基于万向联轴器非线性扭振仿真

基于万向联轴器非线性扭振仿真

       全回转推进轴系因其操纵性好、倒退率高等特点逐渐在平台供应船上广泛应用。全回转推进轴系中的一个重要组成部分是万向联轴器，其作用是联接船舶轴系中的两相交轴，改变推进轴系扭矩的传动方向。万向联轴器根据其传动特点，只要在接头存在夹角，即使主动轴速度是稳定的，从动轴也会产生速度波动，且其波动大小与夹角大小密切相关。但是，目前的研究往往将万向联轴器等效为一个或多个质量圆盘进行扭振计算，忽略了夹角引起的波动，从而造成扭振理论计算和测试之间的误差。从稳定性、运动学和动力学以及扭转振动等方面对万向联轴器进行了相关研究，但在船舶轴系的扭振计算中还未形成合适的计算方法，因此对万向联轴器的扭振进行研究，能够提高轴系扭振计算精度，丰富轴系扭振计算理论，为万向联轴器在船舶推进轴系的设计和应用提供理论支持。数学模型的建立方法是建立多体系统动力学方程的一种普遍方法。传统的方程可分为 一类和多形多体系统也适用于含闭链的非树形多体系统，其方程为微分代数方程。在文中采用 一类方程建立万向联轴器系统的动力学方程。由于中间轴较长，需考虑自身的扭转刚度和扭转阻尼，因此将其离散为两个转动惯量相等的惯性圆盘；忽略接头处的附加转动惯量和速度波动，建立万向联轴器集总参数简化当量模型。利用一类方程建立了万向联轴器非线性扭转振动方程，在此基础上该系统的仿真模型并通过特例计算和仿真验证了该模型的正确性；然后通过修改参数获得了系统固有频率随夹角变大而逐渐减小的变化关系，了在夹角小于２０°时的情况下可忽略夹角进行扭振计算的结论，为万向联轴器在船舶推进轴系的设计和应用提供理论支持。