко сидят в кузове автомобиля, а редуктор моста сидит на подвеске машины, то расстояния между ними изменяются. Поэтому карданный вал, который соединяет коробку и редуктор, должен изменяться в длине. Это обеспечивается за счет шлицев и пазов.

 

Подвесной подшипник

Подвесной подшипника карданного вала — это опора составного вала, который держит его, но дает вращаться. Крепления подшипника крепятся к кузову автомобиля. Сколько секций содержится в карданном вале, столько и подвесных подшипников должно быть.

 

Неполадки, поломки кардана

Не часто, но встречается, что карданный вал стучит. Такие стуки могут возникать во время резкого старта, при переключении скоростей.

Причины появления шума:
  1. Ослабли болты крепления фланцев и соединительной муфты коробки передач.
  2. Увеличенный зазор в раздвижном шлицевом соединении.
  3. Большой зазор в подшипниках крестовины.

 

Причины вибрации карданного вала при движении:
  • вал деформировался;
  • кардан установлен не по меткам;
  • валы разбалансированы;
  • изношена втулка фланца промежуточной муфты или кольца центрирующего вторичного вала коробки передач;
  • подвесной подшипник имеет увеличенный зазор;
  • ослабли болтовые соединения поперечной опоры;
  • большой зазор в игольчатых подшипниках крестовинах;
  • ослабли крепления соединения вилки;
  • отсутствие смазки в шлицах вала.
Почему вытекает смазка

Соединения, имеющие смазку, уплотнения, часто разгерметизируются и происходит вытекание смазывающего вещества (Литол-24 и т.д.).

Причин всего две:

  1. Изношен сальник шлицевого соединения.
  2. Изношен сальник подшипников крестовин.

Если слышен хруст в области карданного вала, то рекомендуется доехать до ближайшего сервиса и провести диагностику, или проделать это своими руками.

Как устранить причины неполадок кардана:
  1. Постучать по резьбовым соединениям, проверить, если ослабли, сделать протяжку.
  2. Если большой люфт в шлицевом соединении, то вал надо разобрать, посмотреть, скорее всего его придется менять.
  3. При большой зазоре крестовины, ее заменить.
  4. Деформированные детали карданного вала заменить или заменить в сборе.
  5. Если карданный вал был установлен не по меткам, разобрать, установить по меткам.
  6. Если есть биение вала, надо проверить его на изогнутость. Снять, покрутить. Конечно, для этого нужен специальный стенд, который покажет, согнулся вал или нет, но и на глаз видно бывает, вал ровный или нет.
  7. Заменить сальники, если течет смазка.

 

Видео

Принцип работы карданного вала автомобиля.

Как заменить крестовину на ВАЗ 2101-2107.

Подвесной подшипник и крестовина. Замена.

 

Автор публикации

15 Комментарии: 25Публикации: 324Регистрация: 04-03-2016

Сборка карданной передачи Классика


Руководство по ремонту и эксплуатации — Трансмиссия ВАЗ-2101 — ВАЗ-2107 — Сборка карданной передачи
Сборка карданной передачи

Детали переднего карданного вала

1 – эластичная муфта;
2 – центрирующая втулка;
3 – фланец эластичной муфты;
4 – сальник;
5 – обойма сальника;
6 – карданный вал;
7 – пылеотражатель;
8 – подшипник;
9 – стопорное кольцо;
10 – гайка;
11 – вилка карданного шарнира;
12 – пылеотражатель;
13 – упругая опора.


Сборка карданного шарнира

1 – вилка карданного шарнира;
2 – стопорное кольцо;
3 – корпус подшипника;
4 – сальник;
5 – шип крестовины;
6 – игла подшипника;
7 – калибр 41.8734.4092;
А, В, С, D – лепестки щупа, имеющие толщину 1,53; 1,56; 1,59; 1,62

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

1. Карданные валы собирайте в последовательности, обратной разборке, с учетом следующих указаний:
– на шлицевые соединения нанесите смазку ФИОЛ-1;
– при соединении деталей совместите метки, нанесенные на разъемные детали перед разборкой;
– после сборки шлицевого соединения, прижимая сальник на 0,3–0,5 мм осевой нагрузкой, обожмите обойму на проточке вилки;
– гайку крепления вилки переднего карданного вала затяните динамометрическим ключом и зачеканьте.

