Mit „SimDriveline“ gibt es ein separates Simulink-Werkzeug, mit welchem man mechanische Antriebstränge recht einfach modellieren kann. Dabei gibt es zahlreiche Bauteile und Komponenten wie Zahnradpaarungen unterschiedlichster Art (Stirnradpaarung, Kegelradpaarung, Spindeltriebe usw.) die miteinander gekoppelt werden können.

Anders als im normalen Simulink sind die Kopplungen bzw. Verbindungslinien nicht völlig frei definierbare Größen wie Zahlen oder Bussignale, sondern stelle eine mechanische Koppelgröße dar. In dieser Koppelgröße sind kinematische Größen wie Verfahrwege und Geschwindigkeiten zwischen linearen Bauteilen bzw. Drehwinkel und Winkelgeschwidigkeiten.

Die Bauteile selber finden sich in der Simulink-Bibliothek „Library Browser“ weiter unten unter der Rubrik „Simscape/SimDriveline“. Hierunter finden sich weitere Unterrubriken, welche wir einzeln vorstellen möchten.

Rubrik „Gears“

„Simple Gear“

1. • Einfache Übersetzungsstufe mit einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen einer Eingangswellendrehzahl (Basis/base B) und Ausgangswellendrehzahl (getriebenes Rad/follower F)
   

2. • Die technologische Drehrichtungsumkehr bei einer einfachen Stufe kann ausgeschaltet werden (beispielsweise zum schnellen Ausprobieren) ... wird nicht empfohlen
   

3. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

4. •    Keine Verluste
   

5. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold)
   

6. •    Lastabhäniger Wirkungsgrad mit den Einstellungen
   

7. •        Verlustmoment im Leerlauf (input shaft torque at no load)
   

8. •        Bezugsmoment für lastabhängigen Wirkungsgrad (nominal output torque)
   

9. •        Wirkungsgrad beim Bezugsmoment (efficiency at nominal output torque)
   

10. •        Wirkungsgradabnahme ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (follower angular velocity threshold)
    

11. •    Drehzahlabhängige Reibkoeffizienten (viscous losses) getrennt für antreibendes und getriebenes Zahnrad
    
    

12. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
    

13. •    Temperaturabhängige Wirkungsgrade abhängig von H
    

14. •        Temperatur-zu-Wirkungsgrad-1D-Lookup-Table wird hinterlegt
    

15. •    Temperatur- und Lastabhänige Wirkungsgrade abhängig von H
    

16. •        Temperatur-zu-Wirkungsgrad- als auch Drehmoment-zu-Wirkungsgrad-2D-Lookup-Table wird hinterlegt
    

17. •    Thermisches Verhalten (thermal port)
    

18. •        Starttemperatur bei Simulationsbeginn in [°Kelvin]
    

19. •        Thermische Masse (thermal mass) in [Joule/°]  … also bei wieviel Joule Energieeintrag erhöht sich die Bauteiltemperatur um 1° Kelvin
    
    

„Simple Gear with Variable Efficiency“

1. • Wie “Simple Gear” nur mit einem zusätzlichen Eingang E für den Wirkungsgrad als Echtzeitgröße.
   

2. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   

„Worm Gear“

1. • Einfache Übersetzungsstufe mit einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen einem Schneckenritzel (Schnecke/worm W) und Ausgangswellendrehzahl (Zahnrad/gear G)
   

2. • Möglichkeit der Angabe der Drehrichtung
   

3. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

4. •    Keine Verluste
   

5. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold) abhängig von der Kraftflussrichtung (Schnecke angetrieben hat einen deutlich höheren Wirkungsgrad als wenn das Zahnrad angetrieben ist)
   

6. •    Alternativ kann auch ein Reibbeiwert mitsamt Steigungswinkel und Pressungs-Normalenwinkel angegeben werden
   

7. •    Wirkungsgradabnahme ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (follower angular velocity threshold)
   

8. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   

„Differential“

1. • Offenes Kegelrad-Differential mit festen Übersetzungen
   

2. •    Übersetzung zwischen Ritzelwelle (B) und Tellerrad (F) einer Spiralkegelradverzahnung, wobei das Tellerrad fest mit dem Differentialkorb verbunden ist
   

3. •    Die Drehrichtung des Differentialkorbs kann über die Seite eingestellt werden, auf welcher die Ritzelwelle das Tellerrad antreibt
   

4. •    Der Eingang stellt die Ritzelwelle dar, die beiden Ausgänge jeweils die beiden Abtriebe zu den Rädern
   

5. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

6. •    Keine Verluste
   

7. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold) einmal zwischen den beiden Sonnenrädern (S1-S2) und einmal zwischen Ritzelwelle und Tellerrad
   

8. •    Drehzahlabhäniger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen
   

9. •        Reibkoeffizienen zwischen Sonne-Differentialkorb sowie Ritzelwelle-Tellerrad [in Moment/Drehzahl]
   

10. • Berücksichtigung der Massenträgheitsmomenten von Differantialkorb und Planetenrad
    

11. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
    

„Planetary Gear“

1. • Offenes Planetengetriebe mit den 3 Anschlüssen Sonnenrad (S), Planetenträger (C) und Hohlrad (H)
   

2. •    Standübersetzung (Übersetzung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei feststehendem Planetenträger/Steg)
   

3. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

4. •    Keine Verluste
   

5. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold) einmal zwischen Sonnenrad-Planeten und einmal zwischen Planeten-Hohlrad
   

6. •    Drehzahlabhängiger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen
   

7. •        Reibkoeffizienten zwischen Sonne-Planetenträger sowie Planeten-Planetenträger [in Moment/Drehzahl]
   

8. • Berücksichtigung der Massenträgheitsmomenten eines Planetenrades
   

9. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   
   

„Double-Pinion Planetary Gear“

1. • Offenes Planetengetriebe mit den 3 Anschlüssen Sonnenrad (S), Planetenträger (C) und Hohlrad (H), Ausführung mit Doppelplaneten zur Drehrichtungsgleichsinnigkeit zwischen Sonne und Hohlrad
   

2. •    Standübersetzung (Übersetzung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei feststehendem Planetenträger/Steg)
   

3. • sonstige Ausführung wie „Planetary Gear“
   

4. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   
   

„Ravigneaux Gear“

1. • Gekoppeltes, offenes Planetengetriebe nach Ravigneaux mit 2 unterschiedlichen Sonnenrädern, einem gemeinsamen Planetenträger wobei ein Planetenradsatz über Einfachplaneten und ein Planetenradsatz über Doppelplaneten verfügt. Beiden gemeinsam ist ein Hohlrad, mit dem die äußeren Planeten (die Außenplaneten können auch durchgehende Planeten für beide Planetenradsätze sein) kämmen.
   

2. •    Standübersetzung (Übersetzung zwischen großem Sonnenrad (SL) und Hohlrad (R) bei feststehendem Planetenträger/Steg)
   

3. •    Standübersetzung (Übersetzung zwischen kleinem Sonnenrad (SS) und Hohlrad (R) bei feststehendem Planetenträger/Steg)
   

4. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

5. •    Keine Verluste
   

6. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold) einmal zwischen großem Sonnenrad-Planeten, einmal zwischen großem Sonnenrad-Planeten, einmal zwischen Hohlrad-Außenplaneten und einmal zwischen Innenplaneten-Außenplaneten
   

7. •    Drehzahlabhängiger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen
   

8. •        Reibkoeffizienten zwischen großem Sonnenrad-Lagerung, kleinem Sonnenrad-Lagerung, großem Sonnenrad-Planetenträger sowie kleinem Sonnenrad-Planetenträger [in Moment/Drehzahl]
   

9. • Berücksichtigung der Massenträgheitsmomenten eines inneren Planetenrades sowie eines äußeren Planetenrades
   

10. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
    
    

„Compound Planetary Gear“

1. • Offenes Planetengetriebe mit den 3 Anschlüssen Sonnenrad (S), Planetenträger (C) und Hohlrad (H), Ausführung mit zweigeteilten Planeten zur zusätzlichen Untersetzung (wirkt wie eine nachgeschaltete fest Stufe)
   

