萬向聯(lián)軸器動(dòng)力學(xué)仿真分析

萬向聯(lián)軸器撓性連接有軸線自動(dòng)對(duì)中作用，同時(shí)為主機(jī)利用一些減振措施創(chuàng)造條件，為此越來越多的工程船舶上采用了萬向聯(lián)軸器，并取得了較好的效果。十字軸式雙萬向聯(lián)軸器用于聯(lián)接軸線相交的兩軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，并且能在兩軸線夾角發(fā)生變化時(shí)，所聯(lián)接兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，傳遞扭矩。研究對(duì)象大轉(zhuǎn)矩萬向聯(lián)軸器為船用十字軸可伸縮式雙萬向聯(lián)軸器，中間軸的非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的慣性力偶矩，且位移補(bǔ)償機(jī)構(gòu)采用六個(gè)傳扭滑塊傳遞扭矩，因此萬向聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況比較復(fù)雜。為研究萬向聯(lián)軸器工作時(shí)的運(yùn)行情況，了解萬向聯(lián)軸器的工作性能，對(duì)萬向聯(lián)軸器進(jìn)行多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真。同時(shí)，萬向聯(lián)軸器在推進(jìn)軸系中常直接與減速齒輪箱相連接，通過對(duì)萬向聯(lián)軸器—減速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，分析萬向聯(lián)軸器的不同折角對(duì)減速齒輪箱的大齒輪軸承受力的影響，以及兩軸承在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的受力較大值隨折角變化的變化規(guī)律，有助于了解整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能，為傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)

實(shí)際工作中輸入軸通過連接部件受到柴油機(jī)的驅(qū)動(dòng)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)萬向聯(lián)軸器實(shí)際工作狀態(tài)，給主動(dòng)軸施加300r/min的轉(zhuǎn)速。實(shí)際工作中聯(lián)軸器受到的載荷主要為輸出軸受到的阻力矩，也稱為聯(lián)軸器的工作扭矩。在不考慮摩擦等因素的影響時(shí)，聯(lián)軸器的工作扭矩應(yīng)該等于輸入軸的驅(qū)動(dòng)扭矩。實(shí)際工作時(shí)聯(lián)軸器受到的阻力矩一般要小于驅(qū)動(dòng)扭矩才能使電機(jī)正常工作，計(jì)算時(shí)常常施加較大工作扭矩，即驅(qū)動(dòng)扭矩。根據(jù)萬向聯(lián)軸器實(shí)際工作狀態(tài)，給從動(dòng)軸施加120kn.m 的載荷，使其方向與轉(zhuǎn)速方向相反。仿真分析的參數(shù)設(shè)置由于聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速較高，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間僅為0.2s，因此仿真時(shí)間設(shè)定較短，而仿真時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)定值很小，這樣既可以減少仿真計(jì)算的迭代次數(shù)，節(jié)省計(jì)算量，也可以使計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確。研究設(shè)定的仿真求解時(shí)間為２ｓ，仿真步數(shù)為1000。仿真參數(shù)設(shè)置完成后，軟件會(huì)根據(jù)己經(jīng)建立好的聯(lián)軸器虛擬樣機(jī)的約束關(guān)系及載荷，利用多剛體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)理論建立多體動(dòng)力學(xué)方程來進(jìn)行求解。

基于多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件平臺(tái)，建立萬向聯(lián)軸器的虛擬樣機(jī)，進(jìn)行多剛體動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算，分析萬向聯(lián)軸器的工作性能，研究萬向聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、受力變化規(guī)律及中間軸的慣性力偶矩的變化規(guī)律，同時(shí)對(duì)萬向聯(lián)軸器－減速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，研究萬向聯(lián)軸器不同折角對(duì)齒輪箱的大齒輪的軸承受力的影響，從而為萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供新的研究途徑和理論支持