Устройство для моделирования механической передачи

 

Изобретение относится к области аналого-вычислительной техники и предназначено для использования в тренажерах транспортных средств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем воспроизведения влияния синхронизаторов на работу коробки передач. УстроУ1ство содержит суммирующие интеграторм, исполнительный блок, усилитель, схему сравнения-, инверторы, коммутаторы, блок вьщеления модуля, датчик напряжения фрикциона, ограничители напряжения , мостовые выпрямители, сумматоры , датчики положения рычага переключения передач, элемент ИЛИ, резисторы и диоды. 1 ил. с S ю Сгв 4 сл ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 06 С 7 64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMVITET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3876150/24-24 (22) 27.03.85 (46) 30.08.86. Бюл . Ф 32 (72) А.А. Бельке и В.В. Баранов (53) .681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1061124, кл. G 06 G !7/64, 1981 °

Авторское свидетельство СССР

Р 1091192, кл. G 06 G 17/64, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕЦАЧИ (57) Изобретение относится к области аналого-вычислительной техники и

„„ЯО„„1254515 А 1 предназначено для использования в тренажерах транспортных средств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем воспроизведения влияния синхронизаторов на работу коробки передач. Устройство содержит суммирующие интеграторы, исполнительный блок, усилитель, схему сравнения, инверторы, коммутаторы, блок выделения модуля, датчик напряжения фрикциона, ограничители напряжения, мостовые выпрямители, сумматоры, датчики положения рычага переключения передач, элемент ИЛИ, резисторы и диоды. 1 ил.

1 12

Изобретение относится к аналоговычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств.

Цель изобретения — расширение функциональнь1х возможностей устройства путем воспроизведения влияния синхронизаторов на работу коробки передач.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый суммирующий интегратор 1, исполнительный блок 2, усилитель 3, схему 4 сравнения, первый инвертор 5, пятый коммутатор 6, блок 7 выделения модуля напряжения, второй суммирующий интегратор 8, датчик 9 напряжения фрик циона, второй ограничитель 10 напряжения, первый ограничитель 11 напряжения„ шестой суммирующий интегратор

12, второй мостовой выпрямитель 13, четвертый суммирующий интегратор 14, второй коммутатор 15, первый сумматор 16, третий коммутатор 17, пятый суммирующий интегратор 18, второй инвертор 19, первый датчик 20 положения рычага переключения передач, элемент ИЛИ 21, четвертый коммутатор 22, второй датчик 23 положения рычага переключения передач, второй сумматор 24, третий суммирующий интегратор 25, первый мостовой выпрямитель 26, первый коммутатор 27, резисторы 28 и диоды 29.

Устройство работает следующим образом.

При нейтральном положении механизма переключения передач ни одна из передач не включена. Кинематически связанные с механизмом переключения передач первый и второй датчики 20 и 23 переключения передач отключены.

Поскольку сигналы управления от датчиков 20 и 23 на управляющие входы коммутаторов 15, 17, 22 и 27 не поданы, коммутационные цепи последних разорваны.

Если на вход интегратора 1 подать напряжение U, пропорциональное м„ крутящему моменту, приложенному к выходному валу коробки, па выходе интегратора 1 появляется напряжение П, пропорциональное оборотам

1 входного вала коробки передач. Постоянная времени интегратора 1 определяет момент инерции вращающихся масс, находящихся в постоянном зацеплении с входным валом и приведен54515 о ных к нему. Это напряжение поступает через коммутатор б на вход интегратора 8.

Интегратор 8 формирует напряжение

U „, пропорциональное моменту упругих сил, возникающих в результате деформации вращающихся масс и входного вала коробки передач. Постоянная времени интегратора 8 определяет податливость деформируемых частей входного вала и вращающихся масс, находящихся с ним в постоянном зацеплении. Это напряжение поступает на вход ограничителя 11, а с его выхода — на вход суммирующего интегратора 14.

Огранчитель 11 и датчик 9 напряжения фрикциона моделируют работу фрикциона. Величина напряжения на

2п управляющих входах ограничителя 11 определяет состояние фрикциона. При максимальном напряжении с датчика 9 ограничитель полностью открыт. Это соответствует замкнутому фрикциону

25 и передаче через ограничитель 11 напряжения без ограничения по амплитуде. При уменьшении напряжения на датчике 9 напряжение на ограничивающих входах ограничителя 11 уменьшается, ограничиваются и напряжения, проходящие через него. Если напряжение на датчике 9 равно О, напряжение, проходящее через ограничитель 11, ограничивается до О. Такое

35 состояние соответствует режиму разомкнутого фрикциона.