2. При сборке промежуточной опоры запрессуйте подшипник оправкой (1 – оправка А.70045, 2 – подшипник, 3 – упругая опора) и установите в проточке опоры стопорное пружинное кольцо.

3. Наденьте на задний конец переднего карданного вала пылеотражатель 7 (см. рис. Детали переднего карданного вала).

4. Оправкой (1 – оправка А.74035, 2 – упругая опора; 3 – задняя часть переднего карданного вала) запрессуйте опору с подшипником и наденьте второй пылеотражатель 12 (см. рис. Детали переднего карданного вала), напрессуйте на вал вилку 11 переднего карданного вала и закрепите ее гайкой, как указано выше.

5. Сборку карданного шарнира проводите в следующем порядке. Удалив старую загустевшую смазку, заполните полости в шипах крестовины и смажьте внутреннюю поверхность корпусов подшипников смазкой ФИОЛ-2У (0,4–0,6 г на каждый подшипник). Шипы крестовины смажьте тонким слоем, чтобы не образовалась воздушная подушка при сборке. Вставьте шипы крестовины в вилку.

6. Наденьте корпуса подшипников с иглами на шипы крестовины и запрессуйте в отверстия вилки усилием 7840 Н (800 кгс). Установите на прежние места, согласно меткам, стопорные кольца в проточках вилки. Затем проверьте осевой свободный ход крестовины, который должен быть 0,01–0,04 мм. Если свободный ход больше указанного, замените одно стопорное кольцо меньшей толщины на кольцо большей толщины.

7. При замене деталей карданного шарнира подбирайте стопорные кольца калибром 41.7834.4092, который имеет четыре лепестка разной толщины (1,53 мм; 1,56 мм; 1,59 мм; 1,62 мм). Для этого, установите стопорное кольцо 2 (см. рис. Сборка карданного шарнира) толщиной 1,56 мм.

8. При запрессовке подшипников, когда крестовина упирается в корпус подшипника (в этом случае зазоров нет), мерным щупом определите расстояние между корпусом подшипника и торцом кольцевой канавки. В зависимости от замеренного расстояния, с учетом осевого зазора, равного 0,01–0,04 мм, вставьте второе стопорное кольцо соответствующей толщины.

Предупреждение
Стопорные кольца поставляются в запасные части пяти размеров (по толщине, мм), каждый из которых имеет определенный цвет: 1,50 – неокрашенный; 1,53 – темно-коричневый; 1,56 – синий; 1,59 – черный; 1,62 – желтый.

9. Установив стопорные кольца, ударьте по вилкам молотком с пластмассовым бойком. Под действием удара и упруго сжатых сальников, зазор между донышком подшипника и стопорным кольцом выбивается, и появляются зазоры между корпусами подшипников и торцами шипов крестовины. После сборки проверьте легкость проворачивания вилок шарниров и балансировку карданной передачи.

Цитата

степеней свободы трансмиссии — MATLAB и Simulink

О степенях свободы и ограничениях силовой передачи

Определение вращательных степеней свободы (DoF) важно для построения и анализ трансмиссии, особенно сложной системы с множеством ограничений и внешние срабатывания. Simulink ® представляет DoF трансмиссии и другие системные переменные Simscape ™ как состояний среди всех состояний модель, включая чистые состояния Simulink.

В этом разделе объясняется, как определять DoF трансмиссии, обрабатывать ограничения и извлекать истинные или независимых степеней свободы из всей трансмиссии диаграмма.

Определите степени свободы

в Simscape Модель Driveline ™, механические движения могут быть вращательными или поступательными: движение вокруг или вдоль одной оси. Самый простой способ определить кардан градусов свободы (DoF) от угловой или линейной скорости.DoF представляет собой отдельную угловую или линейную скорость. Каждый DoF отвечает на крутящие моменты и силы, действующие на инерции и массы, составляющие трансмиссию. Интегрирование уравнений движения Ньютона определяет угловые и линейные движения. Механические DoF — это свойства вращающейся инерции и перемещающихся масс. это тем не менее, согласованно и проще идентифицировать один Simscape DoF трансмиссии как ось трансмиссии с ее связанными инерциями и массами.

