Моделирование кинематики и динамики шарнира неравных угловых скоростей
(Стр. 48-54)

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.

� DOI: 10.33693/2313-223X-2022-9-4-48-54

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.
Cardanus H. De subtilitate rerum. Norimberga: Johannes Petreius, 1550.
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.
Hooke R. A description of helioscopes, and some other instruments. London: John Martyn, 1676.
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).
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.
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.
Poncelet J.V. Traité de mécanique appliquée aux machines. Part 1. Liége: Librairie scientifique et industrielle, 1845.
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.
Willis R. Principles of Mechanisms. London: John W. Parker, 1841.
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.
Ереско С.П. и др. Сравнительный анализ конструкций карданных шарниров неравных угловых скоростей // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16. № 3. C. 720-728.
Жилин П.А. Векторы и тензоры второго ранга в трехмерном пространстве. СПб.: Нестор, 2014.
Кравченко В.И. и др. Новые материалы и технологии, применяемые при производстве карданных передач // Вестник Белорусско-Российского университета. 2006. № 4 (13). C. 91-99.
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.

шарнир неравных угловых скоростей, шарнир Гука, карданная передача, кватернион, динамика.