Engineering
Кулачковая муфта и синхронизатор
Включайте муфту при разных разностях скоростей и фазах: кулачки над пазами входят, кулачки на кулачках ударяются и отскакивают, а удар по боковой грани сцепляет валы толчком, который сохраняет момент импульса и обращает остальное в тепло. Включите синхронизатор: конусная муфта стягивает скорости, пока блокирующее кольцо держит втулку, затем скосы выставляют зубья, и кулачки входят без удара.
Что происходит
Скользящая втулка с шестью кулачками на входном валу толкается к ступице с шестью кулачками на выходном. У торца решает относительная фаза: кулачки над пазами (в окне (1 − 2w)·p/2 вокруг середины паза) входят; кулачки на кулачках отскакивают с восстановлением 0,3 — удар. Пока втулка входит, относительный угол уходит, и когда кулачок встречает боковую грань, валы сцепляются ударно: момент импульса сохраняется, остаток энергии записывается в тепло ½·J_1J_2/(J_1 + J_2)·Δω². Синхронизатор ставит между валами конусную муфту с моментом μ·F·R/sin α и блокирующее кольцо, держащее втулку, пока скорости не сойдутся до 0,5 рад/с, затем скосы выставляют ступицу в паз. Полунеявный Эйлер с шагом 0,1 мс.
Что попробовать
Включайте при 300 против 100 об/мин и считайте удары до сцепления; задайте выходу скорость входа, а фазу — на паз, и кулачки войдут сами; включите синхронизатор и повторите.
Модель и её ограничения
Кулачки как жёсткие угловые секторы без геометрии скосов сверх правила выставления, ударное сцепление без податливости граней, постоянное трение конуса. Число ударов — у этой идеализированной втулки.
Уравнения модуля
Уравнения p = 2π/z, |ψ − p/2| ≤ (1 − 2w)·p/2 ω = (J_1·ω_1 + J_2·ω_2)/(J_1 + J_2) Q = ½·J_1·J_2/(J_1 + J_2)·(ω_1 − ω_2)² T_c = μ·F·R_c/sin α
