5.3.1.2 模型的檢驗(yàn)
建立好模型后，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果如下：
模型中共有15個(gè)構(gòu)件；
有6個(gè)圓柱副，2個(gè)旋轉(zhuǎn)副，6個(gè)球面副，6個(gè)移動(dòng)副；
模型共有8個(gè)自由度（Gruebler數(shù)），且每個(gè)約束均為必要，無冗余；（此過程顯示非常重要，如果檢驗(yàn)中有冗余的約束，則在求解的過程中，ADAMS會(huì)除去這些約束，但除去這些約束在那個(gè)運(yùn)動(dòng)副上是不可控制的，那樣的后果是在動(dòng)力仿真中中得到的運(yùn)動(dòng)副上的反作用力就不正確，只能通過在柔性體的動(dòng)力仿真中才可加以補(bǔ)救。此模型中約束正好無冗余，這樣在每個(gè)運(yùn)動(dòng)副中所測量的反力都應(yīng)是正確的。)
在模型的兩端加有兩個(gè)力矩，一個(gè)用作主動(dòng)力矩另一個(gè)則用作被動(dòng)力矩；
在每個(gè)運(yùn)動(dòng)副中均有摩擦，共施加20個(gè)摩擦力。
5.3.2 動(dòng)力仿真
通過設(shè)定一定的仿真步數(shù)，選用一種適合于剛性系統(tǒng)（特征值變化大的系統(tǒng)），且積分穩(wěn)定性好的求解器（本次仿真選用了MODIFIED求解器。因?yàn)樵贏DAMS提供的GEAR,DASSL,MODIFIED,ABAM,SI2這五種求解器中，GEAR、DASSL、MODI FIED求解器適合于剛性系統(tǒng)，且積分穩(wěn)定性的關(guān)系為：MODIFIED>DASSL>GEAR。），進(jìn)行動(dòng)力仿真，并輸出如下測量結(jié)果：
STEP函數(shù)的變化曲線（如圖5-7所示）；
輸入軸轉(zhuǎn)角的變化曲線（如圖5-7所示）；
輸入軸角速度的變化曲線（如圖5-7所示）；
小桿受力曲線（如圖5-8所示）；
軸頸受力曲線（如圖5-9所示）:
小桿受摩擦力曲線（如圖5-10所示）；
軸頸受摩擦力曲線（如圖5-11所示）；
輸入軸、輸出軸由附加彎矩產(chǎn)生的摩擦扭矩（如圖5-12所示）。
以上所有的測量結(jié)果均是在同-次仿真中得到，仿真歷時(shí)0.8秒，雙聯(lián)三叉桿式萬向聯(lián)軸器在仿真中經(jīng)歷了從啟動(dòng)到平穩(wěn)波動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程。在所有力的測量曲線中，曲線有突變現(xiàn)象，這-現(xiàn)象可能同模型中的剛體假設(shè)，以及靜摩擦系數(shù)到動(dòng)摩擦系數(shù)和突變有關(guān)，如果用柔性體代替剛體，其結(jié)果應(yīng)該會(huì)平滑。但總的來說，這里的曲線在-定的程度上反應(yīng)了這些力的變化趨勢，也可以作為分析的參考。
5.4 仿真結(jié)果分析
由圖5-7可以看出，雙聯(lián)三叉桿萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中，輸入力矩逐步以STEP函數(shù)的趨勢增大，當(dāng)其克服靜摩擦力后，開始轉(zhuǎn)動(dòng)，在角速度達(dá)到一定的值后，出現(xiàn)波動(dòng)的現(xiàn)象（紅色線條所示），并非如平常想象的近似等速轉(zhuǎn)動(dòng)。
由圖5-8可以看出，雙聯(lián)三叉桿式萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中，一端的三個(gè)小桿在移動(dòng)副中受到的力逐步增加，當(dāng)系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，它們受到的力呈現(xiàn)有規(guī)律的波動(dòng)，但互相之間有一個(gè)相位差。正是由于它們的受力變動(dòng)復(fù)雜，故它們?cè)诨瑮U套軸上的三個(gè)反力的向量和就可能不為0，這樣的結(jié)果是，它們除了在滑桿套軸（輸入軸）上形成負(fù)載扭矩外，還會(huì)產(chǎn)生附加彎矩的作用。