При замкнутом фрикционе напряжение

Б„„ формирует на выходе суммирующе"9 го интегратора 14 напряжение U, 2

40 пропорциональное ведущим частям коробки передач, находящихся в постоянном зацеплении, а постоянная времени интегратора 14 определяет их момент инерции. Это напряжение подается на вход суммирующего интегратора

18, на выходе которого формируется напряжение U, пропорциональное моменту упругих связей ведущих частей коробки передач, находящихся в постоянном зацеплении. Постоянная времени интегратора 18 определяет податливость деформируемых ведущих частей коробки передач.

Через мостовой выпрямитель 13 от источника разнополярного напряжения

I на интегратор 14 подается напряжение, пропорциональное моменту сопротивления диссипативных сил ведущих частей коробки передач. Причем это напряже3 12545 ние за счет мостового выпрямителя 13 всегда противоположно по знаку У т.е. оно всегда является тормозным г для интегратора 14.

В режиме включенной передачи в датчике 23 положения рычага переключения передач, состоящем из группы выключателей, включен выключатель соответствующей передачи, например первый. Сигналом с этого выключате- 10 ля замыкаются соответствующие коммутационные пары коммутаторов 17 и 22, подключая соответствующие входы суммирующего интегратора 18 и сумматора 22. 15

Напряжение с выхода интегратора

18 через замкнутую пару коммутатора

22 подается на соответствующий вход сумматора 24, коэффициент передачи данного сумматора по каждому входу 20 определяет передаточное число коробки передач по моменту.

На выходе сумматора 24 формируется напряжение, пропорциональное

iN, которое затем подается на со- 25 ут ответствующий вход суммирующего интегратора 25. На выходе последнего появляется напряжение U<, пропорз циональное оборотам выходного вала корооки передач и ведомым частям коробки передач, а постоянная времени интегратора 25 определяет их момент инерции.

На другой вход интегратора 25 через мостовой выпрямитель 26 с источ35 ника разнополярного напряжения подается напряжение, пропорциональное моменту сопротивления диссипативных сил ведомых частей коробки передач. Причем это напряжение за счет мостового выпрямителя всегда противоположно по знаку напряжению iM<, т.е. оно всегда является тормозным для интегратора 25.

Напряжение U, через замкнутую

Я пару коммутатора 17 поступает на соответствующий вход суммирующего интегратора 18. Масштабирующий резистор по каждому входу интегратора

18 определяет передаточное число ко- 50 робки передач, т.е. iw

При достижении равенства U> =iU

2 процесс разгона прекращается и наступает установившийся режим.

В режиме заднего хода устройство работает так же, как и в режиме передач, переднего хода, с тем отличием, что напряжение выхода интеграто15 ра 1 с помощью коммутатора 6 подключается к интегратору 8 через инвертор 5. В результате напряжение на выходе интегратора 25 становится про тивоположным по знаку напряжению при включении передач переднего хода.

При переходе с нижней передачи на высшую и наоборот включение передач происходит через синхронизаторы передач. Это связано с тем, что ведущие части коробки передач с включаемой шестерней и ведомые части коробки передач с ведомым валом вращаются < разными угловыми скоростями.

Синхронизаторы позволяют уравнять обороты ведущих и ведомых частей Iccробки передач при включении соответствующей передачи и тем самь»м пред— отвратить превышение допустимых оборотов двигателя и допустимых механических нагрузок в коробке передач.

Выравнивание оборотов ведущих и ведомых частей коробки передач происходит за счет силы трения, возн.»кающей при подсоединении синхронизатора к шестерне включенной передачи, вращающихся с разными угловыми скоростями. Как только обороты включаемой шестерни и синхронизатора, жестко связанного с выходным валом коробки передач выравняются, сила трения-скольжения прекращает свое действие и происходит жесткое сцепление шестерни включаемой передачи с выходным валом коробки передач.

Моделирование работы синхронизаторов производится следующим образом.

На механизме переключения передач установлены выключатели первого датчика 20 положения рычага переключения передач, которые включаются в начале хода рычага при включении соответстьующих передач.

Пусть, например, нужно переключиться с нижней передачи на высшую: с первой на вторую. Водитель сбрасывает "газ", выжимает педаль фрикциона и выводит рычаг переключения передач из зацепления. При выжатой педали фрикциона напряжение на датчике 9 становится р вным 0 и напряжение на выходе ограничителя 11 ограничивается до О, т.е. происходит расцепление ведущих и вецомых частей фрикциона. Кинематически связанный с рьгчагом переключения передач выключатель выключаемой передачи датчика 23 отключается и размыкает коммутационные сети ксммутаторов 17 и 22.

