SU1254515A1 - Устройство дл моделировани механической передачи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области аналого-вычислительной техники и предназначено дл  использовани  в тренажерах транспортных средств. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем воспроизведени  вли ни  синхронизаторов на работу коробки передач. УстроУ1ст- во содержит суммирующие интеграторм, исполнительный блок, усилитель, схему сравнени -, инверторы, коммутаторы, блок вьщелени  модул , датчик напр жени  фрикциона, ограничители напр жени , мостовые выпр мители, сумматоры , датчики положени  рычага переключени  передач, элемент ИЛИ, резисторы и диоды. 1 ил. с S ю Сгв 4 сл ел

Description

Изобретение относитс  к аналого- вычислительной технике и может быть использовано в тренажерах транспортных средств.

Цель изобретени  расширение функциональных возможностей устройства путем воспроизведени  вли ни  синхронизаторов на работу коробки передач.

На чертеже представлена схема предлагае мого устройства.

Устройство содержит первьм суммирующий интегратор 1, исполнительный блок 2, усилитель 3, схему 4 сравнени , первый инвертор 5, п тый коммутатор 6, блок 7 выделени  модул  напр жени , второй суммиру 01ций интегратор 8, датчик 9 напр жени  фрик циоиа, второй ограничитель 10 напр жени , первый ограничитель 11 напр жени , шестой суммирующий интегратор 12, второй мостовой выпр митель 13, четвертьй суммирующий интегратор 14 второй коммутатор 15, первый сумматор 16, третий коммутатор 17, п тый суммирующий интегратор 18, второй инвертор 19, первый датчик 20 пололс ни  рычага переключени  передач, ., элемент ИЛИ 21, четвертый коммутатор 22, второй датчик 23 положени  рычага переключени  передач, второй сумматор 24, третий суммирующий интегратор 25, первый мостовой выпр митель 26, первый .коммутатор 27, резисторы 28 и диоды 29.

Устройство работает следующим образом.

При нейтральном положении механима переключени  передач ни одна из передач не.включена. Кинематически св занные с механизмом переключени  передач первый и второй датчики 20 и 23 переключени  передач отключены

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

Р:СЛИ на вход интегратора 1 подат напр жение U, ,, пропорциональное крут щему моменту, приложенному к выходному валу коробки, па выходе интегратора 1 по вл етс  напр жение и , пропорциональное оборотам входного вала коробки передач. Посто нна  времени интегратора 1 определ ет момент инерции вращающихс  масс, наход щихс  в посто нном зацеплении с входным валом и приведен

5

0

5

0

5

0

5

50

55

ных к нему. Это напр жение поступает через коммутатор 6 на вход интегратора 8,

Интегратор 8 формирует напр жение и„у, пропорциональное моменту упругих сил, возникающих в результате деформации вращающихс  масс и входного вала коробки передач. Посто нна  времени интегратора 8 определ ет податливость деформируемых частей входного вала и вращающихс  масс, наход щихс  с ним в посто нном зацеплении . Это напр жение поступает на вход ограничител  11, ас его выхода - на вход суммирующего интегратора 14.

Огранчитель 11 и датчик 9 напр жени  фрикциона моделируют работу фрикциона. Величина напр жени  на управл ющих входах ограничител  11 определ ет состо ние фрикциона. При максимальном напр жении с датчика 9 ограничитель полностью открыт. Это соответствует замкнутому фрикциону и передаче через ограничитель 11 напр жени  без ограничени  по амплитуде . При уменьшении папр жени  на датчике 9 напр жение на ограничивающих входах ограничител  11 уменьшаетс , ограничиваютс  и напр жени , проход щие через него. Если напр жение на датчике 9 равно О, напр жение , проход щее через ограничитель 11, ограничиваетс  до 0. Такое состо ние соответствует режиму разомкнутого фрикциона.