Чтобы определить и подсчитать степень свободы в трансмиссии, посмотрите на Simscape Схема трансмиссии, начиная с ее механических соединительных линий, прежде чем учитывая его блоки. Блоки трансмиссии изменяют DoF, представленные соединением линии:

  • Создание крутящих моментов и сил, которые действуют относительно между трансмиссией оси

  • Добавление ограничений между осями трансмиссии

  • Приложение внешних крутящих моментов, сил и движений

Основные правила соединительных линий и портов см. в разделе Построение модели трансмиссии.

Определение фундаментальных степеней свободы

Основной единицей движения трансмиссии является глубина резкости, представленная непрерывным механическая соединительная линия. Такие линии представляют собой идеализированные безмассовые и идеально жесткие оси карданного вала.

Представлены инерционными блоками, тела вращения с инерциями жестко закреплены чтобы вращаться вместе со своими осями. Представлены блоками Mass, переводящими тела с массы жестко прикреплены к своим осям и перемещаются по ним.Одно соединение линия или набор разветвленных соединительных линий представляет собой вращательную или поступательное движение и должно быть связано либо с вращательным, либо с поступательным движением. порты.

Оси трансмиссии как фундаментальные степени свободы — механические порты

Соединительная линия, закрепленная портами физических сетевых соединителей, представляет собой идеализированную ось трансмиссии. Линия подключения обеспечивает ограничение вращения двух связанных компонентов трансмиссии или переводить с той же угловой или линейной скоростью соответственно.

Вы измеряете угловую или линейную скорость оси с помощью датчика идеального вращательного движения или идеальное поступательное движение Блок датчиков.

Определение относительных и абсолютных углов и положений. Относительный угол или положение иногда необходимо для внутреннего вычисления создаваемые крутящие моменты или силы между парами осей (см. Определение связанных степеней свободы). Чтобы определить относительный угол или положение, блок датчика движения объединяет относительные угловые или линейные скорость пары осей и прибавляет результат к начальному относительному угол или положение, указанное в диалоговом окне блока.

Вы можете определить абсолютный угол поворота или положение перемещения для одна ось, когда вы измеряете его движение с помощью датчика движения, подключая другой порт физического подключения датчика к механическому ротационному Справочный или механический перевод Справка. Датчик определяет абсолютный угол или положение по интегрирования скорости оси и добавление абсолютного опорного угла или положение, указанное в диалоговом окне датчика движения.

Вращение инерции и перемещение масс, прикрепленных к осям трансмиссии

Вы не можете подвергать соединительную линию трансмиссии, как таковую, воздействию каких-либо сил, потому что ему не хватает инерции или массы. Другой базовый элемент для построения Функционирующая модель трансмиссии представляет собой один или несколько блоков инерции, один или несколько Массовые блоки или и то, и другое. В реальной механической системе вращающиеся (или скользящие) тела обладают как инерцией (или массой), так и степенями свободы.

Вы прикрепляете инерции и массы к механическим соединительным линиям, разветвляя линий. Прикрепленные инерции или массы подвержены любому крутящему моменту или силе передается по соединительной линии. Линия подключения накладывает ограничение, что все, что прикреплено к одной линии, должно вращаться или скользить с той же скоростью.

Правила и ограничения ветвления оси привода

Можно разветвлять соединительные линии.Вы можете подключить конец любой ветви соединительная линия трансмиссии только к соединительному порту механического предохранителя. Набор неразрывных, разветвленных соединительных линий представляет собой одиночный DoF.

Разветвленные соединительные линии и ограничения угловой скорости

Определение связанных степеней свободы

Можно соединить две независимые оси карданной передачи, представляющие две независимые степеней свободы (DoFs) внутренним динамическим элементом .А динамический элемент создает крутящий момент или силу из относительного угла, положения или движение двух осей. Этот крутящий момент или сила действует между двумя осями, которые остаются независимые DoF, и которые передают крутящий момент или силу своим соответствующим прикрепленные инерции или массы.

