ThereportofEnglishtranslation201703173631

1、The English report of translation Mechanical engineering and automationClass：Number：Name:目录检索过程英语原文翻译 1引言 2三叉滑移式万向节的自由度 3运动分解 3.1建立坐标系 3.2运动方程 3.3万向节角度的变化 3.4运动特性 4力的分解 4.1各元素力的分解 口语报告ppt （一）检索过程输入要查找内容，万向节，设置语言为英语缩小范围，在控制词处选万向节，在分类处选机械在限制词处填写万向节在主题处再次限制查看具体信息摘要进入百链查找刚刚搜索到的文献查到后点击邮箱接受全文（二）中文翻译三叉杆滑移式

2、万向节的运动学及动力学分析 摘要：三叉杆滑移式万向节的运动学及动力学方程是为了理解其运动学及动力学特性而建立的。而其摆角，滑杆的旋转中心，在万向节角度波动输出轴的长度输出的角度误差，和三叉杆滑移式万向节的相对位移的作用效果将会被研究。同时，可以获得主要的动力曲线。在这项工作中，每个可得到的曲线都与正弦波基本相似。摆角，输出角度误差，两个输入和输出轴轴承的力或扭矩以及负载扭矩有三倍频率。摆角的波动振幅和滑杆的相对位移以及输出角度误差伴随摆角或滑杆旋转半径的增长而增长。增加输出轴的长度来减小摆角的波动振幅和输出角度误差。然而，滑杆的相对位移基本上不取决于其长度。DOI: 10.1115/1.312

3、5882关键词：三叉杆滑移式万向节，运动分解，力的分解，最大列旋转的高斯消元法1引言 三销式万向节在汽车的驱动系统中起到了很重要的作用。一般来说，它包括了三部分：有输出轴的三销，有输入轴的衬套，和三个球形或圆柱形的连接三销和衬套的滚子。一些先驱的对于万向节的研究已经进行了。Durum【1】 研究了关于三叉杆滑移式万向节的运动学属性。Duditza 和Diaconescu【2】展示出了关于三叉杆滑移式万向节的动态和静态分解。Dodge and Wagner【3】研究的是三销中心和输入轴为三倍频率时的衬套推力的近似偏心旋转运动。Akbil and Lee 【4，5】研究的是三叉杆滑移式万向节的运动

4、特点并证明了三叉杆滑移式万向节不是真正的等速万向节。Kimata【6】图形评估了就滚子和轮槽间的相对速度而言的外壳推力。Shimizu【7】等人以实验的方式研究出了作用在衬套推力上的万向节角度的作用效果。Urbinati 和Pennestri【8】做了很多关于三叉杆滑移式万向节的运动学及动力学性质的分析。Watanabe【9-11】等人从理论和实验方面研究了三叉杆滑移式万向节动态和静态特性。Mariot and co-workers【12-14】和Knevez【15】等人做了很多关于三叉杆滑移式万向节运动学及动力学上的理论分解。最近，Serveto【16】等人在从理论和实验上研究由三叉杆滑移式

5、万向节造成的轴向力.这项研究主要涉及到的是三叉杆滑移式万向节的滚子类型即衬套和三销通过三个球形或圆柱形滚子连接的。 然而，近几年， 三叉杆滑移式万向节是如图一的形式呈现的。它是由输入轴，带有输出轴的三销和带有万向节轴承的三滑杆。相较于三球销和三柱销式万向节的滚子类型，三叉滑移式万向节的三个滑杆取代了三小球或三圆柱并且提供的传递扭矩比以前更大。者两种万向节不仅有结构上的相似性也也结构上的差异性。因此，其运动学和动力学特性上的研究对于促进其利用和推广是极为重要的。 在这项研究中，运动学方程可以通过坐标系的变换来建立。摆角，旋转半径r，长度L的对于输出角度误差的作用效果和相对运动的特性将会被讨论。另