При замкнутом фрикционе напр жение и,У формирует на выходе суммирующего интегратора 14 напр жение U , пропорциональное ведущим част м коробки передач, наход щихс  в посто нном зацеплении, а посто нна  времени интегратора 14 определ ет их момент инерции. Это напр жение подаетс  на ВХОД суммирующего интегратора 18, на выходе которого формируетс  напр жение U , пропорциональное моменту упругих св зей ведущих частей коробки передач, наход щихс  в посто нном зацеплении. Посто нна  времени интегратора 18 определ ет податливость деформируемых ведущих частей коробки передач.

Через мостовой выпр митель 13 от источника разнопол рного напр жени  на интегратор 14 подаетс  напр жение, пропорциональное моменту сопротивлени  диссипативных сил ведущих частей коробки передач. Причем это напр же3

нне за счет мостового выпр мител  1 всегда противоположно по знаку т.е. оно всегда  вл етс  тормозным дл  интегратора 14.

В режиме включенной передачи в датчике 23 положени  рычага переключени  передач, состо щем и5 группы выключателей, включен выключатель соответствующей передачи, например первый. Сигналом с этого выключате- л  замыкаютс  соответствующие коммутационные пары коммутаторов 17 и 22 подключа  соответствующие входы суммирующего интегратора 18 и сумматора 22.

Напр жение с выхода интегратора 18 через замкнутую пару коммутатора 22 подаетс  на соответствующий вход сумматора 24, коэффиднент передачи данного сумматора по каждому входу определ ет передаточное число коробки передач по моменту.

На выходе сумматора 24 формируетс  напр жение, пропорциональное iMy , которое затем подаетс  на со- ответствующий вход суммирующего интегратора 25. На ;выходе последнего по вл етс  напр жение , пропорциональное оборотам выходного вала коробки передач и ведомым част м ко- робки передач, а посто нна  времени интегратора 25 определ ет их момент инерции.

На другой вход интегратора 25 через мостовой выпр митель 26 с источника разнопол рного напр жени  подаетс  напр жение, пропорциональное моменту сопротивлени  диссипатив- ных сил ведомых частей коробки передач . Причем это напр жение за счет мостового выпр мител  всегда противоположно по знаку напр жению iM, т.е. оно всегда  вл етс  тормозным дл  интегратора 25.

Напр жение U,j через замкнутую пару коммутатора 17 поступает на соответствующий вход суммирующего интегратора 18. Масштабирующий резистор по каждому входу интегратора 18 определ ет передаточное число ко- робки передач, т.е. iw .

При достижении равенства U iUj процесс разгона прекращаетс  и насту

пает установившийс  режим.

В режиме заднего хода устройство работает так же, как и в режиме передач , переднего хода, с тем отличием , что напр жение выхода интеграто

5 10 5

20

25 о

Q

g

5

5

154

ра I с помощ.ью коммутатора 6 подключаетс  к интегратору 8 через инвертор 5. В результате напр жение на выходе интегратора 25 становитс  противоположным по знаку напр жению при включении передач переднего хода.

При переходе с нижней передачи на высшую и наоборот включение передач происходит через синхронизаторы передач . Это св зано с тем, что веду- щие части коробки передач с включаемой шестерней и ведомые части коробки передач с ведомым валом вращаютс  -G. разными угловыми скорост ми.

Синхронизаторы позвол ют уравн ть обороты ведущих и ведомых частей коробки передач при включетш соответствующей передачи и тем самым предотвратить превышение допустимых оборотов двигател  и допустимых механических нагрузок в коробке передач.

Выравнивание оборотов ведущих и ведомых частей коробки передач происходит за счет силы трени , возни- кшощей при подсоединении синхронизатора к шестерне включенной передачи, вращающихс  с разными угловыми скорост ми . Как только обороты включаемой шестерни и синхронизатора, жестко св занного с выходньм валом коробки передач выравн ютс , сила трени -скольжени  прекра (ает свое действие и происходит жесткое сцепление шестерни включаемой передачи с выходным валом коробки передач.

