萬向節
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-22
萬向節的視頻教程
HyperMesh+LS-DYNA_萬向節連接關系_連接變形體和變形體
本期視頻利用汽車上一個零部件有限元模型，講解在HyperMesh中，LS-DYNA工作環境下，如何在兩個變形體之間創建萬向節連接關系。
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萬向節的實例教程
最近研究的是運動仿真，因此使用了多體動力學來仿真，從總模型中拆下來一個萬向節，對其施加運動副，本文主要研究的方向有：①萬向節的運動副如何建立②從多體動力學中導出MotionLoad.txt文檔導入靜力學進行力學仿真。
推薦當運動副很多的時候，最高的效率就是現在剛體動力學中計算，因為剛體不需要劃分真正的網格，所以對于很多運動副的結構基本2-3s能出結果，這就免去了很大的計算量，可以不停的計算與修正，確保運動副正確添加。
1.導入萬向節模型
注意：這塊的simplify Geometry與simplify Topolopy都需要改為Yes，否則當有圓柱或者孔的模型導入后，會將一個完整的圓柱面分割成兩部分，不便于載荷的添加。
2.添加萬向節運動副
注意：萬向節的自由度有Z與X的旋轉，參考面為紅色，移動面為藍色，X軸需要設置為穿過選取的孔（紅色軸穿過紅色孔），Z軸同樣穿過選擇的孔（藍色軸穿過藍色孔），由于此模型本身為斜的萬向節，因此讀者可能誤認為藍色軸并未穿過藍色孔，可以思考將萬向節扳正后，藍色軸依然是穿過藍色孔的。
3.添加旋轉副
注意：在此模型中，添加2個旋轉副，并設置為Body-ground類型，代表著兩個萬向節零件可以自轉，來約束它的自由度，讀者也可以只施加1個旋轉副對比一下，就可以明白為什么要添加2個旋轉副（也可以使用其他類型的運動副），有些讀者在此模型中只添加一個萬向節副，然后插入Joint Load后并無法設置參數，這是因為萬向節副只是定義連接關系，并不代表可以直接驅動，當添加完運動副，可以查看自由度數量。
注意：ANSYS與機械原理的自由度計算方法似乎不一致，按理說本案例是2個旋轉自由度，不知為何顯示為-2個自由度。
展開 本期我們使用 SOLIDWORKS 來制作十字軸萬向節傳動軸的動畫，動圖內播放的是由 SOLIDWORKS Visualize 渲染完成的動畫。
打開模型后，通過設計樹可以看出這個機構是由機架、
2個萬向節叉、2個十字軸、內花鍵傳動軸叉和外花鍵傳動軸叉組成
。
通過視頻內的爆炸動畫可以了解各個零件在機構中的位置。
請大家參照視頻親自動手來完成各個零件之間的配合哦，當所有零件完成配合后，
在界面左下方點擊運動算例
1
，在這里給萬向節
叉添加一個旋轉馬達，當旋轉馬達設置完成后，點擊計算按鈕進行計算，到這里十字軸萬向節傳動軸的動畫就都設置完啦。
希望通過本期視頻，大家親自動手來操作一下，從而掌握制作這個動畫的操作方法哦。
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SOLIDWORKS
制作十字軸萬向節傳動軸動畫的詳細操作，歡迎大家觀看視頻。
想即刻上手操作？聯系我們獲取模型文件！
展開 萬向節（胡克氏關節）
類型
按彈性分
傳動軸按其重要部件--萬向節的不同，可有不同的分類。如果按萬向節在扭轉的方向是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節傳動軸和撓性萬向節傳動軸。
1. 剛性萬向節:靠零件的鉸鏈式聯接傳遞動力的。
2.撓行萬向節:靠彈性零件傳遞動力，并具有緩沖減振作用。
按角速率分
剛性萬向節又可分為不等速萬向節(如十字軸式萬向節)、準等速萬向節(如雙聯式萬向節、三銷軸式萬向節)和等速萬向節(如球籠式萬向節、球叉式萬向節)。等速與不等速，是指從動軸在隨著主動軸轉動時，兩者的轉動角速率是否相等而言的，當然，主動軸和從動軸的平均轉速是相等的。
1. 等速萬向節:
主、從動軸的角速度在兩軸之間的夾角變動時仍然相等的萬向節，稱為等速萬向節或等角速萬向節。它們主要用于轉向驅動橋、斷開式驅動橋等的車輪傳動裝置中，主要用于轎車中的動力傳遞。
2. 不等速萬向節:
主、從動軸的角速度在兩軸之間的夾角變動時不相等的萬向節，稱為不等速萬向節，也叫做十字軸式萬向節。
十字軸式剛性萬向節傳動軸在汽車傳動系中用得最廣泛，歷史也最悠久。當轎車為后輪驅動時，常采用十字軸式萬向節傳動軸，對部分高檔轎車，也有采用等速球頭的;當轎車為前輪驅動時，則常采用等速萬向節--等速萬向節也是一種傳動軸，只是稱謂不同而已。平時所說的傳動軸一般指的就是十字軸式剛性萬向節傳動軸。十字軸式剛性萬向節主要用于傳遞角度的變化，一般由突緣叉、十字軸帶滾針軸承總成、萬向節叉或滑動叉、中間連接叉或花鍵軸叉、滾針軸承的軸向固定件等組成。
突緣叉是一個帶法蘭的叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用球墨鑄鐵的砂型鑄造件和中碳鋼或中碳優質合金鋼的精密鑄造件。突緣叉一般帶一個平法蘭，也有帶一個端面梯形齒法蘭的。十字軸帶滾針軸承總成一般包括四個滾針軸承、一個十字軸、一個滑脂嘴。
展開 對于周期性波動主要與轉向系統的十字萬向節的不等速特性和布置方案有關。
圖1 原地轉向方向盤轉向力矩曲線圖
02