Динамические элементы — создание внутреннего крутящего момента и силы

Помимо шестерен, большая часть Simscape Блоки библиотеки трансмиссии являются динамическими элементами, как и механические вращательные и поступательные блоки библиотеки Simscape Foundation.Эти блоки создают внутренний крутящий момент и силы. На блоке с двумя механическими портами сохранения один крутящий момент или сила прикладывается с положительным знаком к одной оси и отрицательным знаком к другой ось. На этом рисунке крутящий момент приложен к стержню и в противоположную сторону. корпус-оси Торсионной Пружины-Демпфера.

На блоках с более чем двумя отверстиями для механического сохранения суммарный крутящий момент или силы, входящие и выходящие из блока, по-прежнему равны нулю, но крутящий момент или сила распределяется между портами более сложным образом, который зависит от трансмиссия динамика.

Муфта и подобные ей элементы — условные соединения

Муфта или подобный муфте элемент — это условное или динамическое ограничение .

Если разблокировано, муфта соединяет две оси трансмиссии и может наложить относительную крутящий момент между ними, оставляя две оси независимыми. Разблокированное сцепление либо не задействован, не создавая никакого крутящего момента; или вовлечены, внушая кинетические трение как функция относительной скорости двух соединенных топоры.

Если муфта блокируется и применяет только статическое трение между двумя соединенными оси, две оси больше не независимы. Вместо этого они действуют как единый ось, вращающаяся с той же скоростью. См. Определение ограниченных степеней свободы.

Несколько других блоков, похожих на муфты, также имеют кулон блокировки и разблокировки. трение:

Определить ограниченные степени свободы

Определенные элементы трансмиссии соединяют оси трансмиссии таким образом, что исключают их свобода передвижения самостоятельно.Такие элементы накладывают ограничения на движения подключенные оси. Ограниченная ось больше не независима от других осей и не учитывается в общей сумме чистых или независимых движений трансмиссии. Такие ограничения удаляют независимые степени свободы (DoFs) из системы.

Не все ограничения независимы. Замыкание разветвленных соединительных линий в петли делает некоторые ограничения внутри циклов избыточными.Количество эффективных или независимых ограничений — это количество ограничений, возникающих из блоков, за вычетом количество независимых замкнутых контуров подключения трансмиссии.

За исключением муфт и подобных сцеплению элементов, ограничения трансмиссии безусловных или статических ограничений; то есть неизменным по сравнению с симуляцией.

Блокировка карданной Ось

Подключение линии подключения к трансмиссии Механический вращательной Reference или механический перевод Контрольный блок останавливает движение соответствующей трансмиссии ось.Он не может двигаться, а его угловая или линейная скорость ограничена. ноль во время моделирования. Такая ось не имеет связанной независимой глубины резкости.

Блокировка двух осей трансмиссии вместе с помощью муфты или элемента, подобного сцеплению

Пока действуют условия блокировки, заблокированная муфта или подобный сцеплению элемент ограничивает две соединенные оси трансмиссии вращаться или скользить все вместе. Две оси остаются разными, но только одна представляет независимый DoF.Другой зависим.

Даже если он продолжает применять кинетическое трение между осями, разблокированный сцепление или подобный сцеплению элемент больше не налагает ограничения. Вместо этого он действует как динамический элемент. См. Раздел Определение связанных степеней свободы.

Соединение осей карданной передачи с зубчатыми колесами

Зубчатая муфта между двумя или более осями карданной передачи уменьшает независимую DoFs трансмиссии путем наложения ограничений. Природа этих ограничений зависит от снаряжения, которое вы используете.Зубчатые передачи с двумя соединенными осями накладывают одну такое ограничение и уменьшите две оси до единой независимой глубины резкости.

Многоосевые шестерни накладывают более одного ограничения. Например, планетарная передача накладывает два ограничения на три оси, уменьшая оси до одной независимой глубины резкости. (Это количество не включает четвертую, внутреннюю глубину резкости, планетарное колесо, который не связан с осью с механическим портом.)