Моделирование работы синхронизаторов производитс  следующим образом.

На механизме переключени  передач установлены выключатели первого датчика 20 положени  рычага переключени  передач, которые включаютс  в начале хода рычага при включении соответствующих передач.

Пусть, например, нужно переключитьс  с нюкней передачи на высшую: с первой на вторую. Водитель сбрасывает газ, выжимает педаль фрикциона и вьшодит рычаг переключени  передач из зацеплени . При выжатой педали фрикциона напр жение на датчике 9 становитс  равным О и напр жение на выходе ограничител  11 ограничиваетс  до О, т.е. происходит расцепление ведущих и ведомых частей фрикциона. Кинематически св занный с рычагом переключени  передач выключатель выключаемой передачи датчика 23 отключаетс  к размыкает коммутационные сети коммутаторов 17 и 22.

Напр жени , на выходах интеграторов 14 и 25 начинают посто нно уменьшатьс , т.е. происходит вращение ведущих и. ведомых частей коробки передач по инерции. Торможение осуществл етс  за Счет воздействи  диссиДа- тивных сил сопротивлени  с мостовых выпр мителей 13 и 26.

Водитель, вывод  рычаг п ереключеИсгюлнительный блок 2, выполн емый в виде, например, электромагнита срабатывает, и его  корь при включении преп тствует дальнейшему передви жению рычага переключени  передач.

Напр жение, пропорциональное силе трени -скольжени  и ограниченное ограничителем 10 до определенного уров н , поступает одновременно на соотни  передач из зацеплени , вводит его ю ветствующие входы интеграторов 14 и в зацепление следующей передачи. При 25. Поскольку ведущие части коробки

этом срабатывает механически св занный с этой передачей выключатель датчика 20 положени  рычага переключени  передач. Сигналом с последнего замыкаетс  соответствующа  коммута-. ционна  пара включаемой передачи коммутатора 15, и одновременно схё- ма ШШ 21 включает коммутатор 27. На вход сумматора 16 подаютс  напр жени  ; и Ujj , соответственно пропорциональные оборотам ведущих и ведомых частей коробки передач.

Поскольку водитель переключает передачу с нижней на высшую, шестерн  включаемой передачи (последн   находитс  в посто нном зацеплении с ведущими част ми коробки передач) вращаетс  быстрее, чем ведомы.е части и св занньй с ними выходной вал коробки передач.

Между конусом включаемой передачи и конусом синхронизатора возникает разность оборотов, т.е. на выходе

сумматора 16 формируетс  напр жение, , рычаг переключени  передач.

45

пропорциональное разнице угловых скоростей включаемой шестерни и конуса синхронизатора. Это напр жение поступает на вход интегратора 12, на выходе которого формируетс  напр же- Q ние, пропорциональное силе трени - скольжени , возникающей между конусами включаемой шестерни и синхронизатора .

Одновременно это напр жение поступает на вход блока 7 выделени  модул . На выходе последнего- независимо от пол рности входных сигналов формируетс  сигнал одной пол рности. С выхода блока 7 выделени  модул  напр жение одной пол рности подаетс  на вход сравнивающего устройства 4, представл ющего собой нуль-орган. Сравнивающее устройство срабатывает, и на его выходе по вл етс  сигнал, который усиливаетс  .усилителем 3 и поступает на вход исполнительного блока 2.

тель может передвинуть его д чени  выключател  датчика 23 ветствующей передачи (в данн чае второй) .

.При переходе с высшей пер на низшую, например с третье вторую, процесс аналогичен о му. На выходе сумматора 16 в напр жение, пропорциональное ти оборотов ведущих и ведомы коробки передач. Пол рность напр жени  противоположна по напр жени , которое образует переходе с низшей передачи В этом случае напр жение с в интегратора 12 зар жает инте 14, раскручива  ведущие част ки передач и включаемую шест ее интегратор 25 разр жаетс , т , исходит процесс торможени  в частей вместе с выходным вал робки передач.

