АКСОЇДИ ШАРНІРА ГУКА
DOI:
https://doi.org/10.20998/2222-0631.2022.01.08Ключові слова:
шарнір Гука, хрестовина, міжосьовий кут передачі, кутова швидкість, сферичний рух, годограф, аксоїдАнотація
Аналіз літературних джерел, присвячених дослідженню і конструюванню карданних передач з використанням шарніра Гука, показав, що особливості сферичного руху хрестовини карданного шарніра освітлені недостатньо повно. Це пояснюється відносно незначною масою хрестовини, через що вона майже не впливає на динаміку карданної передачі. Потреба врахування масово-геометричних параметрів хрестовини та всебічного аналізу її руху може виникнути при точних розрахунках високошвидкісних карданних передач. В цьому разі рух хрестовини зручно розглядати як обкочування без ковзання рухомого аксоїда по нерухомому аксоїду. Такий підхід дозволяє більш повно дослідити особливості сферичного руху хрестовини і дає наочне уявлення про орієнтацію її миттєвої осі обертання в нерухомій і рухомій системах координат. Виходячи з цього, дана робота присвячена побудові кінематичної моделі хрестовини шарніра Гука, рух якої розглядається як обкочування без ковзання рухомого аксоїда по нерухомому.
В результаті проведеного кінематичного аналізу шарніра Гука отримано рівняння годографів вектора абсолютної кутової швидкості хрестовини у нерухомій і рухомій системах координат, а також визначено параметри нерухомого і рухомого аксоїдів хрестовини карданного шарніра. Доведено, що нерухомий аксоїд хрестовини шарніра Гука являє собою похилий еліптичний конус з вершиною в центрі хрестовини, а його протилежні твірні, які перетинають велику вісь напрямного еліпса, збігаються з осями ведучого і веденого валів шарніра. Рухомий аксоїд хрестовини є замкненою конічною поверхнею зі змінним кутом розчину, максимальне значення якого дорівнює подвоєному значенню міжосьового кута передачі. При невеликих значеннях міжосьового кута, що має місце в практиці використання одинарного шарніра Гука, рухомим аксоїдом можна наближено вважати прямий круговий конус з вершиною в центрі хрестовини і кутом розчину, який дорівнює подвоєному значенню міжосьового кута передачі. Похибка такого припущення стрімко зростає зі збільшенням міжосьового кута передачі. Підтверджена правильність отриманої математичної моделі шляхом комп’ютерного моделювання в середовищі Autodesk Inventor.
Отримані результати можуть бути використані при дослідженнях динамічних процесів, які відбуваються в карданних передачах з використанням шарніра Гука.
Посилання
Artobolevskiy I. I. Teoriya mekhanizmov i mashin : uchebnik dlya vtuzov. 4-e izd., pererab. i dop [Theory of mechanisms and machines : Textbook for Higher Educational Institutions. – 4-th ed., revised and expanded]. Moscow, Nauka Publ., 1988. 640 p.
Frolov K. V., Popov S. A., Musatov A. K., Timofeev G. A., Nikonorov V. A. Teoriya mekhanizmov i mekhanika mashin : uchebnik dlya vuzov. [Theory of mechanisms and mechanics of machines]. Moscow, Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana Publ., 2004. 664 p.
Zablonskiy K. I., Belokonev I. M., Shhekin B. M. Teoriya mekhanizmov i mashin [Theory of mechanisms and machines]. Kiev, Vyshcha shkola Publ., 1989. 376 p.
Loytsyanskiy L. G., Lur'e A. I. Kurs teoreticheskoy mekhanіki. T. 1 [Course in theoretical mechanics. Vol. 1]. Moscow, Gostekhizdat Publ., 1955. 380 p.
Kozhevnikov S. N., Perfil'ev P. D. Kardannye peredachi [Cardan transmissions]. Kiev, "Tekhnika" Publ., 1978. 264 p.
Malakhovskiy Ya. E., Lapin A. A., Vedeneev N. K. Kardannye peredachi [Cardan transmissions]. Moscow, Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izdatel'stvo mashinostroitel'noy literatury Publ., 1962. 156 p.
Grishkevich A. I. Proektirovanie transmissii avtomobilei : Spravochnik [Designing automobile transmissions : handbook]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1984. 272 p.
Alfayo A. Alugongo. Parametric Vibration of a Cardan Shaft and Sensitivity Analysis. Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science. Vol II WCECS 2018, October 23–25, 2018, San Francisco, USA.
Yuanfeng Xia, Jian Pang, Liang Yang, Qin Zhao, Xianwu Yang. Nonlinear numerical and experimental study on the second-order torsional and lateral vibration of driveline system connected by cardan joint. Journal of Vibration and Control. 2019, no. 26(7 – 8), pp. 540–551. DOI: 10.1177/1077546319889846.
Reza Golafshan, Catalin Dascaliuc, Georg Jacobs, David Roth, Joerg Berroth, Stephan Neumann. Damage Diagnosis of Cardan Shafts in Mobile Mining Machines using Vibration Analysis. 19th Drive Train Technology Conference (ATK 2021). IOP Conf. Series : Materials Science and Engineering, 1097 (2021) 012019. DOI: 10.1088/1757-899X/1097/1/012019.
Farzad Vesali, Mohammad Ali Rezvani, Mohammad Kashfi. Dynamics of universal joints, its failures and some propositions for practically improving its performance and life expectancy. Journal of Mechanical Science and Technology. August 2012, no. 26(8), pp. 2439–2449. DOI: 10.1007/s12206-012-0622-1.
Аleksandar Asonja, Eleonora Desnica. Reliability of agriculture universal joint shafts based on temperature measuring in universal joint bearing assemblies. Spanish Journal of Agricultural Research, 13(1), e02-001, 8 pages. (2015). DOI: 10.5424/sjar/2015131-6371.
Podrygalo M. A., Peregon V. A., Boboshko O. A., Bogdan D. I., Koriak O. O. Kinematyka sharnira Guka [Kinematics of Hook’s hinge]. Avtomobil' i elektronika. Suchasni tekhnologiyi [Automobile and electronics. Modern technologies]. 2022, no. 21/2022, pp. 48–56. DOI: 10.30977/VEIT. 2022.21.0.09.
Yablonskiy A. A., Nikiforova V. M. Kurs teoreticheskoy mekhaniki. Chast' 1 [Course in theoretical mechanics. Part 1]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1966. 439 p.
Muskhelishvili N. Y. Kurs analiticheskoy geometrii [Course in analytical geometry]. Moscow, Yzd-vo "Vysshaya shkola" Publ., 1967. 655 p.
