Моделирование кинематики и динамики шарнира неравных угловых скоростей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Шарнир неравных угловых скоростей, также известный как универсальный шарнир, универсальная муфта, U-образное соединение, карданное соединение, соединение Харди-Спайсера или соединение Гука, представляет собой соединение, которое позволяет передавать крутящий момент между пересекающими валами. Универсальный шарнир - основной узел карданной передачи, состоящей из двух шарниров, соединенных промежуточным валом. Карданные передачи находят широкое применение, а различных отраслях при создании машин с передачей мощности от выходного вала редуктора к валу кривошипа при отсутствии их соосности. Исследованию кинематики универсального шарнира посвящено достаточно большое количество работ, а работы по его динамике полностью отсутствуют. Такое описание стало возможным благодаря применению матричного и кватернионного формализма при описании движения универсального шарнира. В работе получено полное описание кинематики универсального шарнира в его рабочем цикле в терминах аналогов скоростей и на этой основе исследована динамика шарнира с учетом его инерционных характеристик. Показано, что учет инерционных характеристик крестовины может привести к значительному увеличению величины момента, действующего на шипы, контактирующие с вилкой ведомого вала.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Евгений Александрович Митюшов

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: mityushov-e@mail.ru
доктор физико-математических наук, профессор; профессор Екатеринбург, Российская Федерация

Наталья Евгеньевна Мисюра

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: n_misura@mail.ru
кандидат физико-математических наук; доцент Екатеринбург, Российская Федерация

Алексей Евгеньевич Ламоткин

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: alexey.lamotkin@urfu.ru
старший преподаватель Екатеринбург, Российская Федерация

Евгений Юрьевич Раскатов

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: e.j.raskatov@urfu.ru
доктор технических наук, доцент; профессор Екатеринбург, Российская Федерация

Список литературы

  1. Amaresh Goud E., Hussain P. Study & analysis of universal joint with the replacement of different material // Journal of Engineering Sciences. 2019. Vol. 10. Issue 12. Pp. 1037-1047.
  2. Cardanus H. De subtilitate rerum. Norimberga: Johannes Petreius, 1550.
  3. Datey S.N., Khamankar S.D., Kuttarmare H.C. Finite element analysis of universal joint // Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2014. Vol. 11. Issue 3. Pp. 64-69.
  4. Hooke R. A description of helioscopes, and some other instruments. London: John Martyn, 1676.
  5. LeCain N. Tutorial of Hertzian contact stress analysis. URL: https://wp.optics.arizona.edu/optomech/wp-content/uploads/sites/53/2016/10/Tutorial_LeCainNicholas.pdf (data of accesses: 29.11.2022).
  6. Mityushov E.A., Misyura N.E. A quaternionic description of kinematics and dynamics universal joint // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. Vol. 1901. Pp. 012-121.
  7. Petrescu F., Petrescu R. The structure, geometry, and kinematics of a universal joint // Independent Journal of Management & Production. 2019. Vol. 10. Issue 8. Pp. 1713-1724.
  8. Poncelet J.V. Traité de mécanique appliquée aux machines. Part 1. Liége: Librairie scientifique et industrielle, 1845.
  9. Vesali F., Rezvani M.A., Kashfi M. Dynamics of universal joints, its failures, and some propositions for practically improving its performance and life expectancy // Journal of Mechanical Science and Technology. 2012. Vol. 26. Pp. 2439-2449.
  10. Willis R. Principles of Mechanisms. London: John W. Parker, 1841.
  11. Yadav K., Jain H. Modeling and finite element analysis of universal joint // Advancement in Mechanical Engineering and Technology. 2021 Vol. 4. Issue 1. Pp. 1-4.
  12. Ереско С.П. и др. Сравнительный анализ конструкций карданных шарниров неравных угловых скоростей // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16. № 3. C. 720-728.
  13. Жилин П.А. Векторы и тензоры второго ранга в трехмерном пространстве. СПб.: Нестор, 2014.
  14. Кравченко В.И. и др. Новые материалы и технологии, применяемые при производстве карданных передач // Вестник Белорусско-Российского университета. 2006. № 4 (13). C. 91-99.
  15. Митюшов Е.А., Мисюра Н.Е. Кватернионные модели в кинематике и динамике сферического движения элементов сложных технических систем // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2020. № 4 (71). C. 27-34.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать