Please wait a minute...
工程设计学报
工程设计学报  2021, Vol. 28 Issue (4): 458-465    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2021.00.063
建模、仿真、分析与决策     
三叉式-球笼式双联万向联轴器的扭转振动特性分析
魏建宝, 李松梅, 徐雨田
青岛科技大学 机电工程学院， 山东 青岛 266061
Analysis of torsional vibration characteristics of tripod-ball cage double universal coupling
WEI Jian-bao, LI Song-mei, XU Yu-tian
College of Electromechanical Engineering， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266061， China
 全文: PDF(6402 KB)   HTML
摘要： 大型旋转机械传动系统的振动特性直接影响其运行平稳性，而万向联轴器是传动系统中必不可少的关键零部件。为此，以三叉式-球笼式双联万向联轴器为研究对象，对其扭转振动特性进行分析。首先，建立三叉式-球笼式双联万向联轴器的扭转振动模型，并基于拉格朗日方程建立其动力学方程。然后，利用Runge-Kutta算法对所建立的动力学方程进行数值求解，得到了三叉式-球笼式双联万向联轴器输入轴与输出轴之间转角差和角速度差随时间的变化情况。最后，利用MATLAB软件进行仿真验证，分析了三叉式-球笼式双联万向联轴器输入轴与中间轴的夹角和外激励对其扭转振动特性的影响。结果表明：三叉式-球笼式双联万向联轴器固有频率的理论计算结果与数值仿真结果相吻合；三叉式-球笼式双联万向联轴器输入轴与中间轴的夹角和外激励会对其输入轴与输出轴之间的转角差和角速度差的幅值产生不稳定的影响，从而导致联轴器产生扭转振动响应；随着输入轴与中间轴的夹角和外激励的增大，三叉式-球笼式双联万向联轴器产生的扭转振动响应增大。研究结果可为三叉式-球笼式双联万向联轴器的设计、制造和应用提供理论依据。
Abstract: The vibration characteristics of the transmission system of large rotating machinery directly affect its smooth operation, and the universal coupling is an indispensable key component in the transmission system. Therefore, taking the tripod-ball cage double universal coupling as the research object, and its torsional vibration characteristics were analyzed. Firstly, the torsional vibration model of the tripod-ball cage double universal coupling was established, and its dynamics equation was established based on the Lagrange equation. Then, the Runge-Kutta algorithm was used to numerically solve the established dynamics equation, and the changes of the rotation angle difference and the angular velocity difference between the input shaft and the output shaft of the tripod-ball cage double universal coupling with time were obtained. Finally, the simulation verification was carried out by the MATLAB software to analyze the effects of the included angle between the input shaft and the intermediate shaft and the external excitation on the torsional vibration characteristics of the tripod-ball cage double universal coupling. The results showed that: the theoretical calculation results of the natural frequency of the tripod-ball cage double universal coupling were consistent with the numerical simulation results; the included angle between the input shaft and the intermediate shaft and the external excitation would affect the amplitude of the rotation angle difference and the angular velocity difference between the input shaft and the output shaft of the tripod-ball cage double universal coupling, which could cause the coupling to produce torsional vibration response; with the increase of the included angle between the input shaft and the intermediate shaft and the external excitation, the torsional vibration response of the tripod-ball cage double universal coupling increased. The research results can provide a theoretical basis for the design, manufacture and application of the tripod-ball cage double universal coupling.
收稿日期: 2020-06-24 出版日期: 2021-08-28
CLC:  TH 113  
基金资助: 国家自然科学基金资助项目（50975147）；山东省自然科学基金资助项目（ZR2020ME114）；青岛市创新源头科技项目（18-2-2-21-jch）
通讯作者: 李松梅（1986—），女，山东青岛人，副教授，硕士生导师，博士，从事机器人机构学、机械设计和计算机辅助设计研究，E-mail：Lisongmei1126@163.com，https：//orcid.org/0000-0002-9804-2625     E-mail: Lisongmei1126@163.com
作者简介: 魏建宝（1992—），男，山东德州人，硕士生，从事机械传动设计与方法研究，E-mail：1289604310@qq.com；
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　

引用本文:

魏建宝, 李松梅, 徐雨田. 三叉式-球笼式双联万向联轴器的扭转振动特性分析[J]. 工程设计学报, 2021, 28(4): 458-465.

WEI Jian-bao, LI Song-mei, XU Yu-tian. Analysis of torsional vibration characteristics of tripod-ball cage double universal coupling. Chinese Journal of Engineering Design, 2021, 28(4): 458-465.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2021.00.063    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2021/V28/I4/458

[1] 独亚平,赵春花,郭嘉辉,周川,张立强. 柔顺停歇机构伪刚体模型的运动学和动力学分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(2): 202-211.
[2] 马维贞, 胡腾, 郑华林, 李湉. 主轴运行状态下机床刀尖点动力学行为分异特征辨识[J]. 工程设计学报, 2021, 28(6): 694-700.
[3] 李然然, 张凯, 柴麟, 张龙, 刘宝林, 李国民. 黏滑振动下机械式自动垂直钻具稳定平台的控制性能研究[J]. 工程设计学报, 2021, 28(6): 746-757.
[4] 白杨溪, 陈洪月, 陈洪岩, 王鑫, 李建刚. 基于滚筒载荷的采煤机滑靴振动分析及实验验证[J]. 工程设计学报, 2021, 28(3): 358-366.
[5] 王昕煜, 平雪良. 基于多传感器融合信息的移动机器人速度控制方法[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 63-71.
[6] 李琴, 陈言, 黄志强, 高兆鑫, 陈振, 敬爽, 付春丽. 极端海况下FPSO模块支墩的动态力学分析与试验研究[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 698-706.
[7] 白杨溪, 陈洪月, 陈洪岩, 王鑫. 多约束条件下采煤机摇臂横向振动分析及试验验证[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 707-712.
[8] 苏芳, 罗茹楠, 刘艳明, 王晨升. 双轴联动进给系统多目标优化设计与研究[J]. 工程设计学报, 2020, 27(4): 456-462.
[9] 江漪, 彭飞, 卢屹东, 张瑞龙. 新型平置电动防护门设计和仿真分析[J]. 工程设计学报, 2019, 26(5): 513-519.
[10] 王艾伦, 刘乐, 刘庆亚. 基于Kriging代理模型的拉杆组合转子强度可靠性研究[J]. 工程设计学报, 2019, 26(4): 433-440.
[11] 宋建虎. 某高轨星载数传天线的振动分析[J]. 工程设计学报, 2019, 26(3): 274-279.
[12] 唐东林, 李茂扬, 丁超, 魏子兵, 胡琳, 袁波. 轮式爬壁机器人转向稳定性研究[J]. 工程设计学报, 2019, 26(2): 153-161.
[13] 胡振娴, 顾亮, 王国丽. 减震器橡胶连接件的动态特性实验研究以及参数识别[J]. 工程设计学报, 2009, 16(6): 427-431.
[14] 张勇, 孙宁, 曹国华. 单轴气浮台低速自由转动规律分析[J]. 工程设计学报, 2009, 16(6): 436-439.