50

Исгюлнительный блок 2, выполн емый в виде, например, электромагнита, срабатывает, и его  корь при включении преп тствует дальнейшему передвижению рычага переключени  передач.

Напр жение, пропорциональное силе трени -скольжени  и ограниченное ограничителем 10 до определенного уровн , поступает одновременно на соотпередач вращаютс  быстрее, напр жение , приход щее на вход интегратора 14, разр жает его, т.е. происходит 5 торможение ведущих частей коробки передач и вместе с ними включаемой шестерни.

Напр жение, приход щее на вход интегратора 25, зар жает его, и про- Q исходит процесс разгона ведомых частей и вместе с ними выходного вала коробки передач.

Процесс разр да интегратора 14 и зар да интегратора 25 происходит до тех пор, пока, напр жение на выходе сумматора 16 не станет равным О, т.е. происходит процесс выравнивани  оборотов ведущих и ведомых частей коробки передач.

В этом случае напр жение на валу блока 7 становитс  равным О, а сравнивающее устройство 4 через усилитель 3 отключает исполнительный блок 2. Последний разблокировывает

5

0

рычаг переключени  передач.

и водитель может передвинуть его до включени  выключател  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 напр жение, пропорциональное разности оборотов ведущих и ведомых частей коробки передач. Пол рность этого напр жени  противоположна пол рности напр жени , которое образуетс  при , переходе с низшей передачи на высшую. В этом случае напр жение с выхода интегратора 12 зар жает интегратор 14, раскручива  ведущие части коробки передач и включаемую шестерню, п интегратор 25 разр жаетс , т.е. пр ,исходит процесс торможени  ведомых частей вместе с выходным валом коробки передач.

Пл  ускорени  процесса переключени  с высшей передачи на низшую можно моделировать режим перегазов- ки. Он заключаетс  в следующем. Ведущие части коробки при переключении на низшую передачу вращаютс  медленнее и тормоз тс  быстрее, поскольку их масса в момент инерции меньше, чем у ведомых частей коробки передач

Дл  того, чтобы раскрутить ведущие части и включаемую шестерню коробки до оборотов, больших или равных оборотам ведомых частей коробки передач, водитель отпускает педаль фрикциона и нажимает на педаль газа , В этом случае ограничитель 11 открываетс  и на вход интегратора 14

которое

M-VI его, т.е. происходит процес

поступает напр жение U, зар жает и,

раскрутки включаемой шестерни до оборотов , равных оборотам ведомых часте коробки передач.

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

(формула изобретени 

Устройство дл  моделировани  механической передачи, содержащее первый коммутатор, последовательно соединенные схему сравнени , усилитель и исполнительный блок, первый и второй сумматоры, второй коммутатор, первый и второй датчики положени  рычага переключени  передач, входы которых подключены к источнику посто нного напр жени , третий, четвертый и п тый коммутаторы, первый, второй и третий суммирующие интеграторы , первый инвертор, первый ограничитель напр жени , выходы первого датчика положени  рычага переключени  .передач, подключены к соответствующим управл ющим входам второго коммутатора выход которого подключен к соответствующим входам первого сумматора , одноименные управл ющие входы третьего и четвертого коммутаторов соединены и подключены соответственно к выходам второго датчика рычага переключени  передач, датчик напр жени  фрикциона, выходы которо- го соединены соответственно с первым и вторым входами задани  уровн  ограничени  первого ограничител  на

