Моделирование кинематики и динамики шарнира неравных угловых скоростей

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.