2.2.3 等角速回轉連桿機構結論
由上面的分析可知,對于非鏡面對稱的RPSPR機構,不可能具有等角速回轉的特性。
所有的機構中,連桿機構僅占一部分,鏡面機構又僅占連桿機構的一部分,即使我們證明了上述理論的正確性,所研究的內(nèi)容也僅占整個機構的很小的一部分,這方面的理論還很不完善,需要進一步地研究。
2.3 等角速萬向聯(lián)軸器的理論及產(chǎn)品
關于等角速萬向聯(lián)軸器到目前已形成了三種理論,和大量的相關產(chǎn)品。
已創(chuàng)建的等角速聯(lián)軸器的等角速傳動理論如下:
雙十字軸萬向聯(lián)軸器實現(xiàn)等角速傳動的理論;
傳力點位于兩軸交角平分面內(nèi)的等角速傳動理論(定心式理論);
瞬時滑動——轉動軸理論(非定心式理論)。
2.3.1 雙聯(lián)十字軸等角速傳動理論及其產(chǎn)品
2.3.1.1 雙聯(lián)十字軸等角速傳動理論
十字軸萬向聯(lián)軸器的基本結構如圖2-11所示,它是由兩個在軸上的叉形接頭1、2和一個十字軸組成,因為叉形接頭和十字軸是鉸接的,因此允許被聯(lián)接兩軸有較大的角偏斜,但兩軸不在同一軸線上時,主動軸等速運動,從動軸將在某一范圍內(nèi)作周期的變速運動,即兩軸不同步。
單聯(lián)萬向聯(lián)軸器的運動關系:
十字軸萬向聯(lián)軸器的機構實際上是球面四連桿機構,它的空間運動關系早已解析出。當輸入、輸出兩軸線的夾角為β輸入軸轉角фi轉速ωi,輸出軸轉角фo,轉速ωo,則它們的位移關系式為:tgфi=tgф0cosβ,速度關系式為:=,曲線圖如圖2-12(此圖的目的主要是為了后面的驗證所示。
雙聯(lián)十字軸萬向聯(lián)軸器等角速傳動原理:
現(xiàn)假設有兩個十字軸萬向聯(lián)軸器,按圖2-13或圖2-14聯(lián)接在一起,主動軸同從動軸與中間軸之間的夾角分別為αl、α2,當主動軸轉過ф1角,中間軸轉過ф0角,從動軸轉過ф2角,則由上面的位移關系,有如下式子:
對第一個萬向聯(lián)軸器有:tgф0=tgф1cosα1
對第二個萬向聯(lián)軸器有:tgф0=tgф2cosα2
于是可得:tg1cosa1 =tg2cosa2,若要等角速,即:2=1則有:α1= α2
這樣就得到了雙聯(lián)十字軸萬向聯(lián)軸器等角速傳動時的兩種空間布置形式,也就是圖2-13和圖2-14所示的兩種方式。
將雙聯(lián)十字軸萬向聯(lián)軸器的這兩種布置形式,用文字描述如下:
當兩個十字軸萬向聯(lián)軸器配合使用,則有可能實現(xiàn)等速傳動,只需滿足如下條件:
傳動軸、主動軸和從動軸三軸應在同一平面內(nèi):
傳動軸兩端叉形接頭的叉口應位于同一平面內(nèi);
傳動軸與主、從動軸之間的軸間角應相等。
這也是雙聯(lián)十字軸萬向聯(lián)軸器等角速傳動的原理。從這一理論可知,它是面向于一種具體的聯(lián)軸器上的理論,只是針對十字軸萬向聯(lián)軸器,因而適用范圍較窄。
在這樣的理論指導下,人們制作了圖2-15所示的雙聯(lián)十字軸等角速萬向聯(lián)軸器。它的關鍵結構就是中間的軛機構,它保證了兩軸同軛(相當于中間軸)的夾角始終相等,從而實現(xiàn)等角速傳動。
2.3.1.2 雙聯(lián)十字軸等角速傳動理論的產(chǎn)品
2.3.1.2.1 環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器
在雙聯(lián)十字軸等角速萬向聯(lián)軸器理論的指導下,人們將中間的傳動軸縮短為零,而將兩十字軸相應變?yōu)槭州S和十字環(huán)的結構(如圖2-16所示),于是就產(chǎn)生了環(huán)叉式等角速萬向聯(lián)軸器。其結構原理簡圖如圖2-17所示。
在這樣的理論指導下,人們制作了圖2-15所示的雙聯(lián)十字軸等角速萬向聯(lián)軸器。它的關鍵結構就是中間的軛機構,它保證了兩軸同軛(相當于中間軸)的夾角始終相等,從而實現(xiàn)等角速傳動。
環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器的結構原理:
環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器是在雙聯(lián)式萬向聯(lián)軸器的基礎上發(fā)展而成的。取消中間軸,使其兩端的十字軸在幾何上重合為一個平面,從而保證了理論上的等速傳動。為避免兩十字軸重疊時,軸實體發(fā)生干涉,將其中一個十字軸實體改為虛體——變形為一個中空的圓環(huán),稱為“十字環(huán)”。十字環(huán)上開有兩對中心線互相垂直的銷孔和短銷軸,實質上構成虛體十字軸,同樣起十字軸作用,使虛體和實體兩個十字軸在幾何上能重疊為一個平面。由于萬向聯(lián)軸器具有“環(huán)”和“叉”的結構特征,“環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器”由此得名。
當環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器傳遞轉矩時,轉矩由叉軸l(主動叉)傳到十字軸,再傳到十字環(huán)及叉軸2(從動叉)。此機構雖具備動力傳遞功能,但要滿足其勻速運動特性,尚須增加一套分度裝置,為此將球籠式萬向聯(lián)軸器的杠桿式分度機構移置到環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器上來,這就達到了萬向聯(lián)軸器傳力點的運動平面是主、從動軸的角平分面的等速傳動條件。
環(huán)叉式萬向聯(lián)軸器的特點:
a.靜態(tài)傳動等速性近似球籠式萬向聯(lián)軸器;
b.最大工作夾角、最大轉角差均達到了球籠式萬向聯(lián)軸器的水平;
c.負荷能力、使用壽命、加工精度等同于傳統(tǒng)的雙聯(lián)十字軸萬向聯(lián)軸器,同時具有十字軸萬向聯(lián)軸器的其它優(yōu)點,如:加工制造容易、成本低廉、價格便宜等等;
d.結構緊湊,能滿足前輪驅動轎車結構布置的要求,具有廣闊的應用前景。
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