Устройство для моделирования механической передачи

(53) 681.333 (088.8) видетельство СС 06 б 7/64, 1981, етельство СССР й 1981,м,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ, содержащеепервый коммутатор, первый сумматор, источ.ник разнополярного напряжения, последовательно соединенные первый интегросумматор ипервый инвертор, последовательно соединенныевторой интегросумматор и первый ограничительнапряжения, причем выход второго коммутатора подключен к информационному входутретьего коммутатора, выходы которого подключены к входам второго сумматора, выходкоторого соединен с первым информационнымвходом третьего интегросумматора, выход и;второй информационный вход которого под.ключены к одной паре вершин первого мостового выпрямителя, другая пара вершин кото.рого соединена. соответственно с первыми выводами первой пары ограничительных резисторов, выход третьего интегросумматораподключен к информационному входу четвертого коммутатора, управляющие входы тре.тьего и четвертого коммутаторов соединеныс группой выходов датчика положения рычагапереключения передач, первый выход которого подключен к управляющему входу первогокоммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я течто, с целью расширения функциональныхвозможностей за счет моделирования двух.поточной механической передачи с о 1 рим входным валом и двумя выходными, оно дополни тельно содержит мостовые выпрямители, две пары ограничительных резисторов, инверторы, элемент ИЛИ, второй ограничитель напряже. ния, операционные усилители и интегросумматоры, причем выход первого сумматора соединен с первым информационным входом первого интегросумматора, второй информационный вход которого является входом задания крутящего момента устройства, выход первого инвертора подключен к первым информационным входам второго, четвертого и входом пятого интегросумматоров, выход пятого интегросум. матора соединен с первым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к третьему информационному Я входу первого интегросумматора, вторые вы. воды первой пары ограничительных резисторов соединены с выходами первого коммутатора, 1 информационные входы которого подключены к шинам источника разнополярного напряжения, выход второго инвертора соединен с первым управляющим входом первого ограничителя напряжения, второй управляющий вход которого и выход второго инвертора объединены и подключены к входу задания напряжения передаваемого левым бортовым фрикционом устройства, выход первого огранйчителя напря.жения соединен с первым входом первого сумматора и с первым информационным входом шестого интегросумматора, выход и вто-, рой информационнный вход которого подключены к одной паре вершин второго мостового выпрямителя, другая пара вершин которого соединена с первыми выводами ограничительных резисторов второй пары, вторые выводы которых подключены соответственно к входу и выходу третьего инвертора, вход которого является первым входом задания тормозного момента, приложенного к солнечной шестерне механической передачи устройства, выход шестого янтетросумматора соединен с1180932 10 вторым информационным входом второгоинтегросумматора и с первым информацион-ным входом седьмого интегросумматора, выходкоторого подключен к входу первого опера.ционного усилителя, выход которого соединенс третьими информационными входами третьегои шестого интегросумматоров и с первыминформационным входом восьмого интегросумматора, выход которого является первымвыходом устройства и подключен к второмуинформационному входу седьмого интегросумматора, второй информационный вход восьмого интегросумматора соединен с входомзадания внешнего момента, приложенного клевому валу механической передачи устройства,выход четвертого интегросумматора подключенк информационному входу второго ограничителя напряжения, первый управляющий входкоторого соединен с выходом четвертого инвертора, вход. которого является входомзадания напряжения, передаваемого правымбортовым фрикционом устройства,и подключен. к второму управляюшему входу второго ог.раничителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора ис первым информационным входом девятогот.- интегросумматора, вь 7 ход и второй информационный вход которого подключены к однойпаре вершин третьего мостового выпрямителя,другая пара верший которого соединена спервыми выводами ограничительных резисторов третьей пары, вторые выводы которых Изобретение ртносится к аналоговой вычис. лительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств и исследовательских стендах.1 тель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования двухпоточной механической передачи с одним входным валом и двумя выходны.ми.На фиг, 1 представлено устройство для моделирования механической передачи; на фиг. 2 - динамическая схема.Устройство содержит первый сумматор 1, первый интегросумматор 2, первый и второй инверторы 3 и 4, второй и пятый интегросумматоры 5 и 6, четвертый инвертор 7, четвертый интегросумматор 8, первый ограничитель 9 напряжения, четвертый коммутаподключены соответственно к входу и выходу пятого инвертора, вход которого является вторым входом задания тормозного момента, приложенного к солнечной шестерне механической передачи устройства, выход девятого интегросумматора подключен к второму информационному входу четвертогоинтегросумматора и к первому информационному входу десятого интегросумматора, выход которого соединен с входом второгооперационного усилителя, выход которогоподключен к третьему информационному входу девятого интегросумматора, к четвертому информационному входу третьего интегросумматора и к первому информационному входу одиннадцатого интегросумматора,второй информационный вход которого является входом задания внешнего момента, приложенного к правому валу механическойпередачи устройства, выход одиннадцатого интегросумматора соединен с вторым информационным входом десятого интегросумматора и является вторым выходом устройства,третий информационный вход которого подключен к выходу третьего интегросумматора, выход элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторымвыходами датчика положения рычага переключения передач, группа выходов четвертогокоммутатора соединена с группой входовпятого интегросумматора. тор 10, элемент ИЛИ 11, второй коммутатор 12, второй ограничитель 13 напряжения,второй мостовой выпрямитель 14, шестойинтегросумматор 15, третий коммутатор 16,девятый интегросумматор 17, третий мостовой выпрямитель 18, третий йнвертор 19,седьмой интегросумматор 20, датчик 21положения рычага переключения передач, второй сумматор 22, десятый интегросумматор23, пятый инвертор 24, первый и второйоперационные усилители 25 и 26, восьмой итретий интегросумматоры 27 и 28, первый мостовой выпрямитель 29, одиннадцатый интегросуммаюр 30, первый коммутатор 31, ис.точник 32 разнополярного напряжения, вхо.ды 33 - 39 устройства и органичителъные ре-,зисторы 40 - 45.(8) На фиг, 2 введены следующие обоэначения: Я- суммарная податливость междукинематическими точками; 31 - суммар. ный момент инерции, приведенный к ведомым частям главного фрикциона; И - бортовойфрикцион; 1 - передаточное число между 1) кинематическими точками; 3 и Зз - момент инерции, приведенный к солнечным шестерням; ТП - ,тормоз поворота; 34 и Лб - моменты инерции, приведенные соответственно 0 к левому и правому выходным валамр 35 момент инерции, приведенный к эпициклу;1 Л - крутящий момент, действующий на входной вал.Для тех задач, которые предлагаемое уст ройство должно решать в тренажере,динамическая схема имеет вид, представленный на фиг, 2 Механизм имеет один входной и два выходных вала. Управление механизмом осуществляется с помощью двух бортовых 20 фрикционов, двух тормозов поворота, двух остановочных тормозов и рычага переключения передач,Математическая модель движения данной системы имеет вид: 25(1 э М,. Мр М )3- Рь мд 5- а 4 М р 1.5 М р а) (т)6 1МР 1(ЫаЯфа 5 с)5 )Мр8 (-1 ььиьз 511Мр,-М, М 1Сда -(1 ь М ра-М от 1ь В основу построения модели данного 50 устройства положена система приведенных дифференциальных уравнений,Любое дифференциальное уравнение решается интегрированием, поэтому каждое уравнение системы решается с помощью соответствующего интегросумматора, на входы которого подаются напряжения, пропорциональные пере менным величинам, входящим в правую 2 4часть уравнений. На выходе интегросуммато.ров формируется напряжение, пропорциональное величине, стоящей в левой части уравнеУравнения (1),(5),(6),(7),(10) и (11),описывающие движение масс, моделируютсясоответственно интегросумматорами 2, 15, 17,28, 27 и 30. Уравнения: (2) (3) (4) (8) и (9)описывающие, упругие связи, моделируютсясоответственно интегросумматорами 5, 6, 8,20 и 23,Устройство работает следующим образом.