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三叉杆滑块万向联轴器的运动分析

发布者:泊头鑫程1  发布日期:2021-03-21

三叉杆滑块万向联轴器的运动分析

   建立三叉杆滑块式万向联轴器机构输出轴采用双径向轴承安装时的系统坐标系,应用空间机构坐标变换技术建立输入轴与输出轴的关系方程,推导出当输入输出轴存在偏转角运动时输出轴的运动方程。通过数值分析法绘制一个滑块沿三叉杆方向及沿导向槽方向的相对运动关系曲线,并将实体模型导入软件中进行运动仿真验证。结果表明,安装双径向轴承时联轴器机构具有等角速传动特性,输出轴的运动轨迹为圆柱运动且其旋转半径只与输入、输出轴两轴线的偏转角和导向槽中 心线至输入轴中 心线的距离有关;在一个旋转周期中滑块对三叉杆的相对位移、相对速度和相对加速度均相似于正弦曲线且沿三叉杆做两倍频于输入轴的往复运动;滑块对导向槽的往复运动与输入轴同频率,其相对位移、相对速度均类似于正弦曲线,但相对加速度曲线明显偏离标准的正弦曲线;运动仿真实例验证了理论分析中建立数学模型和数值分析的正确性三叉式万向联轴器机构具有结构简单,传输能力强,承载能力大等优点,在汽车工业和轧钢工业等工业领域得到广泛的应用。尽管三叉式万向联轴器机构具有广泛的工业需求,但由于广泛进入应用领域的三叉杆滚子式万向联轴器机构多采用单径向轴承和调心轴承安装,使得该传动机构不能实现真 正的等角速传动,因而达不到传动平稳的较佳效果。对准等角速三叉杆滚子式联轴器机构进行了运动学和动力学研究,利用积分计算关键点的约束力;通过理论分析证明单径向轴承和调心轴承安装时三叉杆滚子式联轴器机构不是一种真 正的等速联轴器;近似地分析了三叉杆滚子式联轴器机构的偏心旋转运动;利用数值方法对三叉滑移型联轴器机构在单径向轴承和调心轴承安装时进行了理论分析,得到其为一种准等角速万向联轴器;对三叉滑块式联轴器机构进行了同步性和非定心性研究;对三叉滑移式万向联轴器机构进行了运动精度和转角差值分析。输出轴采用双径向轴承安装三叉杆滑块式万向联轴器机构对于解决三叉式万向联轴器机构的准等角速问题提供了一个切实可行的解决方案。

本文通过建立三叉杆滑块式万向联轴器机构输出轴采用双径向轴承安装时的系统坐标系,应用空间机构坐标变换技术建立输入轴与输出轴的数学模型,推导出当输入输出轴存在偏转角运动时联轴器机构输出轴的运动方程,并对其进行数值求解和运动仿真验证。这些研究内容对深刻认识三叉杆滑块式联轴器的运动特性具有重要意义,对工程实践具有指导意义。

(1)本文采用空间机构坐标变换技术对三叉杆滑块式万向联轴器机构在采用双径向轴承安装时的运动特性进行分析。结果表明,这种安装方式下联轴器机构具有等角速传动特性,三叉杆滑块式万向联轴器机构输出轴绕Zo轴做半径为r的圆柱运动,且旋转半径只与联轴器输入输出轴两轴线偏转角的γ和导向槽心线至输入轴中 心线之间的距离λ有关;距离λ越大,旋转半径r越大;旋转半径r与偏转角γ成正比例关系。

(2)在输入轴一个旋转周期内滑块对三叉杆的相对位移、相对速度和相对加速度变化曲线均相似于正弦曲线且两倍频于输入轴,曲线的振幅随着偏转角的变大而变大。表明滑块沿三叉杆方向做两倍频于输入轴的往复运动。

(3)在输入轴一个旋转周期内滑块对导向槽的相对运动具有与输入轴相同的频率。滑块对导向槽的相对位移、相对速度均类似于正弦曲线,但相对加速度曲线明显偏离标准的正弦曲线,其曲线的振幅均随着偏转角的变大而变大。表明滑块在导向槽内做同频于输入轴的往复运动。本文的研究结果对设计和使用三叉杆滑块式万向联轴器机构具有重要的指导意义和参考价值。


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