1254515

20

35

Б

Напряжения, на выходах интеграторов 14 и 25 начинают постоянно уменьшаться, т.е. происходит вращение ведущих и ведомых частей коробки передач по инерции. Торможение осуществляется за счет воздействия диссипативных сил сопротивления с мостовых выпрямителей 13 и 26.

Водитель, выводя рычаг переключения передач из зацепления, вводит его в зацепление следующей передачи. При этом срабатывает механически связанный с этой передачей выключатель датчика 20 положения рычага переключения передач. Сигналом с последнего замыкается соответствующая коммутационная пара включаемой передачи коммутатора 15, и одновременно схема ИЛИ 21 включает коммутатор 27. На вход сумматора 16 подаются напряжения U и U, соответственно прот 5 порциональные оборотам ведущих и ведомых частей коробки передач.

Поскольку водитель переключает передачу с нижней на высшую, шестерня включаемой передачи (последняя находится н постоянном зацеплении с ведущими частями коробки передач) вращается быстрее, чем ведомые части и связанный с ними выходной вал коробки передач.

Между конусом включаемой передачи и конусом синхронизатора возникает разность оборотов, т.е. на выходе сумматора 16 формируется напряжение, пропорциональное разнице угловых скоростей включаемой шестерни и конуса синхронизатора. 3ro напряжение поступает на вход интегратора 12, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное силе тренияскольжения, возникающей между конусами включаемой шестерни и синхронизатора.

Одновременно это напряжение поступает на вход блока 7 выделения модуля. На выходе последнего независимо от полярности входных сигналов формируется сигнал одной полярности.

С выхода блока 7 выделения модуля напряжение одной полярности подается на вход сравнивающего устройства

4, представляющего собой нуль-орган.

Сравнивающее устройство срабатывает, и на его выходе появляется сигнал, который усиливается усилителем 3 и поступает на вход исполнительного блока 2.

Ь

Исполнительный блок 2, выполняемый в виде, например, электромагнита, срабатывает, и е1 о якорь при включении препятствует дальнейшему передвижению рычага переключения передач.

Напряжение, пропорциональное силе трения-скольжения и ограниченное ограничителем 10 до определенного уров. ня, поступает одновременно на соответствующие входы интеграторов 14 и

25. Поскольку ведущие части коробки передач вращаются быстрее, напряжение, приходящее на вход интегратора

14, разряжает его, т.е. происходит торможение ведущих частей коробки передач и вместе с ними включаемой шестерни.

Напряжение, приходящее на вход интегратора 25, заряжает его, и происходит процесс разгона ведомых частей и вместе с ними выходного вала коробки передач.

Процесс разряда интегратора 14 и заряда интегратора 25 происходит до тех пор, пока напряжение на выходе сумматора 16 не станет равным О, т.е. происходит процесс выравнивания оборотов ведущих и ведомых частей коробки передач.

В этом случае напряжение на валу блока 7 становится равным О, а сравнивающее устройство 4 через усилитель 3 отключает исполнительный блок 2. Последний разблокировывает рычаг переключения передач, и водитель может передвинуть его до включения выключателя датчика 23 соответствующей передачи (в данном случае второй).

При переходе с высшей передачи на низшую, например с третьей на вторую, процесс аналогичен описанному. На выходе сумматора 16 возникает напряжение, пропорциональное разности оборотов ведущих и ведомых частей коробки передач. Полярность этого напряжения противоположна полярности напряжения, которое образуется при переходе с низшей передачи на высшую.

В этом случае напряжение с выхода интегратора 12 заряжает интегратор

14, раскручивая ведущие части коробки передач и включаемую шестерню, интегратор 25 разряжается, т.е. пр исходит процесс торможения ведомых частей вместе с выходным валом коробки передач.

1254

< >ормула и э обретения

Устройство для моделирования механической передачи, содержащее первый коммутатор, последовательно соединенные схему сравнения, усилитель и исполнительный блок, первый и вто- 35 рой сумматоры, второй коммутатор, первый и второй датчики положения рычага переключения передач, входы которых подключены к источнику постоянного напряжения, третий, четвер- 40 тый и пятый коммутаторы, первый, второй и третий суммирующие интеграторы, первый инвертор, первый ограничитель напряжения, выходы первого датчика положения рычага переклю- 45 чения .передач, подключены к соответствующим управляющим входам второго коммутатора выход которого подключен к соответствующим входам первого сумматора, одноименные управляющие вхо- 50 ды третьего и четвертого коммутаторов соединены и подключены соответственно к выходам второго датчика рычага переключения передач, датчик напряжения Фрикциона, выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами задания уровня ограничения первого ограничителя на7

Пля ускорения процесса переключения с высшей передачи на низшую можно моделировать режим "перегазовки". Он заключается в следующем. Ведущие части коробки при переключении на низшую передачу вращаются медленнее и тормозятся быстрее, поскольку их масса в момент инерции меньше, чем у ведомых частей коробки передач.

