Torsional oscillations in constant — velocity drives incorporating two cardan joints: The present state of knowledge and the design of an experimental research

Summary The paper reports a survey and a comparison between theoretical predictions (as well as few experimental findings already known) on dinamic stability of torsional oscillations in two-Cardan-joint constant-velocity drives.In such a drive self excited oscillations arise due to the periodic velocity ratios through the joints, which may be brought out of phase by the intermediate shaft twist. The survey deals mainly with systems having a single-degree-of-freedom and with analysis made by means of both linear and non-linear oscillations theories; these ones predict the existence of parameters critical ranges, in which instability conditions or at least very high amplitude of oscillations will take place; more, they predict that these ranges will be found not only in the vicinity of resonance between revolving speed and sistem's natural circular frequency but also in the vicinity of unit fraction values of the natural frequency.Then the paper reports the design of a special test apparatus, later built and used as we will see in a forthcoming paper, allowing to experience a broad range of testing conditions (revolving speed, misalignment, damping, all variable or settable at will) and to measure and record the oscillatory relative motion of the drive output shaft.

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Sommario Il lavoro riferisce circa la rielaborazione e il confronto fra previsioni teoriche (nonchè alcuni risultati sperimentali già pubblicati) sulla stabilità dinamica delle oscillazioni torsionali in trasmissioni omocientiche a doppio giunto di Cardano. In tali trasmissioni, oscillazioni autoeccitate sono provocate dalla periodicità dei rapporti di trasmissione attraverso i giunti, che possono trovarsi sfasati a causa della torsione dell'albero intermedio.L'indagine riguarda sistemi a un grado di libertà analizzati sia con la teoria delle oscillazioni lineari che con quella delle non lineari; esse prevedono l'esistenza di campi critici dei parametri — nei quali si ha instabilità o almeno ampiezza di oscillazione molto grande — non solo vicino alla velocità di rotazione corrispondente alla pulsazione naturale del sistema, ma anche vicino a valori frazionari di quella.Il lavoro riferisce quindi circa la progettazione di una apposita apparecchiatura di prova, poi effettivamente costruita e utilizzata, tale da consentire di sperimentare una vasta gamma di condizioni di prova, rilevando e registrando il moto, oscillatorio, di rotazione relativa dell'albero d'uscita.