6、外，变量摆角也将被研究。另一方面，根据对元素受力分解得到的动力学方程也将利用最大列旋转的高斯消元法解答。作用在各元素上力和力矩也将一一讨论。图一 三叉滑移式万向节总成：（1）输入轴（2）滑杆（3）万向节轴承（4）三销架（5）三销2三叉滑移式万向节的自由度 一般来说，前驱汽车变速器包含了一个靠近变速箱的内侧三销式万向节，一个靠近车轮的外侧球式万向节和一个连接两个万向节的中间轴。对于输入和输出轴的无偏移球式万向节的可以被认为是球面副。 因此，如图一所示，三叉滑移式万向节有九个活动构件和十一个运动副。衬套与输入轴的连接是一个自由度为一的旋转副。滑杆与输入轴的孔的连接是自由度为二的圆柱副。万向节轴承内

7、外圈的连接是自由度为三的球面副。三销架与万向节内圈的连接也是自由度为二的圆柱副。衬套与三销（输出轴）的连接是自由度为三的球面副。根据Kutzbach准则，三叉滑移式万向节的自由度可以由如下获得：F = 6（9 11 1） + 1 + 3 + 3（2 + 3 + 2） = 18 + 25 = 7 然而，滑杆与输入轴上的孔和三销架与万向节轴承内圈的相对旋转都是一个无意义的自由度。因此，其实际自由度为F=73x2=1.3运动学分解3.1建立坐标系 在没有间隙和几何形状完整的理想状态下，万向节轴承的中心过三销架与输入轴上的孔的中心线的交叉点。因此，输入轴与通过在万向节轴承的中心的三滑杆有过是合理的假设

8、。（如图二） 图二中有两个分别以O和O为坐标原点的互相一致的静态坐标系oxyz 和oxyz，还有一个运动坐标系oxyz。 坐标原点O是Z轴与三销平面的交点 。Z轴和Z轴分别与输出轴和输入轴动锥的中心线相一致（如图三）。Y轴或Y轴 垂直于由Z轴与Z 轴所决定的平面 。Z轴与输出轴的中心线重合。 Y轴在三销平面并总是与X轴正交。 坐标原点O在三销中心 。三坐标系遵守右手定则，每个坐标轴的方向如图二所示。 首先，滑杆m0和三销架 n0 分别位于平面 xoz and xoz上并且两个平面相互重合。当输入轴改变一个输入角度1（如图四所示）可以得到一个相应的如图二的输出角度0 。 3.2运动方程输出轴沿着

9、图三所示的圆锥运动。符号表示半锥角。偏移量可以如下列涉及到的表示。=0.5r（1/cos-1） （1）图二：三叉滑移式万向节的运动学模型图三：输出轴的动锥 由于坐标原点在三销平面，则直线OO正交于直线OS（图三所示）即直线OO在Z轴上的投影等于以O为坐标原点的坐标系OXYZ的Z坐标即Zo=cos<OOS=Sin。直线OO在平面XOY上的投影可以表示为Sin<OOS=cos。因为当输出轴使输出角0变化，直线OO在平面XOY上的投影可变角度范围为30，以O为坐标原点的坐标系OXYZ的X和Y坐标轴可以写作X0=coscos30 和 Y0=cosSin30。在坐标系OXYZ的坐标原点O 可

10、以得到图四：输入轴的输入角度Z0=sin (2)三滑杆m0，m1和m2的中心线在坐标系oxyz中可以表达为 （3）在坐标系oxyz和oxyz之间的四乘四的变换矩阵可以表示为 相对于坐标系oxyz的三脚架的三臂的中心线的表达式为 因为y轴总是正交于x轴，所以坐标系oxyz可以通过坐标系oxyz旋转两次得到。两坐标系oxyz和oxyz的关系可以写作将在两个坐标系oxyz和oxyz中的坐标分别为（0，0，L）和（0，0，L/cos）的图三中点S的坐标带入方程六中使在坐标系oxyz和oxyz之间的四乘四的变换矩阵表达如下：同时因此，两个坐标系oxyz和oxyz之间的四乘四的变换矩阵可以定义为可以计算为

11、两坐标轴oxyz和oxyz之间的关系可以写作也就是将万向节轴承分别在两坐标系oxyz和oxyz的中心坐标和带入方程十得到表达式为图五：r=0.05 m, L=0.5 m时的万向节角度的变化图像根据方程十一的第一和第二个表达式，有输入角1和输出角2的关系为根据方程十一的第三和第二个表达式，滑杆与输入轴相对应的位移Sj为将万向节轴承在坐标系oxyz的中心坐标带入方程十一得到滑杆相对于三角架的相对位移如下：3.3万向节角度的变化 根据在坐标系oxyz中的坐标点O和S，可以将矢量定义为式中是坐标系统oxyz的单位向量。 假设一个单位向量op 与z轴重合，其在坐标系oxyz可以表达为可以得到万向节角度的