轉向力矩波動理論
對于單十字萬向節，設主動叉由初始位置轉過φ_1角，從動叉相應轉過φ_2角，兩軸夾角為α，則從動叉與主動叉轉角關系為：
tan?〖φ_1=tan?〖φ_2?cos?α 〗 〗
則從動軸的角速度ω_2與主動軸的角速度ω_1的關系為：
ω_2=ω_1?cos?α/(1-〖sin〗^2?α?〖cos〗^2?〖φ_1 〗 )
圖2 十字萬向節不等速特性
這種角速度的波動會導致輸出扭矩的波動。因為功率P=T?ω（T為扭矩，ω為角速度），在傳遞功率一定的情況下，角速度的波動必然引起扭矩的波動。
雙十字萬向節具有波動補償特性，為了減小單十字萬向節的波動特性，通常會采用雙十字萬向節。雙十字萬向節在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動軸夾角相等且傳動軸兩端萬向節主、從動軸軸線處于同一平面內），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
對于雙十字萬向節，設第一個萬向節（靠近主動軸）的主動叉轉角為φ_11，從動叉轉角為φ_12；第二個萬向節（靠近從動軸）的主動叉轉角為φ_21（因為中間軸的連接，φ_12=φ_21），從動叉轉角為φ_22。根據單十字萬向節的轉角關系公式，對于第一個萬向節有：
tan?〖φ_11=tan?〖φ_12?cos?〖β_1 〗 〗 〗
對于第二個萬向節有：
tan?〖φ_21=tan?〖φ_22?cos?〖β_2 〗 〗 〗
由于φ_12=φ_21，β_1=β_2，可以推導出在理想情況下φ_22=φ_11，即實現了等角速傳動。
圖3 雙十字萬向節
實際上，空間布置原因，轉向系統傳動軸兩端萬向節主、從動軸軸線不在同一平面內。
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萬向節的最新內容
比如食品機械，衛生標準是硬約束，那就不能選需要潤滑的類型；高速旋轉設備，動平衡是硬約束，就得排除結構不對稱的萬向節。剩下的才是在性能參數上做比較。
萬向節（胡克氏關節）s.stp4個月前
萬向節（胡克氏關節）
雙十字萬向節具有波動補償特性，為了減小單十字萬向節的波動特性，通常會采用雙十字萬向節。雙十字萬向節在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動軸夾角相等且傳動軸兩端萬向節主、從動軸軸線處于同一平面內），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
雙十字萬向節具有波動補償特性，為了減小單十字萬向節的波動特性，通常會采用雙十字萬向節。雙十字萬向節在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動軸夾角相等且傳動軸兩端萬向節主、從動軸軸線處于同一平面內），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
雙十字萬向節具有波動補償特性，為了減小單十字萬向節的波動特性，通常會采用雙十字萬向節。雙十字萬向節在布置理想的情況下（即中間軸與主、從動軸夾角相等且傳動軸兩端萬向節主、從動軸軸線處于同一平面內），可以使輸入軸和輸出軸的角速度相等。
二、結構特點
通過使用標準球反射鏡與萬向節式回轉軸系，可以減小系統誤差對測量精度的影響。
三、應用領域
1.在數控裝備領域，激光跟蹤儀可用于計算數控裝備的運動誤差，并分離出每一根軸的各項幾何誤差，同時合成數控裝備在空間任意位置的誤差，從而實現對數控裝備誤差的修正。
、萬向節、傳動軸、轉向軸等）；冷卻系統（散熱器殼體、水泵殼體等）；制動系統部件；內外飾部件；汽車輪轂等；
汽車零部件自動化加工及檢測設備：
汽車零部件加工機床上下料、智能取件、切割、智能裝配和線體自動化、智能焊接、噴涂、自動化打磨去毛刺拋光、超聲波清洗設備、工業機器人、3D打印設備、工業CT系統、三維掃描、X射線、無損檢測、工業測量設備、氣密性測試儀、打標設備等；
汽車零部件加工技術及成形工藝裝備
在Adams/Driveline中創建了一個傳動系統模型，包括一臺帶有三個支架的I4汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發動機，一個帶鎖止離合器的液力變矩器，一個帶內軸和行星齒輪組的六速變速箱，以及一個帶有差速器、連接軸、半軸、萬向節和車輪的前傳動系統。該傳動系統模型使用Adams/Car集成到整車模型中。整車模型包括底盤、懸架、轉向、剎車和車輪子系統。
下控制臂內端通過前、后兩個襯套與車體相連，外端通過球副與轉向節相連；減震器下支柱與轉向節固定，上支柱通過襯套與車體相連，上下支柱通過圓柱副和彈簧相連；轉向橫拉桿外端與轉向節通過球副相連，內端通過萬向節副與轉向系相連。
在實際工程中，汽車前懸架下控制臂存在前后襯套的軸向力過大而拔出，外端球頭的拔脫力及擠壓力過大而拔脫或擠壓破壞的情況等，這些都將影響汽車的行車安全和正常行駛。
2.添加萬向節運動副
注意：萬向節的自由度有Z與X的旋轉，參考面為紅色，移動面為藍色，X軸需要設置為穿過選取的孔（紅色軸穿過紅色孔），Z軸同樣穿過選擇的孔（藍色軸穿過藍色孔），由于此模型本身為斜的萬向節，因此讀者可能誤認為藍色軸并未穿過藍色孔，可以思考將萬向節扳正后，藍色軸依然是穿過藍色孔的。