由圖5-9可以看出，雙聯(lián)三叉桿式萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中， 雙聯(lián)三叉桿一端的三軸頸同內(nèi)球頭的圓柱副上的作用力變化趨勢同圖5-8中的小桿變化趨勢是相同的。由于它們的受力變動(dòng)復(fù)雜，故這三力在雙聯(lián)三叉桿一端上的向量和也可能不為0。這樣在雙聯(lián)三叉桿上也會(huì)產(chǎn)生附加彎矩的作用。而且軸頸受力平均較小桿的受力要大。
由圖5-10可以看出，雙聯(lián)三叉桿式萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中，其一端的三小桿同滑桿套軸間的摩擦力變化相當(dāng)有規(guī)律。當(dāng)小桿相對(duì)滑桿套軸運(yùn)動(dòng)反向時(shí)，它們就會(huì)在正負(fù)間有規(guī)律的切換。
由圖5-11可以看出，雙取三叉桿式萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中，其一端的三內(nèi)球頭同軸頸間的摩擦力變化相當(dāng)有規(guī)律。當(dāng)內(nèi)球頭相對(duì)軸頸運(yùn)動(dòng)反向時(shí)，它們就會(huì)在正負(fù)間有規(guī)律的切換。但在這里產(chǎn)生摩擦力的平均大小要較小桿上的小得多。
由圖5-12可以看出，雙聯(lián)三叉桿式萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中，其一端的三個(gè)小桿所受的摩擦力的合力變動(dòng)較有規(guī)律，其值在開始一段平滑，其后幾乎以0為中心波動(dòng)。由于這三個(gè)摩擦力的方向均平行于輸入軸或輸出軸軸線，故此合力會(huì)在輸入軸和軸出軸上產(chǎn)生軸向的力，在輸入軸和輸出軸上產(chǎn)生摩擦扭矩。如取其水平較高值60牛來計(jì)算，它產(chǎn)生的摩擦扭矩為270N·mm（60×0.3×15=270，其中0.3為動(dòng)摩擦系數(shù)，15為摩擦半徑），此值相對(duì)圖5-13中的值而言相當(dāng)小。
由圖5-13可以看出，雙聯(lián)三叉桿式萬向聯(lián)軸器在動(dòng)力仿真的過程中，輸入軸和輸出軸上的摩擦扭矩逐漸增加，然后開始一種復(fù)雜的波動(dòng)。由于本次仿真是在無重力的環(huán)境下進(jìn)行的，因此，不會(huì)因?yàn)橹亓Φ淖饔迷谳斎胼S和輸出軸上產(chǎn)生彎矩和由其產(chǎn)生的反作用力而形成彎矩，當(dāng)然也就沒有它的作用而形成的摩擦扭矩，則只有可能是三小桿同滑桿套軸間的作用力而導(dǎo)致在滑桿套軸上產(chǎn)生的軸向力和彎矩而產(chǎn)生此摩擦扭矩，但由圖5-12的分析可知，軸向力產(chǎn)生的摩擦扭矩很小, 則可以證明滑桿套軸上有較大的附加彎矩存在，而且它是形成摩擦扭矩的主要原因。
5.5 本章小結(jié)
本章中闡述了機(jī)械動(dòng)力學(xué)的幾種分析方法，明確了動(dòng)力分析方法的趨勢。并在多剛體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)上，利用目前最為流行的多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS,對(duì)雙聯(lián)三叉桿萬向聯(lián)軸器進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模型的建立和動(dòng)力仿真，得到了許多可視化的結(jié)果。證明這種聯(lián)軸器在傳動(dòng)中其受力相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，并得出了一些定性的結(jié)論，這種聯(lián)軸器的進(jìn)一步研究開發(fā)打下了基礎(chǔ)。
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