ABAQUS-connector连接器专题案例3-万向副的应用

    大家好，最近工作较忙，一致没更新，实在抱歉。今天跟大家分享一下连接器里面的万向副，如下图1。万向连接器通常用来传递扭矩，可分为单十字型、双十字型、可伸缩型和法兰型。具有传递扭矩大，使用寿命长，应用范围广等特点。ABAQUS中提供了各种连接器来模拟连接，本文就如何建立Ujoint连接器进行具体讲解，应用到Hinge和Cardan连接器。

图 1 十字万向连接器

    如图1可知，万向连接器有三个小零件组成，一个十字轴（crosspin），两个连接头（Fork-Base）。三维模型如图2所示。在此，由于只关注连接器的运动行为，因此各零件建模为刚体显示体。

图2 万向连接器3D模型

    接下来需要建立一些参考点及局部坐标系，如图3所示，十字轴有两个Hinge连接，在其中心建立一个参考点，命名为cross_pin_conn，同时在两个FORK中心建立两个参考点（重合），命名为INCL_FORK_BASE和VERT_FORK_BASE。然后进入Interaction模块，创建两个局部坐标系来定义Hinge转动轴方向，分别命名为HINGEAXIS1 和  HINGEAXIS2，这两坐标系的X轴分别与十字轴的两轴线重合，坐标原点分别是INCL_FORK_BASE和VERT_FORK_BASE。另创建两个局部坐标系，分别命名为 MEASAXIS1 和  MEASAXIS2 ，用于定义CARDAN连接器的转动轴方向，坐标系Z轴与FORK_BASE轴线重合，原点可位于轴端面中心。

图3  需建立的参考点及局部坐标系

    接下来创建Hinge和Cardan连接器，如图4，无需定义连接器行为。创建三对Wire，分别用来定义四个连接器（两个Hinge，两个Cardan）。点击，

连接点 CROSS_PIN_CONN（第一点）  和  VERT_FORK_CONN（第二点），创建第一个Wire-set，命名为 HINGE1，定义方向时选择HINGEAXIS1坐标系。同样的方法连接点CROSS_PIN_CONN （第一点） 和  INCL_FORK_CONN（第二点）创建第二个Hinge，命名为Hinge2.

    接下来创建Cardan连接器，连接点 VERT_FORK_BASE和地面，将wire-set命名为 MEAS1。同样连接VERT_FORK_BASE 和地面，创建 MEAS2.

    定义输出。在历史输出里，设置set集MEAS1和MEAS2 CUR3变量，即绕轴转动角度；另外定义Hinge1和Hinge2 的CRF变量，即转动过程受力的变化。

图4 创建连接器

    计算完成，可以查看运动动画，及历史曲线。如下图。

图5 结果

    此案例详细描述了ABAQUS中万向节连接器的运动模型建立，大家有兴趣可以尝试。