Замкнутые циклы, эффективные ограничения и согласованность ограничений

Фактическое количество ограничений для определения количества DoF — это количество эффективных или независимых ограничений. Когда соединительные линии образуют замкнутые контуры, будьте особенно внимательны при подсчете ограничений в трансмиссии диаграмма. Наличие замкнутых контуров на схеме снижает эффективную количество ограничений путем отрисовки некоторых ограничений избыточными:

N constr = N bconstr N петля

петля
N constr Количество независимых ограничений
N 9015 9015 9015 блоков Количество независимых петель

Вы можете надежно подсчитать количество независимых петель, посчитав основные петли.Фундаментальные петли не имеют под петель. Вы можете отследить основной цикл только с одним путем. Считая только основные петли, вы Избегайте перерасчета перекрывающихся петель.

Например, на этой диаграмме два независимых контура.

На этой схеме вы можете нарисовать три петли: две внутренние петли, левую и правую, и внешний цикл. Внешний цикл охватывает оба внутренних цикла.

На этой схеме два независимых контура, потому что только два фундаментальный.Внешний цикл не принципиален.

Согласованность ограничений. Пока все скорости, ограниченные точками ветвления линии, равны по всему циклу замкнутый цикл лишает одно из ограничений содержится в нем. (См. Правила и ограничения ветвления оси привода.) Скорости не соединенные напрямую линиями, также должны быть согласованными, если, например, они передаются через шестерни.

Если скорости по замкнутому контуру не могут быть согласованы, трансмиссия перенапрягается и не может двигаться.

Активизация, определение и завершение степеней свободы

Вы можете использовать Simscape Трансмиссия и связанные с ней блоки только с одним портом соединителя трансмиссии для начала или завершения физической линии соединения. Завершение соединительной линии ограничивает глубину резкости.

К таким блокам относятся:

Эти блоки не обязательно завершают линию соединения, но вместо этого могут быть разветвлены. линия связи.

Направленность степеней свободы

Соединительные линии трансмиссии не имеют собственной направленности. Направление движение и поток крутящего момента определяются динамикой трансмиссии при моделировании модель.

Влияние срабатывания крутящего момента и усилия на степени свободы

Подключение идеального источника крутящего момента или идеального источника силы к соединительная линия трансмиссии добавляет крутящий момент или усилие, заданное физическим входной сигнал на эту ось трансмиссии.Такое срабатывание не влияет на количество степеней свободы системы. Оси карданного вала передают крутящий момент и усилия на свои Подключил Инерции и Массы. Трансмиссия может свободно реагировать на эти навязанные крутящие моменты или силы. Движение моделируется путем интеграции трансмиссии ускорения (в результате приложенных крутящих моментов и сил) для получения скорости трансмиссии.

Влияние срабатывания движения на степени свободы

Подключение источника идеальной угловой скорости или Идеальная скорость перевода Источник оси трансмиссии лишает эту ось свободу реагировать на крутящие моменты или силы.Вместо этого он определяет движение оси во время моделирование с входного срабатывания физического сигнала. В отличие от срабатывания крутящего момента, срабатывание движения удаляет независимую глубину резкости из системы.

Для получения дополнительной информации о приводе трансмиссии с крутящими моментами, усилиями и движения, см. Активация трансмиссии.

Модель трансмиссии

— MATLAB и Simulink

Что представляет модель

Модель sdl_transmission_4spd_crcr имитирует полную трансмиссия.Этот пример поможет вам понять, как моделировать компоненты трансмиссии с помощью Simscape ™ Блоки Driveline ™, соедините их в реалистичную модель, используйте блоки Simulink ® и различные подсистемы в моделировании трансмиссии, а также моделируйте и изменить модель трансмиссии.

Этот механизм трансмиссии является частью целого транспортного средства без двигателя или муфты двигатель-трансмиссия и без дифференциала и колеса в сборе. Модель включает в себя приводной крутящий момент, приводной и ведомый валы, четырехступенчатый трансмиссия и тормозная муфта.

Полную модель автомобиля, в которой используется эта трансмиссия, см. sdl_car пример модели и полная модель автомобиля.

Что демонстрирует модель

Модель sdl_transmission_4spd_crcr содержит трансмиссию, которая принимает крутящий момент. Система трансмиссии передает этот крутящий момент и связанное угловое движение от входного или приводного вала к выходному или ведомому валу через передачу.Модель включает CR-CR (несущее кольцо-несущее кольцо) подсистема четырехступенчатой ​​трансмиссии, основанная на двух передачах и четырех сцеплениях. (The пример не использует передачу заднего хода в трансмиссии CR-CR.) Вы можете установить передача до четырех различных комбинаций передач, что позволяет использовать четыре различных эффективных отношения крутящего момента и угловой скорости. Пятое сцепление вне коробки передач действует как тормоз на ведомом валу.

