施密特平行軸聯軸器彈性動力學建模與分析

采用KED法建立了過約束機構施密特平行軸聯軸器的彈性動力學模型,論證了機構彈性動力學模型可以簡化為機構運動彈性靜力分析模型進行變形和受力分析,同時可以直接計算其固有頻率,該計算過程通過在有限元分析軟件ANSYS中建立相應模型進行靜力結構分析和模態分析得以實現。為進 步的機構分析奠定了基礎,為設計和安裝提供了理論指導。基于有限元方法進行的運動彈性靜力分析,為過約束系統靜力分析提供了一種新方法。

施密特平行軸聯軸器屬于過約束機構,用剛體動力學方法不能建立其動力學模型,須考慮構件和運動副的彈性變形,并考慮各個彈性變形之間的協調關系,用彈性動力學的方法才能夠正確地建立其動力學模型。針對本文中所研究機構,可以考慮對各個構件按牛頓—歐拉法建立動力學平衡方程,再用類似的彈性靜力學分析方法找到各運動參數之間的協調關系,由此可以建立起該機構的彈性動力學模型,但在考慮慣性力后運動協調關系不易求得。我們采用有限元法來建立彈性動力學模型,考慮連桿為彈性梁單元構件,各傳動盤為剛體,通過彈性構件與剛體構件公共點之間的運動協調關系來組裝方程。通過彈性動力學模型,可以簡化為運動彈性靜力分析模型進行力分析,也可以直接計算其固有頻率。

對于連桿機構而言,當機構處于不同位置時,機構有不同的固有頻率,此處僅計算了主動盤  相位置角=40°時的固有頻率,通過 系列不同位置分析,可以各階固有頻率相對位置角的曲線圖,進而可以改變工作狀態角各階固有頻率相對位置角的曲線圖族。如此,可以為設計和安裝提供依據。