Режим нейтрали,В этом случае на третьем выходе датчика21 положения рычага переключения передачпоявляется сигнал, соответствующий логическойединице (на" остальных выходах - логическийноль). Этот сигнал, проходя через элементИЛИ 11 и инвертируясь в нем, отключаеткоммутатор, при этом ключи коммутаторов10, 16 и 31 отключены, так как на остальныхвыходах датчика переключения передачимеется сигнал, соответствующий логическомунулю. Если на вход 33 устройства подать напряжениеОцщпропорциональное крутящему моменту, то на выходе интегросумматора 2 появляется напряжение Оса , пропорциональ; ное угловой скорости вращения вхбйного вала моделируемогомеханизма. Это напря-: жение через инвертор 3 (необходим для согласования по знаку напряжения 0 р а) поступает на первые входы интегросумматоров 5, 6 и 8, моделирующих податливости связей между входом механизма и эпициклом (интегросумматор 28), входом механизма н левой (интегросумматор 15) и правой (интегросум. матор 17) солнечными шестернями, В результате на выходах интегросумматоров 5,6 и 8 появляются напряжения 3 м,Ими и Омэ в про порциональные моментам упругих сил в соответствующих связях, Напряжение Ощ, далее никуда не проходит, так как коммутатор 12 разомкнут. Напряжение "м, (0 ) поступает на вход ограничителя 9(13), который моделирует работу левого (правого) бортового фрикциона. На управляющие входы ограничителя 9(13) подаются разнополяриые напряжения, которые определяют .уровень ограниче. ния ограничителя, моделируя тем самым значение момента, который может передавать фрикцион.Если на вход 34(35) устройства подать напряжение, соответствующее максимальному напряжению, передаваемому бортовым фрикци. оком, то в этом случае на выходе ограничителя 9(13) будет напряжение Ими (Оя,.), пропорциональное моменту, приложенному квалу левой (правой) солнечной шестерни.Напряжение Ом ц, (1 м ) поступает на интег-.росумматор 15 (17) на выходе которого формируется напряжение ОЬс (0 ьз ь, ), пропорциональное угловой скорости вращения солнечной шестерни.Напряжения армс иОм поступают такжесы 1 сьгна первый и второи входы. сумматора 1, навыходе которого формируется напряжение,пропорциональное сумме 11 сц + 0 с 4 Этонапряжение поступает на второй вход интег.росумматора 2, причем оно по знаку противоположно напряжению 0 м в. В результатезаряд интегросумматора 2 замедляется, чтосоответствует увеличению нагрузки на входномвалу при раскручивании моделируемого меха.низма.Напряжение Б и ( Ц ) поступает наинтегросумматор 20(23), на выходе которогопоявляется напряжение И м, (11 м ) пропормциональное упругому моменту, действующемув планетарном ряде, Это напряжение черезусилители 25 и 26, которые служат дляинвертирования и учета передаточного числа 25планетарного ряда, поступает на входы интег.росумматоров 27 и 30 и четвертый и третийвходы интегросумматора 28, На выходе интегросумматоров 27 и 30 формируется напряжение, пропорциональное угловой скорости лево- ЗОго и правого водила, а на выходе интегросумматора 28 - напряжение, пропорциональное угловой скорости эпицикла,Если в этом случае на входы 37 и 38устройства подать хотя бы небольшое напряжение, пропорциональное моменту сопротивления вращения левого и правого водила, тонапряжение на выходе интегросумматоров27 и 30 будет уменьшаться до нуля припропорциональном увеличении напряженияна выходе интегросумматора 28, что соответствует увеличению угловой скорости эпицикла при остановке водил.Это изменение напряжений происходит засчет того, что при установившемся режиме45сумма напряжения на выходах интегросум.маторов 20 и 23 должна быть постоянной,а так как при появлении напряжения, пропорционального моменту сопротивлениявращения левого и правого водила, напряжения на выходах интегросумматоров 27 и 2850уменьшаются то для сохранения указаннойсуммы необходимо увеличение напряженияна выходе интегросумматора 28, Следователь.