三叉桿球籠式萬向聯軸器的分析

   鋼球隨輸入軸的等速回轉做近似周期性的簡諧運動，并且兩個聯軸器夾角越大，各運動參數波動的幅度也越大;該仿真結果為合理設計三叉桿-球籠式萬向聯軸器傳動軸，適當解決其在應用中的摩擦、磨損、潤滑問題打下了基礎。等速萬向聯軸器傳動軸總成是汽車傳動系統的重要組成部分。研究的萬向聯軸器傳動軸包括三叉桿滑移式萬向聯軸器、中間軸和球籠式萬向聯軸器。汽車行駛時，由于路面不平以及車輪轉向等原因，兩個等速萬向聯軸器的軸間夾角會經常發生變化，使得零部件間相對滑動或滾動，從而造成振動和噪音，影響車輛的舒 適性;產生摩擦磨損，并進一步帶來能耗變加、傳動率降低的不 良后果。盡管目前針對三叉桿式萬向聯軸器或球籠式萬向聯軸器進行運動學方面的研究較多，但這些研究沒有充分考慮兩個萬向聯軸器組成傳動軸總成后各構件之間的相互約束關系，不能切實反映各構件的實際運動工況，因此有需要對等速萬向聯軸器傳動軸總成進行運動特性的研究。

運用軟件對三叉桿-球籠式萬向聯軸器傳動軸整體型閉合曲線，并且其大小形狀差異很小，特別是輸入軸和輸出軸夾角較小時，2個V型幾乎是重合的，說明輸入軸回轉一圈的過程當中，鋼球相對于回轉中 心的加速度嚴格來說不是周期性變化2次，因為這2次變化中加速度大小不是 相同。位移較小時，加速度取及大值。隨后加速度隨著位移的變大先變大后減小，當位移到達較大時加速度取較大值。鋼球中 心沿滑道的加速度相對于位移近似為一條斜率為負值的線段，該線段以0加速度值為對稱點向上下兩側延展。當輸入軸和中間軸分別成10°、20°和30°夾角時，所對應的加速度線段幾乎是重合的，并且夾角越大，線段越長，說明鋼球沿滑道往返一個來回的行程中，對應著相同的位移加速度值是近乎相等的。在位移逐漸變大的正行程中加速度由大變小，位移中點處，加速度為0。回程時，加速度則隨位移的減小而變大。正負行程中加速度取及值的地方是鋼球在軌道中的運動方向發生改變的位置。說明夾角對剛球中 心相對于位移的加速度變化規律幾乎不產生影響。

本研究通過對三叉桿-球籠式萬向聯軸器傳動軸進行了三維建模并做了運動仿真，仿真后提取了鋼球中 心的位移、速度和加速度等運動學曲線。運動學曲線分析表明:(1)鋼球中 心相對于回轉中 心的運動以及鋼球中 心沿滑道的運動，均隨輸入軸的等速回轉做近似周期性的簡諧運動。(2)輸入軸回轉一周，鋼球中 心相對于回轉中 心的位移曲線周期性變化1次，速度和加速度曲線分別周期性變化2次，鋼球沿滑道的位移、速度和加速度均周期性變化1次。(3)輸入軸回轉一周，鋼球中 心相對于回轉中 心的運動方向不發生改變，鋼球沿滑道往返運動一個來回。(4)輸入軸和中間軸的夾角不同，位移、速度和加速度波動的幅度也不相同，夾角越大，各運動參數波動的幅度也越大。該運動仿真結果對合理進行不同車型、不同應用場合下的三叉桿-球籠式萬向聯軸器傳動軸的結構設計，有用解決其在汽車應用行業中的摩擦、磨損、潤滑等關鍵技術問題打下了基礎。