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三叉杆球笼式万向联轴器的分析

2021-03-23 10:56:30

三叉杆球笼式万向联轴器的分析

   钢球随输入轴的等速回转做近似周期性的简谐运动,并且两个联轴器夹角越大,各运动参数波动的幅度也越大;该仿真结果为合理设计三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴,适当解决其在应用中的摩擦、磨损、润滑问题打下了基础。等速万向联轴器传动轴总成是汽车传动系统的重要组成部分。研究的万向联轴器传动轴包括三叉杆滑移式万向联轴器、中间轴和球笼式万向联轴器。汽车行驶时,由于路面不平以及车轮转向等原因,两个等速万向联轴器的轴间夹角会经常发生变化,使得零部件间相对滑动或滚动,从而造成振动和噪音,影响车辆的舒 适性;产生摩擦磨损,并进一步带来能耗变加、传动率降低的不 良后果。尽管目前针对三叉杆式万向联轴器或球笼式万向联轴器进行运动学方面的研究较多,但这些研究没有充分考虑两个万向联轴器组成传动轴总成后各构件之间的相互约束关系,不能切实反映各构件的实际运动工况,因此有需要对等速万向联轴器传动轴总成进行运动特性的研究。

运用软件对三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴整体型闭合曲线,并且其大小形状差异很小,特别是输入轴和输出轴夹角较小时,2个V型几乎是重合的,说明输入轴回转一圈的过程当中,钢球相对于回转中 心的加速度严格来说不是周期性变化2次,因为这2次变化中加速度大小不是 相同。位移较小时,加速度取及大值。随后加速度随着位移的变大先变大后减小,当位移到达较大时加速度取较大值。钢球中 心沿滑道的加速度相对于位移近似为一条斜率为负值的线段,该线段以0加速度值为对称点向上下两侧延展。当输入轴和中间轴分别成10°、20°和30°夹角时,所对应的加速度线段几乎是重合的,并且夹角越大,线段越长,说明钢球沿滑道往返一个来回的行程中,对应着相同的位移加速度值是近乎相等的。在位移逐渐变大的正行程中加速度由大变小,位移中点处,加速度为0。回程时,加速度则随位移的减小而变大。正负行程中加速度取及值的地方是钢球在轨道中的运动方向发生改变的位置。说明夹角对刚球中 心相对于位移的加速度变化规律几乎不产生影响。

本研究通过对三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴进行了三维建模并做了运动仿真,仿真后提取了钢球中 心的位移、速度和加速度等运动学曲线。运动学曲线分析表明:(1)钢球中 心相对于回转中 心的运动以及钢球中 心沿滑道的运动,均随输入轴的等速回转做近似周期性的简谐运动。(2)输入轴回转一周,钢球中 心相对于回转中 心的位移曲线周期性变化1次,速度和加速度曲线分别周期性变化2次,钢球沿滑道的位移、速度和加速度均周期性变化1次。(3)输入轴回转一周,钢球中 心相对于回转中 心的运动方向不发生改变,钢球沿滑道往返运动一个来回。(4)输入轴和中间轴的夹角不同,位移、速度和加速度波动的幅度也不相同,夹角越大,各运动参数波动的幅度也越大。该运动仿真结果对合理进行不同车型、不同应用场合下的三叉杆-球笼式万向联轴器传动轴的结构设计,有用解决其在汽车应用行业中的摩擦、磨损、润滑等关键技术问题打下了基础。