萬向聯軸器動力學仿真分析

萬向聯軸器撓性連接有軸線自動對中作用，同時為主機利用一些減振措施創造條件，為此越來越多的工程船舶上采用了萬向聯軸器，并取得了較好的效果。十字軸式雙萬向聯軸器用于聯接軸線相交的兩軸，以傳遞運動和扭矩，并且能在兩軸線夾角發生變化時，所聯接兩軸連續回轉，傳遞扭矩。研究對象大轉矩萬向聯軸器為船用十字軸可伸縮式雙萬向聯軸器，中間軸的非勻速轉動會產生較大的慣性力偶矩，且位移補償機構采用六個傳扭滑塊傳遞扭矩，因此萬向聯軸器的運動情況和受力情況比較復雜。為研究萬向聯軸器工作時的運行情況，了解萬向聯軸器的工作性能，對萬向聯軸器進行多體系統動力學仿真。同時，萬向聯軸器在推進軸系中常直接與減速齒輪箱相連接，通過對萬向聯軸器—減速齒輪箱傳動系統進行動力學仿真，分析萬向聯軸器的不同折角對減速齒輪箱的大齒輪軸承受力的影響，以及兩軸承在旋轉一周內的受力較大值隨折角變化的變化規律，有助于了解整個傳動系統的工作性能，為傳動系統的進一步設計提供了理論基礎

實際工作中輸入軸通過連接部件受到柴油機的驅動，勻速轉動，根據萬向聯軸器實際工作狀態，給主動軸施加300r/min的轉速。實際工作中聯軸器受到的載荷主要為輸出軸受到的阻力矩，也稱為聯軸器的工作扭矩。在不考慮摩擦等因素的影響時，聯軸器的工作扭矩應該等于輸入軸的驅動扭矩。實際工作時聯軸器受到的阻力矩一般要小于驅動扭矩才能使電機正常工作，計算時常常施加較大工作扭矩，即驅動扭矩。根據萬向聯軸器實際工作狀態，給從動軸施加120kn.m 的載荷，使其方向與轉速方向相反。仿真分析的參數設置由于聯軸器的轉速較高，系統轉動一周的時間僅為0.2s，因此仿真時間設定較短，而仿真時間步長設定值很小，這樣既可以減少仿真計算的迭代次數，節省計算量，也可以使計算結果比較準確。研究設定的仿真求解時間為２ｓ，仿真步數為1000。仿真參數設置完成后，軟件會根據己經建立好的聯軸器虛擬樣機的約束關系及載荷，利用多剛體系統的動力學理論建立多體動力學方程來進行求解。

基于多體動力學仿真軟件平臺，建立萬向聯軸器的虛擬樣機，進行多剛體動力學仿真計算，分析萬向聯軸器的工作性能，研究萬向聯軸器的運動規律、受力變化規律及中間軸的慣性力偶矩的變化規律，同時對萬向聯軸器－減速齒輪箱傳動系統進行動力學仿真，研究萬向聯軸器不同折角對齒輪箱的大齒輪的軸承受力的影響，從而為萬向聯軸器的結構設計提供新的研究途徑和理論支持