Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Механизм с изменяемой осью вращения
Mechanism with bendable rotation axis
Универсальный шарнир (также называемый универсальным соединением или U-образным шарниром) – это соединение или муфта, соединяющие жесткие валы, оси которых наклонены друг к другу. Он обычно используется в валах, передающих вращательное движение. Он состоит из пары шарниров, расположенных близко друг к другу и ориентированных под углом 90° друг к другу, соединенных крестовиной. Универсальный шарнир не является шарниром равных угловых скоростей. U-образные шарниры также иногда называют различными собственными именами, а именно: шарнир Кардана, в честь Джероламо Кардано, ученого 16-го века, внесшего вклад в знания о различных сложных механизмах, включая карданные подвесы; шарнир Гука или соединение Гука, в честь Роберта Гука, ученого 17-го века, внесшего вклад в знания о различных сложных механизмах; шарнир Спайсера, в честь Клоренса В. Спайсера и компании Spicer Manufacturing Company, которые производили U-образные шарниры; шарнир Hardy Spicer, в честь бренда Hardy Spicer, преемника бренда Spicer.
A universal joint (also called a universal coupling or U joint) is a joint or coupling connecting rigid shafts whose axes are inclined to each other. It is commonly used in shafts that transmit rotary motion. It consists of a pair of hinges located close together, oriented at 90° to each other, connected by a cross shaft. The universal joint is not a constant velocity joint. U joints are also sometimes called by various eponymous names, as follows:
Cardan joint, after Gerolamo Cardano, a polymath of the 16th century who contributed to knowledge of various clever mechanisms, including gimbals
Hooke joint or Hooke's joint, after Robert Hooke, a polymath of the 17th century who contributed to knowledge of various clever mechanisms
Spicer joint, after Clarence W. Spicer and the Spicer Manufacturing Company, who manufactured U joints
Hardy Spicer joint, after the Hardy Spicer brand, a successor to the Spicer brand
История
Основная концепция универсального соединения основана на конструкции карданных подвесов, которые используются с древности. Одним из предшественников универсального соединения было его применение древними греками в баллистах. В Европе универсальное соединение часто называют карданным (и приводной вал, использующий эти соединения, – карданным валом) в честь итальянского математика XVI века Джероламо Кардано, который был одним из первых авторов, писавших о карданных подвесах, хотя в его трудах упоминались лишь карданные крепления, а не универсальные соединения. Механизм позднее был описан в книге Gaspar Schott «Technica curiosa sive mirabilia artis» (1664), где автор ошибочно утверждал, что это соединение с постоянной скоростью. Вскоре после этого, между 1667 и 1675 годами, Роберт Гук проанализировал соединение и обнаружил, что его скорость вращения непостоянна, однако это свойство можно было использовать для отслеживания движения тени на циферблате солнечных часов. Он опубликовал описание в 1678 году, что привело к появлению термина «соединение Гука» в англоязычном мире. В 1683 году Гук предложил решение проблемы непостоянной скорости вращения универсального соединения: использовать пару соединений Гука, сдвинутых по фазе на 90° на обоих концах промежуточного вала – конструкцию, которая теперь известна как один из типов соединения с постоянной скоростью. Кристофер Польхем из Швеции позднее повторно изобрел универсальное соединение, что дало начало названию Polhemsknut («узел Польхема») в шведском языке. В 1841 году английский ученый Роберт Уиллис проанализировал движение универсального соединения. К 1845 году французский инженер и математик Жан Виктор Понселе проанализировал движение универсального соединения, используя сферическую тригонометрию. Термин «универсальное соединение» был использован, например, в патенте на локомотив Эфраима Шея 1881 года, где применялись двойные универсальные соединения в приводном валу локомотива. Чарльз Амидон использовал гораздо меньшее универсальное соединение в своей скобе, запатентованной в 1884 году. В сферическом паровом двигателе высокой скорости, разработанном Бошампом Тауэром, использовалась модификация универсального соединения около 1885 года. Термин «карданное соединение» относительно недавно появился в английском языке. Многие ранние примеры его использования в XIX веке встречаются в переводах с французского языка или находятся под сильным влиянием французской терминологии. Примеры включают отчет 1868 года о Всемирной выставке 1867 года и статью о динамометре, переведенную с французского языка в 1881 году. В XX веке Кларенс У. Спайсер и компания Spicer Manufacturing Company, а также преемник бренда Hardy Spicer, способствовали дальнейшей популяризации универсальных соединений в автомобильной, сельскохозяйственной технике, тяжелом оборудовании и промышленном машиностроении.