2. •    Erster Teil der Standübersetzung: Übersetzung zwischen Sonnenrad und mit ihm kämmenden Planetenhälfte (bei feststehendem Planetenträger/Steg)
   

3. •    Zweiter Teil der Standübersetzung: Übersetzung zwischen Hohlrad und mit dem HR kämmenden Planetenhälfte (bei feststehendem Planetenträger/Steg)
   

4. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

5. •    Keine Verluste
   

6. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold) einmal zwischen Sonnenrad-Planeten und einmal zwischen Hohlrad-Planeten
   

7. •    Drehzahlabhängiger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen
   

8. •        Reibkoeffizienten zwischen Sonnenrad-Lagerung im Planetenträger sowie Planetenlagerung im Planetenträger [in Moment/Drehzahl]
   

9. • Berücksichtigung des Massenträgheitsmoments eines Planetenrades
   

10. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
    
    
    

„Cycloidal Drive“

1. • Exzentergetriebe vom Typ Zykloidgetriebe
   

2. •    Angabe der Zähnezahl Hohlrad
   

3. •    Angabe der Zähnezahl Exzenterscheibe (Zykloidscheibe)
   

4. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

5. •    Konstanter Wirkungsgrad zwischen Exzenterwelle zu Abtriebswelle und Abtriebswelle zu Exzenterwelle ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold)
   

6. •    Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   
   

„Cycloidal Drive“

1. • Hochübersetzendes Getriebe vom Typ Wellgetriebe
   

2. •    Angabe der Zähnezahl auf Wellelement
   

3. •    Angabe der Zähnezahl Hohlrad
   

4. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

5. •    Keine Verluste
   

6. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold)
   

7. •    Drehzahlabhängiger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen Reibkoeffizienten Ellipsenwellen-Lagerung sowie Hohlrad-Lagerung [in Moment/Drehzahl]
   

8. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   
   

„Rack & Pinion“

1. • Zahnstangengetriebe mit Ritzel und Zahnstange
   

2. •    Angabe des Ritzelradius oder
   

3. •    Angabe der Ritzelzähnezahl und Zahnstangen-Teilung
   

4. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

5. •    Keine Verluste
   

6. •    Konstanter Wirkungsgrad ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold)
   

7. •    Drehzahlabhängiger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen Reibkoeffizienten Ritzellagerung [in Moment/Drehzahl] sowie Reibkoeffizient der Zahnstange [in Kraft/Geschwindigkeit]
   

8. • Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   
   

„Leadscrew“

1. • Spindelgetriebe bestehend aus Gewindespindel und Spindelmutter
   

2. •    Angabe der Übersetzung (Steigung [in mm] pro Umdrehung)
   

3. • Berücksichtigung von Verzahnungsverlusten
   

4. •    Keine Verluste
   

5. •    Konstante Wirkungsgrade Spindel-Spindelmutter und Spindelmutter-Spindel ab einer einstellbaren Mindestdrehzahl (velocity threshold). Alternativ Angabe des Flankenwinkels, Steigungswinkels und Reibkoeffizienten ab einer gewissen Verfahrgeschwindigkeit
   

6. •    Drehzahlabhängiger Wirkungsgrad (viscous losses) mit den Einstellungen Reibkoeffizient [in Moment/Drehzahl]
   

7. •    Optional kann ein weiterer Eingang (Temperatur/temperature H) eingeblendet werden (über „rechte Maustaste/Simcape/Block choices/Show thermal port“), welcher weitere Einstellungen für temperaturabhängige Verluste einblendet
   
   

Weitere Getriebekomponenten gibt es um eigene Planetengetriebe zusammenzubauen. Dazu gibt es

Doppelplanetenkopplungen

Kopplung Hohlrad zu Planet

Kopplung Sonnenrad zu Planet

Kopplung Sonnenritzel zu Kegelrad-Planet

Kopplung Sonnenrad zu Schnecken-Planet