но, при включенной нейтрали напряженияна первом и втором выходе устройстваравны нулю при наличии напряжения на выходе интегросумматора 28, что соответствуетвращению эпицикла в холостую. Режим включенной первой передачи,При этом режиме в механизме эпициклзатормаживается, и передача мощности происходит только через планетарные ряды. В этомслучае в устройстве замыкается микропереключатель датчика 21 (не показан), соответствующий включению первой передачи. В результатена втором выходе датчика 21 появляетсясигнал логической единицы, который черезэлемент ИЛИ 11 отключает коммутатор 12 ивключает коммутатор 31, с помощью которогбот источника 32 разнополярного напряженияподаются напряжения на мостовой выпрями.тель 29, Последний служит для того, чтобыпредотвратить заряд интегросумматора 28 отнапряжения, пропорционального силе торможения эпицикла. В результате на выходе интегросумматора 28 при включении первой пере-дачи напряжение всегда равно нулю.Если в этом случае на вход 33 устройстваподать напряжение 0 м в, то на выходеинтегросумматора 2 появляется напряжениец цкоторое проходит через инвертор 3,в 1необходимый для согласования напряженияОщ по знаку, затем напряжение Оэ щпоступает на входы интегросумматоров 5, 6и 8. Причем интегросумматор 6 заряжаетсядо напряжения насыщения, далее это напряжение не проходит, так как коммутатор 12 разразомкнут. Формировайие напряжения, пропор.ционального угловой скорости левого (правого)водила на выходах интегросумматоров 27(30) осуществляется так же, как и в первомрежиме. Отличие заключается в том, что навыходное напряжение интегросумматоров 27 и30 не будет оказывать влияние выходноенапряжение интегросумматора 28, пропорциональное угловой скорости эпицикла, так каконо всегда равно нулю. В этом случае крутящий момент передается только через планетарные ряды.Режим включенных передач выше первой.При этом режиме на выходе датчика 21появляется сигнал, соответствующий включениекакой. либо передачи, например второй. В этомслучае замыкается соответствующий ключ коммутаторов 16 и 10, с помощью которых выход интегросумматора б (коммутатор 12замкнут) подключается к соответствующемувходу сумматора 22 и выход интегросумматора 28 соединяется с соответствующим входом интегросумматора 6. Коэффициент передачи по соответствующему входу сумматораопределяет коэффициент передачи основногопотока по моменту, а коэффициент передачипо входу интегросумматора 6 определяет ко-,эффициент передачи основного потка по оборотам. Коммутатор 31 разомкнут.28ется от скорости другой. Это достигается тем,что угловая скорость одного водила изменя.ется по отношению к другому, Это достигаетсятем, что солнечная шестерня отстающегоборта затормаживается. В устройстве этодостигается следующим образом, На вход 38или 39 устройства подается напряжение, пролор.циональное тормозному моменту, приложенномук солнечной шестерне. Это напряжение инвертируется инвертором 19 в результате чего напротивоположные вершины мостового выпрямителя 14 поступает разнополярное напряжение,пропорциональное тормозному моменту, приложенному к солнечной шестерне, поэтому напрефжение на выходе интегросумматора 15 становит.ся равным нулю, Это приводит к уменьшениюсуммы напряжений на входе интегросумматора20 и, как следствие, к снижению напряженияна выходе интегросумматора 27, пропорционального угловой скорости водила,7 18093Если в этом случае на вход 33 устройстваподать напряжение цма, то на выходе интегросумматора 2 формируется напряжение ыа, ко 0торое через инвертор 3 поступает на вход интегросумматора 6, на выходе которого появляется напряжение, пропорциональное упругомумоменту, основного потока, которое черезсумматор поступает на первый вход интегросумматора 28. На выходе последнего формируется напряжение, пропорциональное угловой 10скорости вращения эпицикла. Это напряжениескладывается с напряжением 0 аод, пропорциональным угловой скорости водила и солнечной шестери. На выходе интегросумматора20(23) в результате этого напряжение " водувеличивается пропорционально увеличениюнапряжения на выходе интегросумматора 28,т, е. моделируется тот факт, что при переключении передач в высшую сторону увеличивается угловая скорость вращения левого (пра.ов ого) водила.Режим поворота,Поворот гусеничной машины осуществляетсятогда, когда скорость одной гусеницы отличаТаким образом, предлагаемое устройство моделирует работу механизма передач и поворота гусеничной машины..г 8/49 . Тираж 709 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, писное акаэ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Составитель И. Дубининаедактор Н. Яцола Техред А, Бабинец Корректор Л. Бескид