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            三叉桿滑塊萬向聯軸器的運動分析

            發布者:泊頭鑫程1  發布日期:2021-03-21

            三叉桿滑塊萬向聯軸器的運動分析

               建立三叉桿滑塊式萬向聯軸器機構輸出軸采用雙徑向軸承安裝時的系統坐標系,應用空間機構坐標變換技術建立輸入軸與輸出軸的關系方程,推導出當輸入輸出軸存在偏轉角運動時輸出軸的運動方程。通過數值分析法繪制一個滑塊沿三叉桿方向及沿導向槽方向的相對運動關系曲線,并將實體模型導入軟件中進行運動仿真驗證。結果表明,安裝雙徑向軸承時聯軸器機構具有等角速傳動特性,輸出軸的運動軌跡為圓柱運動且其旋轉半徑只與輸入、輸出軸兩軸線的偏轉角和導向槽中 心線至輸入軸中 心線的距離有關;在一個旋轉周期中滑塊對三叉桿的相對位移、相對速度和相對加速度均相似于正弦曲線且沿三叉桿做兩倍頻于輸入軸的往復運動;滑塊對導向槽的往復運動與輸入軸同頻率,其相對位移、相對速度均類似于正弦曲線,但相對加速度曲線明顯偏離標準的正弦曲線;運動仿真實例驗證了理論分析中建立數學模型和數值分析的正確性三叉式萬向聯軸器機構具有結構簡單,傳輸能力強,承載能力大等優點,在汽車工業和軋鋼工業等工業領域得到廣泛的應用。盡管三叉式萬向聯軸器機構具有廣泛的工業需求,但由于廣泛進入應用領域的三叉桿滾子式萬向聯軸器機構多采用單徑向軸承和調心軸承安裝,使得該傳動機構不能實現真 正的等角速傳動,因而達不到傳動平穩的較佳效果。對準等角速三叉桿滾子式聯軸器機構進行了運動學和動力學研究,利用積分計算關鍵點的約束力;通過理論分析證明單徑向軸承和調心軸承安裝時三叉桿滾子式聯軸器機構不是一種真 正的等速聯軸器;近似地分析了三叉桿滾子式聯軸器機構的偏心旋轉運動;利用數值方法對三叉滑移型聯軸器機構在單徑向軸承和調心軸承安裝時進行了理論分析,得到其為一種準等角速萬向聯軸器;對三叉滑塊式聯軸器機構進行了同步性和非定心性研究;對三叉滑移式萬向聯軸器機構進行了運動精度和轉角差值分析。輸出軸采用雙徑向軸承安裝三叉桿滑塊式萬向聯軸器機構對于解決三叉式萬向聯軸器機構的準等角速問題提供了一個切實可行的解決方案。

            本文通過建立三叉桿滑塊式萬向聯軸器機構輸出軸采用雙徑向軸承安裝時的系統坐標系,應用空間機構坐標變換技術建立輸入軸與輸出軸的數學模型,推導出當輸入輸出軸存在偏轉角運動時聯軸器機構輸出軸的運動方程,并對其進行數值求解和運動仿真驗證。這些研究內容對深刻認識三叉桿滑塊式聯軸器的運動特性具有重要意義,對工程實踐具有指導意義。

            (1)本文采用空間機構坐標變換技術對三叉桿滑塊式萬向聯軸器機構在采用雙徑向軸承安裝時的運動特性進行分析。結果表明,這種安裝方式下聯軸器機構具有等角速傳動特性,三叉桿滑塊式萬向聯軸器機構輸出軸繞Zo軸做半徑為r的圓柱運動,且旋轉半徑只與聯軸器輸入輸出軸兩軸線偏轉角的γ和導向槽心線至輸入軸中 心線之間的距離λ有關;距離λ越大,旋轉半徑r越大;旋轉半徑r與偏轉角γ成正比例關系。

            (2)在輸入軸一個旋轉周期內滑塊對三叉桿的相對位移、相對速度和相對加速度變化曲線均相似于正弦曲線且兩倍頻于輸入軸,曲線的振幅隨著偏轉角的變大而變大。表明滑塊沿三叉桿方向做兩倍頻于輸入軸的往復運動。

            (3)在輸入軸一個旋轉周期內滑塊對導向槽的相對運動具有與輸入軸相同的頻率。滑塊對導向槽的相對位移、相對速度均類似于正弦曲線,但相對加速度曲線明顯偏離標準的正弦曲線,其曲線的振幅均隨著偏轉角的變大而變大。表明滑塊在導向槽內做同頻于輸入軸的往復運動。本文的研究結果對設計和使用三叉桿滑塊式萬向聯軸器機構具有重要的指導意義和參考價值。


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