Подсистема передачи иллюстрирует важную особенность конструкции передачи, Схема сцепления .Чтобы полностью включить трансмиссию, с четырьмя сцеплениями и двумя планетарными передачами, требует блокировки двух сцеплений и два других разблокируются в любое время. (Муфта заднего хода трансмиссии не применимо здесь.) Выбор двух муфт для блокировки определяет эффективную передаточное число через трансмиссию. График сцепления — это соотношение, показанное на таблица заблокированных и свободных муфт, соответствующих различным настройкам передач.Если все четыре сцепления разблокированы, коробка передач находится в нейтральном положении. Если сцепления выключен, крутящий момент или движение вообще не передаются через передача инфекции.

Схема сцепления для 4-скоростной трансмиссии CR-CR

6 Подсистема управления сцеплением Блок Variant Subsystem управляет переключением передач трансмиссии.Этот блок, названный Clutch Control, содержит два дочерних блока подсистемы, которые обеспечить разные режимы управления сцеплением или вариантов :

  • Руководство — Ручное переключение муфт трансмиссии.

  • Запрограммировано — автоматическое переключение муфт трансмиссии согласно запрограммированному графику сцепления.

Во время моделирования один вариант становится активным, а другой — нет.В выбор активного варианта определяет, какая дочерняя подсистема управляет передачей изменения. По умолчанию активен запрограммированный вариант, и переключения передач следуют запрограммированный график сцепления. Чтобы переключать передачи вручную во время моделирования, измените активный вариант — Ручной.

Открыть пример модели передачи CR-CR

Чтобы открыть пример модели передачи CR-CR, в командной строке MATLAB ® , введите

 sdl_transmission_4spd_crcr 
Модель блок-схемы

Изучите модель и ее структуру.Главное окно модели содержит подсистемы трансмиссии, узла входного вала и узла выходного вала. Каждый узел состоит из оси трансмиссии с приложенными демпфированием и инерцией. крутящие моменты. Каждый приводной вал уравновешивает крутящие моменты, приложенные к его концам, с демпфирующие и инерционные силы. Чистый крутящий момент передается по трансмиссия.

В основной модели также есть тормозная муфта.Когда это сцепление заблокировано, вал замедляется, но не обязательно останавливается. Передачу можно включить при одновременно с тормозом. Если коробка передач включена, сцепление остается разблокирован.

Главное окно модели

Что содержит модель — открытие подсистем

Откройте каждую подсистему.

Подсистема трансмиссии содержит четыре сцепления, две планетарные шестерни и четыре инерции (вращающиеся тела).Игнорируя передачу заднего хода и ее сцепление, это трансмиссия имеет четыре возможных (передних) ступени. Ровно два клатча должны быть заблокированы в любой момент, чтобы передача включалась и чтобы избежать противоречивые ограничения на движения шестерен.

Подсистема 4-скоростной трансмиссии CR-CR

Подсистема варианта управления сцеплением обеспечивает давления, которые блокируют необходимые муфты.По умолчанию контроллер сцепления запрограммирован на переместите трансмиссию через фиксированную последовательность передач, затем разблокируйте все муфты трансмиссии. Эта программа управления позволяет ведомому валу «По инерции» на время, а затем включите и заблокируйте тормозную муфту, чтобы остановите ведомый вал.

Подсистема управления сцеплением

Подсистема Scopes предоставляет блоки Scope для отображения давления муфты и сигналы скорости входного и выходного вала.

Scopes Subsystem

Изменить модель

Вы можете изменить этот пример модели, чтобы изучить другие Simscape Особенности трансмиссии. Здесь вы изменяете и повторно запускаете модель, чтобы исследовать два аспекты его движения.

  • Измерьте эффективное передаточное число трансмиссии CR-CR на каждой передаче настройка, которую он проходит.

  • Измените последовательность передач.

