
【機】 Hooke's universal joint
brave; tiger; vigorous
gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme
【機】 universal joint
虎克萬向接頭(Hooke's Universal Joint)是機械傳動系統中用于連接兩軸并實現多角度動力傳遞的鉸鍊裝置。其核心結構包含兩個叉形部件和一個十字軸,通過交叉軸銷的旋轉自由度補償軸向偏差。該裝置由英國科學家羅伯特·虎克于1663年提出理論原型,後經工業革命時期改良成為現代機械标準組件。
根據ASME标準B5.16-2020定義,虎克萬向接頭的關鍵特性包括:
在汽車工程領域,該組件被用于前置後驅(FR)車型的傳動系統,解決變速箱與驅動橋之間的相對位移問題。美國能源部2024年發布的《傳動系統效能報告》指出,優化設計的虎克接頭可使傳動系統能耗降低1.8%。
工業應用需注意萬向接頭的等速特性限制——單十字軸結構在非共線傳動時會産生速度波動,這一現象在《機械設計手冊》(第六版)中被表述為: $$ omega_2 = frac{omega_1 cosalpha}{1 - sintheta sinalpha} $$ 其中$omega_1$為輸入角速度,$alpha$為軸間夾角,$theta$為輸入軸轉角。
虎克萬向接頭(又稱虎克接頭、U型接頭或萬向節)是一種機械傳動裝置,主要用于連接兩個軸線存在夾角的旋轉軸,實現變角度動力傳遞。以下是詳細解析:
核心組件
由一對90°交叉鉸鍊和中間的十字軸構成。這種結構允許被連接的兩軸在傾斜狀态下(通常最大夾角可達15°-30°)仍能傳遞旋轉運動。
非等速特性
虎克萬向節在傳動時,輸出軸轉速會隨夾角變化出現周期性波動,因此屬于非等速萬向節。這一特性限制了其在需要恒定轉速的場景中的應用。
通過允許軸間角度變化,解決了剛性連接導緻的應力集中問題,顯著提升機械系統的靈活性和使用壽命。
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