هنر
زیبایی و سلامت
صنایع دستی
فرهنگ و تاریخ
سرگرمی
محیط زیست
غذا و نوشیدنی
مهندسی معکوس
علوم
ورزش
فناوری
پوشیدنی‌ها
Universal Joint
Martin

ایجاد شده توسط

Martin

21. اوت 2026NO
۵۰
۰
۰
۰
۰

Universal Joint

Two forks at right angles, joined by a cross, let a shaft drive another shaft that points in a different direction. It is the standard answer to angular misalignment and it is in every rear-wheel-drive car, every tractor power take-off and most machine tools. It also has a defect that surprises people: through one revolution the output shaft does not turn at a constant rate. It runs ahead and falls behind twice per turn, and the error grows sharply with angle — small at 5 degrees, severe at 30. Gerolamo Cardano described the suspension principle in 1545 and Robert Hooke analysed the joint and its velocity error in the 1670s. This build makes the joint in aluminium and plywood with M4 and M5 hardware, then measures the error with a protractor.
متوسط
4 hours

دستورالعمل‌ها

1

Make the cross

Four arms at 90 degrees, all the same length from centre. This part decides everything.

  1. Cut two 70 mm lengths of 25 mm aluminium round bar, or use 20 × 20 mm square bar for easier clamping.
  2. Mark the exact centre of each and cross-drill one 8.1 mm through, square to the bar.
  3. Cut a half-lap in each so the two cross at their centres and sit flush.
  4. Join them with a single M4 × 30 socket head cap screw through the lap, M4 flat washer × 2, M4 nylon insert lock nut × 1.
  5. Check with the caliper that all four arm ends are equidistant from the centre, within 0.2 mm.
Unequal arms are the classic failure. The joint still turns, but it develops a wobble that is easy to blame on the forks and hard to trace back here. Measure all four before going on.

مواد مورد نیاز این مرحله:

میلگرد آلومینیومیمیلگرد آلومینیومی1 قطعه
پیچ آلن سرتخت‌استوانه‌ایپیچ آلن سرتخت‌استوانه‌ای1 قطعه
واشر تختواشر تخت2 قطعه
مهره خودقفل با حلقه نایلونیمهره خودقفل با حلقه نایلونی1 قطعه

ابزارهای مورد نیاز:

قاب ارهٔ آهن‌بر با تیغهقاب ارهٔ آهن‌بر با تیغه
گیرهٔ رومیزیگیرهٔ رومیزی
دریل شارژیدریل شارژی
مجموعه متهمجموعه مته
مجموعه سوهانمجموعه سوهان
کولیس دیجیتال ۶ اینچیکولیس دیجیتال ۶ اینچی
سنبهٔ نشانه‌گذاریسنبهٔ نشانه‌گذاری
2

Cut the two yokes

Each yoke is a U that straddles one pair of cross arms.

  1. Cut two strips 120 × 30 mm from 6 mm aluminium flat bar.
  2. Bend each into a U with 45 mm between the inside faces, or make each yoke from two separate arms bolted to a hub if bending 6 mm is beyond your vise.
  3. Drill both arms of each yoke together at 5.0 mm so the holes are coaxial.
  4. Deburr every hole.

Drilling both arms in one setup is what makes the axis straight. Drill them separately and the two holes will not line up; the cross then binds at one end of its swing and the joint feels notchy rather than smooth.

If you bolt rather than bend, use two M4 × 16 socket head cap screws per yoke into the hub with M4 flat washers, and check squareness with the combination square before final tightening.

مواد مورد نیاز این مرحله:

تسمهٔ آلومینیومیتسمهٔ آلومینیومی1 قطعه
پیچ آلن سرتخت‌استوانه‌ایپیچ آلن سرتخت‌استوانه‌ای4 قطعه
واشر تختواشر تخت8 قطعه

ابزارهای مورد نیاز:

گیرهٔ رومیزیگیرهٔ رومیزی
دریل شارژیدریل شارژی
مجموعه متهمجموعه مته
گونیای ترکیبیگونیای ترکیبی
مجموعه سوهانمجموعه سوهان
3

Assemble the joint and mount the shafts

Two yokes, one cross, four pivots — and the two yokes must end up 90 degrees apart.

