导杆式万向节的运动分析及仿真

张 铮，胡凌辉，熊盛辉，胡新宇

（湖北工业大学机械工程学院，湖北 武汉 430068）

1 引言

在现有的万向节中，十字万向节在两节或两节以上使用时受到轴向压力［1］，由于无法限制输入轴与输出轴的夹角，运动过程中会过度弯折，从而使万向节无法正常工作，十字万向节输入轴与输出轴具有不等速性，在输出端对转动匀速性要求较高的场合不适用，球笼式万向节输入输出轴虽具有等速性［2］，但无法传递轴向力。在一些特殊的工作场所中，万向节两端或一端的位置是非固定的，在传递扭矩的过程中需要传递一定的轴向力且需要输入轴和输出轴间的间距不发生较大的变化，如螺旋前进的多节管道机器人、需要传递扭矩的多节小车以及其他一些传递扭矩的同时要传递轴向拉力或轴向压力的地方，常用的万向节中无法限制输入轴与输出轴夹角，在多节同时使用到的情况下如受到轴向压力，会形成较大的夹角，从而使传动效率大大降低，无法满足正常工作的要求。针对这种对传动平稳性要求较高且轴向载荷对万向节的正常工作不产生影响的情况，设计了一种三导杆的万向节装置，结构简单紧凑，输入轴和输出轴具有良好的等速性，从运动学的角度进行了分析求解，对万向节的导杆与输入轴间距、导杆行程、铰接点带导杆行程端点距离和输入轴与输出轴最小夹角等主要参数及参数运动特征之间的关系进行了推导和对各部件进行了仿真受力分析，并在此基础之上进行了实验，验证了理论推导的正确性以及该方案的可行性。……