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萬向接頭

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萬向接頭
Simple CV Joint animated.gif

萬向接頭英語:universal joint)又稱萬向節,是連接兩根剛杆的接頭,接頭由一對相對方位為 90° 的普通鉸鏈組成,使剛杆能轉向往任何方向,現在仍廣泛應用於車輛的傳動裝置中。

歷史[編輯]

主要概念來自於陀螺儀,由於第一個萬向接頭羅伯特·虎克製造,因此又稱做虎克接頭。其實義大利數學家吉羅拉莫·卡爾達諾(也簡稱「卡丹」)在此前一個世紀的1545年就已提出了萬向接頭的想法,但是他是否製造出來實際模型卻沒有記載。在歐洲,人們也管這一裝置叫做卡丹接頭(Cardan joint)或者卡丹杆(Cardan shaft)。瑞典人克里斯多福·普爾海姆英語Christopher_Polhem後來重新發明了這種裝置,因此在瑞典語中成為它被稱為「普爾海姆結」(Polhemsknot)。

運作方式[編輯]

萬向接頭變化圖

萬向接頭的主要問題-即使在驅動軸的旋轉軸以恆定的速度轉動,從動軸在旋轉軸變速,造成振動、磨損和速度上的差異,主動軸的速度變化取決於連接的配置,可指定的三個變量:

  • :軸1的旋轉角度
  • :軸2的旋轉角度
  • :兩聯接軸的偏離角度,若兩軸為直線連接,則此角度為0

這些變量在右側的圖中說明。還示出了具有單位向量的一組固定坐標軸 and 和每個軸的旋轉平面。這些旋轉平面垂直於旋轉軸線,並且不隨軸線旋轉而移動。兩個軸由未示出的萬向節連接。然而,軸1在圖中的紅色旋轉平面上的紅點處附接到萬向節,並且軸2附接在藍色平面上的藍點處。相對於旋轉軸固定的坐標係被定義為具有其x軸單位向量 ( and )從原點指向一個連接點。 如圖所示,是成角度的 相對於其沿著「x」軸的起始位置和是成角度的 相對於沿著「y」軸的其起始位置。

被限制在圖中的「紅色平面」並與之相關

被限制在圖中的「藍色平面」,並且是在「x」軸上的單位向量的結果 通過歐拉角旋轉 ]:

雙萬向軸[編輯]

參見[編輯]

參考資料[編輯]

外部連結[編輯]