  1. Fit yoke 1 over one pair of cross arms using M5 × 30 socket head cap screws × 2 as pivot pins, with M5 flat washers × 4 and M5 hex nuts × 2.
  2. Fit yoke 2 over the other pair the same way — it will naturally sit at 90 degrees to the first.
  3. Mount each yoke on a shaft of 25 mm aluminium round bar.
  4. Support each shaft in a 608 bearing set into a plywood pillow block, so the input runs level and the output can be angled.
  5. Make the output block's mounting holes SLOTTED so you can set 0, 15 and 30 degree angles.
Set each pivot to swing freely with no side rock, then check the whole joint turns smoothly by hand through several revolutions at zero angle before you introduce any angle at all.

مواد مورد نیاز این مرحله:

میلگرد آلومینیومیمیلگرد آلومینیومی1 قطعه
تختهٔ چندلایهٔ توس بالتیکتختهٔ چندلایهٔ توس بالتیک1 ورق
واشر تختواشر تخت8 قطعه
مهرهٔ شش‌گوشمهرهٔ شش‌گوش4 قطعه
Ball Bearing - Non-Flanged (8mm Bore, 22mm OD)Ball Bearing - Non-Flanged (8mm Bore, 22mm OD)2 قطعه

ابزارهای مورد نیاز:

مجموعه آچار آلنمجموعه آچار آلن
دریل شارژیدریل شارژی
مجموعه متهمجموعه مته
ارهٔ موییارهٔ مویی
کولیس دیجیتال ۶ اینچیکولیس دیجیتال ۶ اینچی
4

Measure the velocity error you were told about

This is the step that turns a familiar part into an understood one.

  1. Fit paper protractor discs to both shafts and align both at zero.
  2. Set the output at 0 degrees. Turn the input in 30 degree steps and record the output angle each time.
  3. Set 15 degrees and repeat. Then 30 degrees.
  4. For each run, plot output angle minus input angle.
At zero the two match exactly. At 15 degrees the output leads and lags by a degree or so, TWICE per revolution. At 30 degrees the swing is several degrees. The error is not a fault in your build — it is inherent, it is what Hooke described, and it is why a single universal joint is unsuitable wherever smooth output matters.

مواد مورد نیاز این مرحله:

تختهٔ چندلایهٔ توس بالتیکتختهٔ چندلایهٔ توس بالتیک1 بسته

ابزارهای مورد نیاز:

گونیای ترکیبیگونیای ترکیبی
کولیس دیجیتال ۶ اینچیکولیس دیجیتال ۶ اینچی
5

The two-joint cure, and history

The standard fix is not a better joint — it is a second one. Put two universal joints in a driveshaft with equal operating angles and the yokes of the intermediate shaft in the same plane, and the second joint's error exactly cancels the first's. The output then turns at constant velocity even though neither joint does individually. Get the phasing wrong by 90 degrees and the errors ADD instead, which is a real and common cause of driveline vibration.

History. Gerolamo Cardano described the gimbal suspension in 1545 — hence Cardan joint — though as a mounting for compasses and lamps rather than a drive. Robert Hooke built and analysed the joint in the 1670s and identified the velocity variation, which is why it is also called a Hooke joint and why the error is sometimes called Hooke's coupling error.

Where each approach fits: a universal joint handles ANGULAR misalignment cheaply and takes real torque, at the cost of velocity error that grows with angle. An Oldham coupling handles PARALLEL offset at constant velocity but no angle at all. A true constant-velocity joint — the Rzeppa design in every front-wheel-drive car — solves both at once and costs far more to make. Three answers to misalignment, and the right one depends entirely on which kind of misalignment you have.

Why tractors are dangerous here: a power take-off shaft runs a universal joint at whatever angle the implement sits, and the velocity error becomes torque pulsation. That is a genuine mechanical reason PTO guards exist, on top of the obvious one.

مواد

10

ابزارهای لازم

10
مجموع تخمینی
آنچه سازنده خریده است. موادی که بدون قیمت نشان داده شده‌اند را از هر جا که بخرید تهیه می‌کنید.
$2.52

نقشه‌های مرتبط

این نقشه‌ها دانش مشترکی دارند — تکنیک‌ها، مواد یا اصول

CC0 مالکیت عمومی

این نقشه تحت مجوز CC0 منتشر شده است. شما آزاد هستید آن را کپی، ویرایش، توزیع و برای هر هدفی بدون نیاز به اجازه استفاده کنید.

با خرید محصولات از طریق نقشه از سازنده حمایت کنید و او کمیسیون سازنده تعیین شده توسط فروشندگان، دریافت می‌کند یا یک نسخه جدید از این نقشه ایجاد کنید و آن را به عنوان اتصال در نقشه خود قرار دهید تا درآمد به اشتراک گذاشته شود.

بحث و گفتگو

(0)

ورود برای شرکت در بحث

در حال بارگذاری نظرات...