重載十字軸式萬向節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)及正向設(shè)計(jì)理論研究.pdf

1、重載十字軸式萬向節(jié)是軋鋼機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，通常也是其薄弱部件。重載十字軸式萬向節(jié)的失效會(huì)導(dǎo)致整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)軋鋼生產(chǎn)線的停頓，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此通過建立重載十字軸式萬向節(jié)的正向設(shè)計(jì)理論體系，提高其設(shè)計(jì)壽命及可靠性具有重要意義。本文在對十字軸式萬向節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上建立了以避免運(yùn)動(dòng)干涉為前提的等強(qiáng)度正向設(shè)計(jì)理論體系。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)采用空間投影幾何法，建

2、立了雙十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)方程，并分析了相位角、軸間夾角對瞬時(shí)轉(zhuǎn)角差、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速差的影響以及轉(zhuǎn)動(dòng)起始位置對轉(zhuǎn)角差的影響，為分析雙十字軸式萬向節(jié)的彈性變形、間隙及制造公差對十字軸式萬向節(jié)運(yùn)動(dòng)特性的影響提供了理論依據(jù)。采用空間投影幾何法及坐標(biāo)變換法建立了十字軸式萬向節(jié)中軸承的運(yùn)動(dòng)方程，分析了軸承的運(yùn)動(dòng)特性，并證明:主動(dòng)叉頭的軸承的運(yùn)動(dòng)特性與從動(dòng)叉頭的軸承運(yùn)動(dòng)特性不同，為分析、設(shè)計(jì)十字軸式萬向節(jié)的軸承提供了依據(jù)。
　　(2)建立了軋鋼機(jī)主

3、傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)方程，提出了使用系數(shù)KA的概念，并給出了KA的計(jì)算方法。采用柔度影響系數(shù)法建立了主傳動(dòng)系統(tǒng)的彎曲振動(dòng)模型，分析了質(zhì)量偏心及十字軸式萬向節(jié)的附加彎矩對彎曲振動(dòng)的影響，并進(jìn)一步分析了在咬鋼和拋鋼階段存在的彎扭耦合振動(dòng)現(xiàn)象。通過對十字軸式萬向節(jié)的彎曲振動(dòng)分析，提出了派生載荷系數(shù)KB，并給出了計(jì)算方法。采用面向?qū)ο蟮慕７║ML建立了軋鋼機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析軟件的模型，建立了VB.NET和MATLAB之間的混合編程技術(shù)，并

4、利用該技術(shù)提出該軟件平臺(tái)的快速搭建技術(shù)。
　　(4)通過對局部應(yīng)力集中系數(shù)與局部曲率之間關(guān)系的分析，提出了應(yīng)力二次分散方法，用于設(shè)計(jì)應(yīng)力集中系數(shù)更小的變曲率過渡圓角。采用應(yīng)力二次分散方法設(shè)計(jì)了十字軸軸根的變曲率過渡圓角，并利用有限元法驗(yàn)證了變曲率過渡曲線的有效性。此外，采用復(fù)合形法編寫了設(shè)計(jì)最優(yōu)的十字軸軸根的雙曲率過渡圓角的程序。
　　(5)通過對十字軸式萬向節(jié)失效形式的分析，確定了十字軸式萬向節(jié)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。通過對主機(jī)、負(fù)荷