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万向接头

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万向接头
万向接头

万向接头(英语:universal joint)又称万向节,是连接两根刚杆的接头,接头由一对相对方位为 90° 的普通铰链组成,使刚杆能转向往任何方向,现在仍广泛应用于车辆的传动装置中。

历史

主要概念来自于陀螺仪,由于第一个万向接头罗伯特·胡克制造,因此又称做胡克接头。其实意大利数学家吉罗拉莫·卡尔达诺(也简称“卡丹”)在此前一个世纪的1545年就已提出了万向接头的想法,但是他是否制造出来实际模型却没有记载。在欧洲,人们也管这一装置叫做卡丹接头(Cardan joint)或者卡丹杆(Cardan shaft)。瑞典人克里斯托弗·普尔海姆英语Christopher_Polhem后来重新发明了这种装置,因此在瑞典语中成为它被称为“普尔海姆结”(Polhemsknot)。

运作方式

万向接头变化图
万向接头变化图

万向接头的主要问题-即使在驱动轴的旋转轴以恒定的速度转动,从动轴在旋转轴变速,造成振动、磨损和速度上的差异,主动轴的速度变化取决于连接的配置,可指定的三个变量:

  • :轴1的旋转角度
  • :轴2的旋转角度
  • :两联接轴的偏离角度,若两轴为直线连接,则此角度为0

这些变量在右侧的图中说明。还示出了具有单位矢量的一组固定坐标轴 and 和每个轴的旋转平面。这些旋转平面垂直于旋转轴线,并且不随轴线旋转而移动。两个轴由未示出的万向节连接。然而,轴1在图中的红色旋转平面上的红点处附接到万向节,并且轴2附接在蓝色平面上的蓝点处。相对于旋转轴固定的坐标系被定义为具有其x轴单位矢量 ( and )从原点指向一个连接点。 如图所示,是成角度的 相对于其沿着“x”轴的起始位置和是成角度的 相对于沿着“y”轴的其起始位置。

被限制在图中的“红色平面”并与之相关

被限制在图中的“蓝色平面”,并且是在“x”轴上的单位矢量的结果 通过欧拉角旋转 ]:

双万向轴

参见

参考资料

外部链接

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