Измерение передаточного числа в состояниях передачи CR-CR

Коробка передач — это набор связанных шестерен.Для конкретной передачи При настройке отношение скорости ведомого (выходного) вала к скорости приводного (входного) равно исправлено. Взаимное передаточное отношение , передаточное число похоже на передаточное число отдельной зубчатой ​​муфты, но в целом передача инфекции.

Передаточное число — это отношение скоростей входного и выходного вала. Добавить и подключите необходимые блоки Simulink, чтобы измерить передаточное число для 4-скоростной CR-CR передача инфекции.

  1. Соберите данные для угловой скорости приводного вала:

    1. Сделайте копию подсистемы датчика S, которая подключен к порту Out подсистемы передачи. Выходной датчик фиксирует угловую скорость ведомый вал.

    2. Подключите новую подсистему датчика к разъему между узел первичного вала и входной порт трансмиссии подсистема.

  2. Чтобы вычислить передаточное число, из браузера библиотеки Simulink, из Simulink > Math Operations Библиотека , добавьте Разделить блок.

  3. Для визуализации передаточного числа добавьте и настройте блок Scope:

    1. Сделайте копию блока осциллографа скорости вала.

    2. Измените имя нового блока области видимости на Drive Коэффициент .

    3. Откройте блок Drive Ratio.

    4. Откройте параметры конфигурации для области.

    5. На вкладке Display установите пределы Y (Минимум) до 0 и пределы Y (Максимум) на номер 6 .

    6. Подключите блок, как показано на рисунке.

    7. Обозначьте входной сигнал блока приводного вала как Передаточное число .

  4. Смоделируйте модель. Посмотрите, как передаточное число изменяется через последовательность пятисекундных состояний параллельно с давлением сцепления и режимы сцепления, пока не дойдет до 20 секунд. Передаточное отношение измерение через 20 секунд не имеет смысла, потому что передача не связан.

    Сразу через 26 секунд скорость ведомого вала падает до нуля, и блок Divide производит предупреждения деления на ноль в командной строке MATLAB.

  5. См. Таблицу «График работы сцепления для 4-ступенчатой ​​коробки передач CR-CR». Проверьте передаточные числа для каждой передачи, 1, 2, 3 и 4, с точки зрения передачи передаточные числа двух планетарных передач в трансмиссии. Обозначить числовые значения этих передаточных чисел для настроек 1, 2, 3 и 4. Затем сравните их со значениями, отображаемыми в Drive Ratio. объем.

    Последовательность передаточных чисел составляет 3, 5/3, 1 и 2/3 соответственно для первый, второй, третий и четвертый интервалы по пять секунд каждый.

Изменение последовательности передач трансмиссии

Когда вы впервые открываете пример sdl_transmission_4spd_crcr , Подсистема варианта управления сцеплением запрограммирована для переключения передач CR-CR настройки 1, 2, 3 и 4 перед отключением. Измените его, чтобы пройти через настройки 1, 2, 3 и 1, затем отключитесь.Четвертая передача требует, чтобы A была свободна, B была заблокирован, C заблокирован, а D свободен. Измените последовательность сигналов давления сцепления. от 15 до 20 секунд, чтобы передача была установлена ​​первой, а не четвертой, передача. На первой передаче требуются муфты, которые заблокированы A и D, и муфты B и C свободны.

  1. Определите состояния сцепления, соответствующие первой передаче. Ссылаться на таблица Схема сцепления для 4-ступенчатой ​​коробки передач CR-CR.

  2. Дважды щелкните подсистему управления сцеплением.

  3. В подсистеме управления сцеплением дважды щелкните Запрограммировано.

  4. В запрограммированной подсистеме дважды щелкните «Давление сцепления». Сигнал окно строителя открывается с сигналами давления сцепления.

  5. В интервале времени 15–20 секунд обновите сигналы муфты с A по D чтобы соответствовать первой передаче. Муфты A и D должны заблокироваться, а муфты B и C должен оставаться свободным.Задайте значение сигнала, равное единице, для блокировки сцепления, ноль чтобы разблокировать его.

    Модифицированное давление в муфте 4-скоростной трансмиссии CR-CR

  6. Запустите моделирование.