10

15

20

25

35

40

5

2545158

пр жени , информационный вход которого подключен к выходу второго суммирующего интегратора, а выход - к первым входам первого суммирующего интегратора, второй вход которого  вл етс  входом устройства, выход первого суммирующего интегратора соединен с входом первого инвертора и первым информационным входом п того коммутатора, второй информацион- ньш вход и выход которого соответственно соединены с выходом первого инвертора и первым входом второго суммирующего интегратора, управл ющий вход п того коммутатора соединен с соответствующим выходом второго датчика положени  рычага переключени  передач, входы второго сумматора подключены соответственно к выходам четвертого коммутатора, а его выход соединен с первым входом третьего суммирующего интегратора, первый мостовой выпр митель, одна пара противоположных вершин которого соединена с вторым входом и выходом третьего суммирующего интегратора,выход которого соединен с информационными входами третьего коммутатора, друга  пара противоположных вершин первого мостового выпр мител  через ограничивающие резисторы подключена к источнику разнопол рного напр жени , отличающее с  тем, что, с целью расширени  функцио- нальных возможностей путем воспроизведени  вли ни  синхронизаторов на работу коробки передач, оно дополнительно содержит четвертый, п тьш и шестой суммирующие интеграторы, элемент ИЛИ, второй инвертор, второй ограничитель напр жени , блок выделени  модул , второй мостовой выпр митель , первый вход и выход четвертого суммирующего интегратора соединены с противоположными вершинами второго мостового выпр мител , две другие вершины которого через ограничивающие резисторы подключены к источнику разнопол рного напр жени , второй вход четвертого суммирующего интегратора соединен с выходом первого ограничител  напр жени , первый информационный вход п того суммирующего интегратора соединен с выходом четвертого суммирующего интегратора, вторым информационным входом второго суммирующего интегратора и информационными входами второго коммутатора , выход второго инвертора подклю30

45

50

чён к третьему информационному входу четвертого суммирующего интегратора, а вход второго инвертора соединен с выходом п того суммирующего интегратора и информационными входами чёт- вертого коммутатора, второй, третий и четвертый информационные входы п того суммирующего интегратора соединены соответственно с выходами третьего коммутатора, входы элемента ИЛИ подключены соответственно к выходам первого датчика положени  рычага переключени  передач, а вь±од элемента ИЛИ соединен с управл ющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с соответствующим входом первого .сумматора, а информационный вход первого коммутатора подключен к выходу третьего суммирую1510

щего интегратора, первый вход и выход шестого суммирующего интегратора соответственно подключены к выходу и информационному входу второго ограничител  напр жени , управл ющие входы которого через ограничивающие резисторы соединены с источником разнопол рного напр жени , второй информационный вход шестого суммирующего интегратора подключен к выходу первого сумматора, выход шестого интегратора соединен с третьим информационным входом третьего суммирующего интегратора и четвертым инфор- мационньм входом четвертого суммирующего интегратора, выход первого сумматора соединен с входом блока выделени  модул , выход которого подключен к входу схемы сравнени .

Редактор А. Огар

Составитель В. Фукалов

Техред И.Попович Корректор Е.Сирохман

Заказ 4723/54 Тираж 671. . Подписное ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. Формула изобретения

   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 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 й 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, отличающее ся 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 дручения 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 которо- 55 го соединены соответственно с первым и вторым входами задания уровня ограничения первого ограничителя на гие 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 подклю '9 чен к третьему информационному входу четвертого суммирующего интегратора, а вход второго инвертора соединен 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 подключены соответственно к выходам первого датчика положения рычага переключения передач, а выкод элемента ИЛИ соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход которого соединен с соответствующим входом первого .сумматора, а информационный вход первого коммутатора подключен к выходу третьего суммирую щего интегратора, первый вход и выход шестого суммирующего интегратора соответственно подключены к выходу и информационному входу второго ог5 раничителя напряжения, управляющие входы которого через ограничивающие резисторы соединены с источником разнополярного напряжения, второй информационный вход шестого суммирую10 щего интегратора подключен к выходу первого сумматора, выход шестого интегратора соединен с третьим информационным входом третьего суммирующего интегратора и четвертым инфор15 мационным входом четвертого суммирующего интегратора, выход первого сумматора соединен с входом блока выделения модуля, выход которого подключен к входу схемы сравнения.