万向联轴器非线性扭振仿真

全回转推进轴系因其操纵性好、效率高等特点逐渐在平台供应船上得到广泛应用。全回转推进轴系中的一个重要组成部分是万向联轴器，其作用是联接船舶轴系中的两相交轴，改变推进轴系扭矩的传动方向。万向联轴器根据其传动特点，只要在接头存在夹角，即使主动轴速度是稳定的，从动轴也会产生速度波动，且其波动大小与夹角大小密切相关。但是，目前的研究往往将万向联轴器等效为一个或多个质量圆盘进行扭振计算，忽略了夹角引起的波动，从而造成扭振理论计算和测试之间的误差。尽管Ｍａｚｚｅｒ，朱金榴，王鸿恩等从稳定性、运动学和动力学以及扭转振动等方面对万向联轴器进行了相关研究，但在船舶轴系的扭振计算中还未形成合适的计算方法，因此对万向联轴器的扭振进行研究，能够提高轴系扭振计算精度，丰富轴系扭振计算理论，为万向联轴器在船舶推进轴系的设计和应用提供理论支持根据万向联轴器运动学约束方程，利用拉格朗日方程推导出万向联轴器的扭转振动的非线性方程，由此利用ＭＡＴＬＡＢ软件建立了该系统的仿真模型。在夹角为零的特殊条件下将非线性扭振方程转化为线性方程，通过计算和仿真验证了模型的正确性。在仿真的基础上得到如下结论：

ａ．万向联轴器的夹角能够对系统固有频率产生影响，其一般规律是固有频率随夹角的变大而减小。

ｂ．由于实际万向联轴器的对称结构，主动轴和中间轴夹角以及中间轴和从动轴的夹角对系统固有频率的影响是相同的。

ｃ．夹角在小范围内变化（不超过２０°）时，与无夹角时相比，系统的固有频率变化不大，在工程允许的范围内，因此粗略计算时，忽略夹角的影响，但是当夹角过大时需进一步进行分析。