施密特平行轴联轴器的分析与试验研究

摘要

施密特平行轴联轴器是一种结构独特、传动性能良好的新型联轴器。但由于国内技术不够成熟，一直处于进口状态。为了实现国内自主开发，本文对其进行了机构的组成原理及运动分析、静力学及功率流、位置精度、传动角、死点、含间隙机构动力学分析及ADAMS仿真，并对联轴器进行了试验研究，为完善该类特殊结构联轴器的设计及选用提供了有价值的理论依据。
　　本文通过机构的组成原理及运动分析，解决了该机构中虚约束的数目、来源，并划分了机构的组成级别，并进一步对其运动学进行了分析，为后续的动力学分析奠定了基础。
　　其次，在不计机构的摩擦力的情况下，建立了机构的弹性静力学方程，并补充变形协调方程，得到机构的受力情况，并分析各构件传递的功率，解决了机构卡死运转不灵活的原因，以及机构中是否存在功率死循环的问题。
　　通过运用复数矢量法建立计入各构件的形位误差，尺寸误差的机构的输出位置精度方程，分析了各构件的不同的制造误差对输出位置精度的影响，通过对施密特平行联轴器的最小传动角和死点的分析，来探索该联轴器的适合的安装角范围和工作状况，给构件的设计、制造、使用提供了一定的依据。
　　为了探讨间隙对施密特平行轴联轴器的机械性能的影响，本文通过考虑轴承的刚度和阻尼采用牛顿定律和二状态运动模型，以此为基础首次建立了施密特平行轴联轴器的全间隙副的刚性机构动力学模型和考虑连杆的弹性变形有限元法的弹性动力学模型，并通过ADAMS软件中的接触函数仿真分析了多间隙运动副对施密特平行轴联轴器动态特性的影响。首次提出了连杆与轴承的过盈配合和采用中等以上刚度和阻尼的轴承会改善施密特平行轴联轴器机械运动性能的观点。
　　最后，通过机械传动综合性能试验台对施密特平行轴联轴器在不同位置不同工况下进行转速、转矩以及传动效率等方面的性能指标测试，首次得出了该类联轴器的一些机械性能，验证了相关特性的理论分析。并对实验台的优化提出一些建议。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 联轴器的研究背景

1．2 施密特平行联轴器的结构特点

1．3 施密特平行轴联轴器历史发展及研究背景

1．4 本课题的研究内容、目的及研究意义

2 联轴器的机构组成和及运动分析

2．1 机构的组成原理及结构分析

2．1．1 机构的虚约束分析

2．1．2 去除杆件后得到的基

2．1．3 机构的组成及结构分析

2．2 机构基本运动关系的分析

2．3 构件的速度和加速度分析

2．4 小结

3 联轴器的静力分析与功率流分析

3．1 静力分析

3．1．1 平衡方程的建立

3．1．2 变形协调方程的建立

3．1．3 构件所受的力

3．2 功率流分析

3．2．1 功率流分类

3．2．2 功率流转化

3．2．3 各构件功率的计算

3．3 参量影响分析

3．3．1 各参量对中间盘2的影响

3．3．2 各参量对输入盘1的影响

3．3．3 各参量对输出盘3的影响

3．4 结论

4 施密特平行联轴器的输出位置精度与传力性能分析

4．1 位置误差的分析

4．1．1 连杆的误差分析

4．1．2 主动盘1上销孔位置分度圆的半径对输出位置精度的影响

4．1．3 中间盘2上销孔位置的分度圆半径对输出位置精度的影响

4．1．4 输出盘3上销孔位置的分度圆半径对输出位置精度的影响

4．1．6 传动盘上的每一相的分度误差对输出位置精度的影响

4．1．7 计算实例

4．1．8 结果分析

4．2 机构传动角的分析

4．3 机构死点的分析

4．4 结论

5 含间隙机构动力学分析及ADAMS仿真

5．1 含间隙机构动力学的分析方法

5．2 含间隙机构动力学建模

5．2．2 联轴器动力学模型的建立

5．2．3 弹性连杆机构模型的建立

5．3 基于ADAMS的间隙动力学仿真

5．3．1 ADAMS软件的简介和仿真所用函数的简介

5．3．2 含运动副间隙的施密特平行轴联轴器仿真模型的建立

5．3．3 施密特平行轴联轴器多体动力学模型的建立

5．3．4 仿真参数的选取

5．4 仿真结果及分析

5．4．1 转速对间隙仿真的影响

5．4．2 不同间隙对联轴器的影响

5．4．3 轴承的刚度和阻尼不同时对联轴器的影响

5．5 小结

6 施密特平行轴联轴器的试验研究

6．1．1 JCY机械综合传动实验台的构成

6．2 试验的步骤及注意事项

6．2．1 实验步骤简述

6．2．2 实验应注意的事项

6．3 施密特平行轴联轴器的数据处理与实验分析

6．3．1 施密特平行轴联轴器的实验方案

6．3．2 不同安装位置时的试验及数据处理

6．4 实验结论

6．5 实验分析的影响因素对试验台改进的建议

6．5．1 影响实验的因素

6．5．2 对实验台改造的一些建议

6．6 小结

7 结论与展望

致谢

参考文献

附录 硕士期间发表的论文