The main concept of the universal joint is based on the design of gimbals, which have been in use since antiquity. One anticipation of the universal joint was its use by the ancient Greeks on ballistae. In Europe the universal joint is often called the Cardano joint (and a drive shaft that uses the joints, a Cardan shaft), after the 16th century Italian mathematician, Gerolamo Cardano, who was an early writer on gimbals, although his writings mentioned only gimbal mountings, not universal joints. The mechanism was later described in Technica curiosa sive mirabilia artis (1664) by Gaspar Schott, who mistakenly claimed that it was a constant velocity joint. Shortly afterward, between 1667 and 1675, Robert Hooke analysed the joint and found that its speed of rotation was nonuniform, but that property could be used to track the motion of the shadow on the face of a sundial. He published a description in 1678, resulting in the use of the term Hooke's joint in the English speaking world. In 1683, Hooke proposed a solution to the nonuniform rotary speed of the universal joint: a pair of Hooke's joints 90° out of phase at either end of an intermediate shaft, an arrangement that is now known as a type of constant velocity joint. Christopher Polhem of Sweden later re invented the universal joint, giving rise to the name Polhemsknut ("Polhem knot") in Swedish. In 1841, the English scientist Robert Willis analyzed the motion of the universal joint. By 1845, the French engineer and mathematician Jean Victor Poncelet had analyzed the movement of the universal joint using spherical trigonometry. The term universal joint was used in the 18th century Ephriam Shay's locomotive patent of 1881, for example, used double universal joints in the locomotive's drive shaft. Charles Amidon used a much smaller universal joint in his bit brace patented 1884. Beauchamp Tower's spherical, rotary, high speed steam engine used an adaptation of the universal joint c. 1885. The term Cardan joint appears to be a latecomer to the English language. Many early uses in the 19th century appear in translations from French or are strongly influenced by French usage. Examples include an 1868 report on the Exposition Universelle of 1867 and an article on the dynamometer translated from French in 1881. In the 20th century, Clarence W. Spicer and the Spicer Manufacturing Company, as well as the Hardy Spicer successor brand, helped further popularize universal joints in the automotive, farm equipment, heavy equipment, and industrial machinery industries.
Двойной кардан
Двойной карданный шарнир состоит из двух универсальных шарниров, установленных последовательно с центральной крестовиной; центральная крестовина заменяет промежуточный вал. Если угол между входным валом и центральной крестовиной равен углу между центральной крестовиной и выходным валом, то второй карданный шарнир компенсирует ошибки скорости, возникающие в первом карданном шарнире, и правильно выровненный двойной карданный шарнир будет работать как ШРУС.
A double Cardan joint consists of two universal joints mounted back to back with a centre yoke; the centre yoke replaces the intermediate shaft. Provided that the angle between the input shaft and centre yoke is equal to the angle between the centre yoke and the output shaft, the second Cardan joint will cancel the velocity errors introduced by the first Cardan joint and the aligned double Cardan joint will act as a CV joint.
Сцепление Томпсона
Сцепление Томпсона — усовершенствованная версия двойного шарнира Кардана. Оно обеспечивает незначительное повышение эффективности, но ценой значительного увеличения сложности.
A Thompson coupling is a refined version of the double Cardan joint. It offers slightly increased efficiency with the penalty of great increase in complexity.