双径向轴承安装三叉杆滑块式万向联轴器机构的运动分析

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第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ADAMS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。

单、双径向轴承安装时三叉式万向联轴器的附加弯矩分析

为找出三叉式万向联轴器在安装和使用过程中出现振动、噪声的原因,分析采用单、双径向轴承安装三叉式万向联轴器输出轴时联轴器附加弯矩随输入轴转角及偏转角的分布规律。首先建立2种安装方式下联轴器的运动简图,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,推导出系统存在偏转角时输出轴的运动方程,表明输出轴采用单径向轴承安装时三叉式万向联轴器为准等角速传动,采用双径向轴承安装时其具有等角速传动特性。其次分析这2种安装方式下作用在输入轴和输出轴上的附加弯矩分量,根据虚位移原理确定三叉式万向联轴器输出轴在2种安装方式下系统均出现附加弯矩。通过分析发现:采用单径向轴承安装时,存在偏转弯矩,且一个运动周期内附加弯矩的波动频率是输入轴的3倍,呈正弦曲线变化,且附加弯矩的变化趋势为随偏转角的增大呈直线上升;双径向轴承安装时,偏转弯矩为零,附加弯矩随偏转角的增大而逐渐增大,未出现波动。结果表明:2种安装方式下三叉式万向联轴器上均产生附加弯矩,从而使系统产生振动效应。该结果对研究系统产生振动的原因、确定系统非线性动力学行为具有重要的意义。

三叉式万向联轴器输出轴的运动规律分析

针对三叉式万向联轴器传动时输出轴的运动规律问题,建立三叉式万向联轴器系统的坐标系,应用坐标变换技术建立了三叉式万向联轴器输入轴和输出轴的运动方程,推导出了三叉式万向联轴器采用双径向轴承安装时输出轴交点的运动轨迹方程及至输入轴轴线的距离方程。对运动方程进行了数值求解,考察了输出轴的偏心量随偏转角的变化关系,及在输入轴一个运动周期内输出轴的运动规律。通过建立三叉式万向联轴器虚拟样机对其进行了仿真实例分析,验证了理论分析的正确性。研究结果表明:输出轴绕坐标轴Zo做行星运动,其公转是自转转速的三倍;随着偏转角的增大,偏心量逐渐增大,输出轴中点的运动轨迹波动越强。