Для того, чтобы раскрутить веду10 щие части и включаемую шестерню коробки до оборотов, больших или равных оборотам ведомых частей коробки передач, водитель отпускает педаль фрикциона и нажимает на педаль га15 за". В этом случае ограничитель 11 открывается и на вход интегратора 14 поступает напряжение U„„, которое

М У1 заряжает его, т.е. происходит процесс раскрутки включаемой шестерни до обо20 ротов, равных оборотам ведомых частей коробки передач.

Таким образом, устройство позволяет воспроизводить работу ведомых и ведущих частей коробки передач и более точно моделировать процесс работы механических синхронизаторов при переключении передач.

515 8 пряжения, информационный вход которого подключен к выходу второго суммирующего интегратора, а выход — к первым входам первого суммирующего интегратора, второй вход которого является входом устройства, выход первого суммирующего интегратора соединен с входом первого инвертора и первым информационным входом пятого коммутатора, второй информационный вход и выход которого соответственно соединены с выходом первого инвертора и первым входом второго суммирующего интегратора, управляющий вход пятого коммутатора соединен с соответствующим выходом второго датчика положения рычага переключения передач, входы второго сумматора подключены соответственно к выходам четвертого коммутатора, а его выход соединен с первым входом третьего суммирующего интегратора, первый мостовой выпрямитель, одна пара противоположных вершин которого соединена с вторым входом и выходом третьего суммирующего интегратора,. выход кОторого соединен с информационными входами третьего коммутатора, другая пара противоположных вершин первого мостового выпрямителя через ограничивающие резисторы подключена к источнику разнополярного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцио- . нальных возможностей путем воспроизведения влияния синхронизаторов на работу коробки передач, оно дополнительно содержит четвертый, пятый и шестой суммирующие интеграторы, элемент ИЛИ, второй инвертор, второй ограничитель напряжения, блок выделения модуля, второй мостовой выпрямитель, первый вход и выход четвертого суммирующего интегратора соединены с противоположными вершинами второго мостового выпрямителя, две другие вершины которого через ограничивающие резисторы подключены к источнику разнополярного напряжения, второй вход четвертого суммирующего интегратора соединен с выходом первого ограничителя напряжения, первый информационный вход пятого суммирующего интегратора соединен с выходом .четвертого суммирующего интегратора, вторым информационным входом второго суммирующего интегратора и информационными входами второго коммутатора, выход второго инвертора подклю12545

Составитель В. Фукалов

Техред И.Попович Корре- тор Е.Сирохман

Редактор А. Огар

Заказ 4723/54 Тираж 671 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 чен к третьему информационному входу четвертого суммирующего интегратора, а вход второго инвертора соегинен с выходом пятого суммирующего интегратора и информационными входами четвертого коммутатора, второй, третий и четвертый информационные входы пятого суммирующего интегратора соединены соответственно с выходами третьего коммутатора, входы элемента ИЛИ iO подключены соответственно к выходам первого датчика положения рычага переключения передач, а выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход 15 которого соединен с соответствующим входом первого .сумматора, а информационный вход первого коммутатора подключен к выходу третьего суммирую15 10 щего интегратора, первый вход и выход шестого суммирующего интегратора соответственно .одключены к выходу и информационному входу второго ограничителя напряжения, управляющие входы которого через ограничивающие резисторы соединены с источником разнополярного напряжения, второй информационный вход шестого суммирующего интегратора подключен к выходу первого сумматора, выход шестого интегратора соединен с третьим информационным входом третьего суммирующего интегратора и четвертым информационным входом четвертого суммирующего интегратора, выход первого сумматора соединен с входом блока выделения модуля, выход которого подключен к входу схемы сравнения.

Устройство для моделирования механической передачи Устройство для моделирования механической передачи Устройство для моделирования механической передачи Устройство для моделирования механической передачи Устройство для моделирования механической передачи Устройство для моделирования механической передачи 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к анало- ,говой вычислительной технике и предназначено для использования при моде лировании систем с муфтами, передаваемый момент у которых является многозначной периодической знакопеременной функцией относительно угла поворота полумуфт

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначенф для использования при моделировании систем с инерционными существенно нелинейными механическими передачами, особенно систем автоматического регулирования с маховичными аккумуляторами энергии

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для моделирования работы двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в тренажерах для обучения водителей транспортных средств

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в исследовательских стендах и в тренажерах для обучения водителей транспортных средств
Наверх