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万向联轴器动力学仿真分析

2020-07-07 11:12:05

万向联轴器动力学仿真分析

万向联轴器挠性连接有轴线自动对中作用,同时为主机利用一些减振措施创造条件,为此越来越多的工程船舶上采用了万向联轴器,并取得了较好的效果。十字轴式双万向联轴器用于联接轴线相交的两轴,以传递运动和扭矩,并且能在两轴线夹角发生变化时,所联接两轴连续回转,传递扭矩。研究对象大转矩万向联轴器为船用十字轴可伸缩式双万向联轴器,中间轴的非匀速转动会产生较大的惯性力偶矩,且位移补偿机构采用六个传扭滑块传递扭矩,因此万向联轴器的运动情况和受力情况比较复杂。为研究万向联轴器工作时的运行情况,了解万向联轴器的工作性能,对万向联轴器进行多体系统动力学仿真。同时,万向联轴器在推进轴系中常直接与减速齿轮箱相连接,通过对万向联轴器—减速齿轮箱传动系统进行动力学仿真,分析万向联轴器的不同折角对减速齿轮箱的大齿轮轴承受力的影响,以及两轴承在旋转一周内的受力较大值随折角变化的变化规律,有助于了解整个传动系统的工作性能,为传动系统的进一步设计开发提供了理论基础

实际工作中输入轴通过连接部件受到柴油机的驱动,匀速转动,根据万向联轴器实际工作状态,给主动轴施加300r/min的转速。实际工作中联轴器受到的载荷主要为输出轴受到的阻力矩,也称为联轴器的工作扭矩。在不考虑摩擦等因素的影响时,联轴器的工作扭矩应该等于输入轴的驱动扭矩。实际工作时联轴器受到的阻力矩一般要小于驱动扭矩才能使电机正常工作,计算时常常施加较大工作扭矩,即驱动扭矩。根据万向联轴器实际工作状态,给从动轴施加120kn.m 的载荷,使其方向与转速方向相反。仿真分析的参数设置由于联轴器的转速较高,系统转动一周的时间仅为0.2s,因此仿真时间设定较短,而仿真时间步长设定值很小,这样既可以减少仿真计算的迭代次数,节省计算量,也可以使计算结果比较准确。研究设定的仿真求解时间为2s,仿真步数为1000。仿真参数设置完成后,软件会根据己经建立好的联轴器虚拟样机的约束关系及载荷,利用多刚体系统的动力学理论建立多体动力学方程来进行求解。

基于多体动力学仿真软件平台,建立万向联轴器的虚拟样机,进行多刚体动力学仿真计算,分析万向联轴器的工作性能,研究万向联轴器的运动规律、受力变化规律及中间轴的惯性力偶矩的变化规律,同时对万向联轴器-减速齿轮箱传动系统进行动力学仿真,研究万向联轴器不同折角对齿轮箱的大齿轮的轴承受力的影响,从而为万向联轴器的结构设计开发提供新的研究途径和理论支持