基于萬向聯軸器非線性扭振仿真

       全回轉推進軸系因其操縱性好、倒退率高等特點逐漸在平臺供應船上廣泛應用。全回轉推進軸系中的一個重要組成部分是萬向聯軸器，其作用是聯接船舶軸系中的兩相交軸，改變推進軸系扭矩的傳動方向。萬向聯軸器根據其傳動特點，只要在接頭存在夾角，即使主動軸速度是穩定的，從動軸也會產生速度波動，且其波動大小與夾角大小密切相關。但是，目前的研究往往將萬向聯軸器等效為一個或多個質量圓盤進行扭振計算，忽略了夾角引起的波動，從而造成扭振理論計算和測試之間的誤差。從穩定性、運動學和動力學以及扭轉振動等方面對萬向聯軸器進行了相關研究，但在船舶軸系的扭振計算中還未形成合適的計算方法，因此對萬向聯軸器的扭振進行研究，能夠提高軸系扭振計算精度，豐富軸系扭振計算理論，為萬向聯軸器在船舶推進軸系的設計和應用提供理論支持。數學模型的建立方法是建立多體系統動力學方程的一種普遍方法。傳統的方程可分為 一類和多形多體系統也適用于含閉鏈的非樹形多體系統，其方程為微分代數方程。在文中采用 一類方程建立萬向聯軸器系統的動力學方程。由于中間軸較長，需考慮自身的扭轉剛度和扭轉阻尼，因此將其離散為兩個轉動慣量相等的慣性圓盤；忽略接頭處的附加轉動慣量和速度波動，建立萬向聯軸器集總參數簡化當量模型。利用一類方程建立了萬向聯軸器非線性扭轉振動方程，在此基礎上該系統的仿真模型并通過特例計算和仿真驗證了該模型的正確性；然后通過修改參數獲得了系統固有頻率隨夾角變大而逐漸減小的變化關系，了在夾角小于２０°時的情況下可忽略夾角進行扭振計算的結論，為萬向聯軸器在船舶推進軸系的設計和應用提供理論支持。