12、变化为 （15）图六：当=10度，L=0.5m时万向节角度的变化图七：当=10度，r=0.05m时万向节角度的变化图八：当r=0.05m，L=0.5m时，输出轴角度误差图九：当=10度，L=0.5m时，输出轴角度误差3.4运动特性 根据上面所涉及到的运动方程，为了研究三叉杆滑移式万向节的运动特性而建立了一项数字化工程。图五所示的万向节角度的变化近似于正弦波并且是输入轴的三倍频率。再者，变化的大小会随着万向节角度的增加而增加。根据图六，不断增加的半径使万向节角度的变化幅度基本呈线性增长。另外，万向节角度变化的大小如图七中的长度L的减小而增大。就图5到图7而言，在当前的事例中万向节角度的变化少于。

13、因此，具有三倍频率的输出轴只有轻微的波动。 图八到图十描述的是作用于输出角误差的万向节角度，半径r和长度L的作用效果。很显然，输出角误差具有三倍频率并且与正弦波相似。根据图八，输出轴角度误差的变化大和小都会随着万向节角度的增加而增加。如图九所示，断增加的半径使输出轴角度误差的变化幅度基本呈线性增长。然而，不断增大的长度L会使输出角误差变化的大和小减小，如图十。就图八到图十而言，在当前的事例中输出角误差少于。因此，三叉杆滑移式万向节可以被当做是等速万向节。图十一和图十二显示了万向节角度和半径r作用在滑杆相对于三脚架的相对位移的效果。我们可以轻易地发现，相对位移h0也相似于正弦波并且具有两倍频率。

14、如图十一所示，相对位移的变化幅度h0随着万向节角度的增加而增加，同时其变化中心随着三脚架中心而变化。图十二显示了相对位移h0的变化幅度随着不断增加的半径而增长，同时，变化中心能即时偏离三脚架中心。然而，相对位移基本不取决于长度L。图十：当=10度，r=0.05m时，输出轴角度误差图十一：当r=0.05m，L=0.5m时，滑杆与三脚架的相对位移h0图十二：当=10度，L=0.5m时，滑杆与三脚架的相对位移h0图十三和图十四描述的是万向节角度和半径r作用在滑杆与输入轴的相对位移S0的作用效果。相似的，相对位移S0相似于正弦波但是仅仅只有一倍频率。根据图十三，相对位移S0的变化幅度随着万向节角度的变

15、化幅度基本呈线性增长。半径r作用于相对位移S0的效果也是如此，如图十四。另外，相对位移S0同样也基本不取决于长度L。 输出轴的微小震动会导致产生影响三叉滑移式万向节操作环境的噪声和震动。输出轴的角度误差将会引起输出轴角速度的不稳定从而降低使用三叉滑移式万向节的汽车的稳定性和舒适性。因此，为了使汽车有更好的性能，输出轴的微小震动和输出角误差应该被限制。另一方面，滑杆的相对运动会引起摩擦，磨损和装配面温度的升高从而使三叉滑移式万向节提早早失效。因此，当设计三叉滑移式万向节时应考虑到滑杆的相对运动。4运动分解4.1各元素的受力分解作用在输出轴上的力和力矩如图十五所示。图中只存在三个两两正交的分力，且在点S处为球面副。当j=0,1,2是的无摩擦力的状态下，作用在三脚架臂上的力可以分解为两个分力，即平行于Z轴的力Fjz和垂直于三脚架臂并在三脚架平面的力Fj。图十三：当r=0.05m，L=0.5m时，滑杆与输入轴的相对位移S0图十四：当=10度，L=0.5m时，滑杆与输入轴的相对位移S0 图十五：作用在输出轴上的力符号T0代表负载扭矩。 图十六显示的是作用在输入轴上的力和扭矩。图中有三个分力和两个力矩Rx ，Ry ，Rz, Mx ，和My且在点A处为旋转副。