    Давления в сцеплении, режимы сцепления и скорости ведомого вала в временной интервал 15–20 секунд теперь соответствует первой передаче. Обратитесь к График передаточного отношения для обновленной модели. Соотношение изменилось с 2/3 (четвертая передача) на 3 (первая передача) соответственно.

Диаграмма Венна — определение, примеры и ресурсы

Такие источники, как Википедия, предоставляют довольно сложное математическое определение диаграммы Венна, пришедшее из мира теории множеств. Однако, когда большинство из нас сталкивается с диаграммами Венна, они используются, чтобы изобразить конкретную простую концепцию: перекрытие между двумя популяциями.

Диаграммы Венна состоят из нескольких перекрывающихся замкнутых кривых. В наиболее распространенных случаях, подобных приведенному выше, это принимает форму двух перекрывающихся кругов.Каждый круг представляет собой определенную популяцию, и тогда диаграмма может визуально представить три отдельные группы: вещи только в популяции A, вещи только в популяции B и вещи, которые принадлежат обеим популяциям.

Диаграммы

Венна являются мощным наглядным пособием, и они в некоторой степени уникальны тем, что их можно использовать для эффективного представления математической величины перекрытия, а также концептуального совпадения идей или других качественных вещей. Приведенные ниже примеры помогают показать некоторые из этих уникальных применений диаграммы Венна.

Диаграмма Мета Венна

Это немного иронично, но демонстрирует, как диаграмму Венна можно использовать, чтобы показать более качественную связь между перекрывающимися концепциями. Это правда, не все круги являются диаграммами и не все диаграммы содержат круги, но диаграммы Венна существуют на пересечении этих элементов.

Наборы: состояния и элементы

На самом деле это отличный пример того, как диаграммы Венна используются в теории множеств.В отличие от некоторых абстрактных концепций, показанных в других примерах, эта диаграмма фактически изображает два конечных набора: сокращения штатов США и символы химических элементов в периодической таблице. Оказывается, 16 из этих, казалось бы, не связанных между собой элементов имеют одно и то же сокращение.

Характеристики

Диаграммы

Венна также можно использовать для обозначения общих и несопоставимых характеристик двух вещей. В этом случае птицы и летучие мыши показаны как по сходству, так и по различию на одном изображении.

Рыночная позиция

На протяжении многих лет многие бренды использовали диаграммы Венна как способ донести свое уникальное ценностное предложение до своего рынка. На приведенной ниже диаграмме был ранний логотип Rap Genius, который изображал его предложение как «Википедия встречает Rap Lyrics встречает Urban Dictionary».

Цилиндр

Диаграмма Венна

Диаграммы

Венна используются не только для выявления небольших наложений. Они также могут быть полезны для демонстрации того, как различаются подмножества в более крупном наборе.«Цилиндрическая диаграмма Венна» ниже дает четкое представление о различных регионах Британских островов и делает это гораздо более кратко, чем можно было бы выразить словами.

Без перекрытия

Диаграммы

Венна также имеют форму неперекрывающихся кругов, хотя эти диаграммы в первую очередь лишают смысла цель диаграммы. Скорее всего, они представлены с целью выразить точку зрения или пошутить, а не продемонстрировать математическую связь.

Много кругов

В качестве последнего примера, диаграммы Венна также могут быть изображены с множеством кругов, создавая пересечения каждой пары кругов вместе с центральной точкой, в которой все круги взаимодействуют. Перемещая положение каждого круга, могут возникать различные перестановки, соответствующие ситуации.

Заключение

Диаграммы Венна — яркий пример того, как математическая конструкция может быть использована для изображения вещей, выходящих далеко за рамки мира чисел и множеств.Они дают нам возможность увидеть сходство разрозненных идей, в то же время позволяя идентифицировать различия в, казалось бы, ничем не примечательных вещах. От поп-культуры до религии, от науки до комедии — они изменили способ нашего мышления и общения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Настройка передачи Состояние сцепления A Состояние сцепления B Состояние сцепления Состояние R Состояние сцепления Передаточное число
1 L F F L F 1 + г o
2 L F L F F 1 + g (1 o + г i )
3 L L F F F 1
4 L F F г i / (1 + г i )
Задний ход F F F F L g i г i