三叉杆等角速万向联轴器的运动学研究

论文摘要

本文首先分析了不同结构类型的等角速万向联轴器,比较各自的特点;研究了三叉杆等角速万向联轴器的结构特征。在单联滑块型三叉杆万向联轴器的运动学分析中,给出其运动学方程组,然后采用Matlab软件进行数值求解,考察联轴器夹角、输入轴的半径和输出轴的长度对其运动学的影响,并绘制它的多个特征项目的曲线。通过分析得知:(1)三叉杆万向联轴器是一种等角速联轴器;(2)输入轴的半径越小、输出轴的长度越长和两轴夹角越小,联轴器的同步性就越好,运动越平稳。其次,在双联滑块型三叉杆等角速万向联轴器的运动学分析中,分析了改进前与改进后的双联三叉杆等角速万向联轴器的结构特点,求解了两种双联三叉杆等角速万向联轴器的自由度。重点研究改进后的双联滑块型三叉杆等角速万向联轴器的运动学;以方向余弦矩阵为数学工具,通过严谨的数学推导,得出输出轴采用自调心轴承安装时,双联滑块型三叉杆等角速万向联轴器的输入轴与中间轴、中间轴与输出轴以及输入轴与输出轴的运动学方程表达式。结果表明双联滑块型三叉杆万向联轴器也是一种等角速联轴器。最后,使用三维实体建模软件Pro/E建立双联三叉杆等角速万向联轴器零件参数化模型,将此模型导入Pro/E运动学模块进行仿真,对改进前与改进后的双联三叉杆等角速万向联轴器进行运动学仿真以及对有间隙时的双联三叉杆联轴器进行运动仿真;并比较了改进前与改进后、有间隙和无间隙时的运动学特性,得到了改进后的无间隙双联滑块型三叉杆万向联轴器的输出轴与三叉杆的运动更为稳定的结果,进一步验证了双联三叉杆的等角速特性。通过上述分析,在单联三叉杆联轴器理论的基础上寻找到了研究双联三叉杆联轴器新的理论方法,为双联三叉杆等角速万向联轴器的研究领域提供了良好的理论和实践指导意义,从而为进一步研究开发三叉杆等角速万向联轴器打下基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 联轴器
• 1.2 万向联轴器
• 1.3 等角速万向联轴器的发展动态
• 1.3.1 双联十字轴万向联轴器
• 1.3.2 球叉式同步万向联轴器
• 1.3.3 球笼式万向联轴器
• 1.3.4 三球销式万向联轴器
• 1.3.5 滑移型三叉杆万向联轴器
• 1.3.6 滑块型三叉杆万向联轴器
• 1.4 等角速万向联轴器的研究现状
• 1.5 本课题的意义、内容及研究方法
• 1.5.1 理论意义
• 1.5.2 现实意义
• 1.5.3 课题的主要研究内容
• 1.5.4 本课题的研究方法
• 2 单联滑块型三叉杆万向联轴器的运动分析
• 2.1 引言
• 2.2 单联滑块型三叉杆万向联轴器的结构分析
• 2.3 单联滑块型三叉杆万向联轴器的运动分析
• 2.3.1 输入轴与输出轴之间的关系
• 2.3.2 关节轴承的相对运动
• 2.3.3 输入轴与输出轴转角及角速度误差随输出轴长度变化趋势
• 2.3.4 输入轴与输出轴转角及角速度误差随输入轴半径变化趋势
• 2.3.5 关节轴承相对于三叉杆的运动随输入轴半径变化趋势
• 2.3.6 滑块相对于输入轴的运动随输入轴半径变化趋势
• 2.3.7 输入轴与输出轴转角及角速度误差随联轴器夹角的变化趋势
• 2.3.8 关节轴承相对于三叉杆的运动随联轴器夹角的变化趋势
• 2.3.9 滑块相对于输入轴的运动随联轴器夹角的变化趋势
• 2.4 本章小结
• 3 双联滑块型三叉杆万向联轴器的运动分析
• 3.1 引言
• 3.2 双联滑块型三叉杆万向联轴器的结构分析
• 3.2.1 自由度的计算
• 3.2.2 双联滑块型三叉杆万向联轴器的结构改进
• 3.3 双联滑块型三叉杆万向联轴器的运动学方程
• 3.3.1 建立坐标系
• 3.3.2 输入轴与中间轴的关系
• 3.3.3 中间轴与输出轴的关系
• 3.3.4 输入轴与输出轴的关系
• 3.4 双联滑块型三叉杆万向联轴器的运动学结论
• 3.4.1 输入轴与中间轴的运动规律
• 3.4.2 中间轴与输出轴的运动规律
• 3.4.3 输入轴与输出轴的运动规律
• 3.5 本章小结
• 4 双联滑块型三叉杆万向联轴器的运动仿真
• 4.1 引言
• 4.2 基于Pro/ENGINEER 的三维实体建模
• 4.2.1 Pro/ENGINEER 的特点
• 4.2.2 Pro/ENGINEER 环境下的建模
• 4.2.2.1 建模中的注意点
• 4.2.2.2 零件图的建模
• 4.3 基于Pro/ENGINEER 的运动仿真
• 4.3.1 Pro/ENGINEER 的运动仿真特点
• 4.3.2 机构运动仿真的工作流程
• 4.3.3 无间隙的两种双联滑块型三叉杆万向联轴器的运动仿真
• 4.3.3.1 添加约束和驱动
• 4.3.3.2 双联三叉杆万向联轴器的运动仿真模型
• 4.3.3.3 输入轴、中间轴与输出轴的角速度规律
• 4.3.3.4 中间轴与输出轴的角加速度规律
• 4.3.3.5 左右滑块在槽壳内的运动位移规律
• 4.3.3.6 左右滑块在槽壳内的运动速度规律
• 4.3.3.7 左右滑块在槽壳内的运动加速度规律
• 4.3.3.8 左右内球头沿着三叉杆叉杆臂的运动位移规律
• 4.3.3.9 左右内球头沿着三叉杆叉杆臂的运动速度规律
• 4.3.3.10 左右内球头沿着三叉杆叉杆臂的运动加速度规律
• 4.3.3.11 左右三叉杆中心位移规律
• 4.3.3.12 左右三叉杆中心速度规律
• 4.3.3.13 左右三叉杆中心加速度规律
• 4.3.3.14 三叉杆中心轨迹曲线
• 4.3.4 有间隙的对双联滑块型三叉杆万向联轴器的运动仿真
• 4.3.4.1 输入轴、中间轴与输出轴的角速度规律
• 4.3.4.2 输入轴、中间轴与输出轴的角加速度规律
• 4.3.4.3 左右滑块在槽壳内的运动加速度规律
• 4.3.4.4 左右内球头沿着三叉杆叉杆臂的运动加速度规律
• 4.3.4.5 左右三叉杆中心位移规律
• 4.3.4.6 左右三叉杆中心速度规律
• 4.3.4.7 左右三叉杆中心加速度规律
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录