聯軸器俗稱靠背輪，是一種標準化的機械零件，在機械傳動系統中很常見，其基本作用是聯接兩軸系來傳遞運動和扭矩的作用，除此之外有的聯軸器還具有補償聯兩傳動軸之間的各種誤差，減少振動和提高系統動態性能的作用。隨著科技的發展，現在聯軸器已經發展到上千個品種，對于一個從事機械產品設計的工程師來說，如何從這上千個品種的聯軸器選擇一款適宜自己使用的聯軸器，成為設計工程師的一個難題。
今天我們就微型的聯軸器的剛形對整個系統的影響來做一下探討，微型的聯軸器主要應用于伺服電機、滾珠絲杠、編碼器等自動化設備、機床等的聯接，一般情況下，微型聯軸器的材料為鋁合金或不銹鋼。對于微型聯軸器來講，其選用的參數包括最大扭矩，公稱扭矩，最高轉速，聯軸器本身的齒隙，許用轉角等。因為主要微型聯軸器應用于自動化控制的實現，因此要求它要傳動精確有較高的剛性和良好的減振效果。這和用于機械傳動設備上的聯軸器是不同的，用于機械設備上的聯軸器主要要求是有足夠的扭矩和很小的轉動慣量。工程師門選擇微型來呢軸器總是偏重于選擇剛性較高的微型聯軸器，但是微型聯軸器的剛性從整體裝置來看，有時影響并不是很大，下面我們以安裝在驅動滾主絲杠的普通聯聯軸器和剛性較高的波紋管的聯軸器來做一下分析。
普通聯軸器彈簧定數:
Cj=21000[N.m/rad]
波紋管聯軸器（bellows coupling)的扭轉彈簧定數
Cb=116000[N.m/rad]
伺服電機的剛性
Cm=90000[N.m/rad]
滾珠絲杠的導程 h=10[mm]
滾珠絲杠的小徑 d=28.5mm
滾珠絲杠的長度 L=800[mm]
滾珠絲杠的軸的方向性 Rbrg=750[N/mm]
滾珠螺桿螺帽的軸的方向剛性 Rn=1060[N/mm2]
滾珠螺桿的彈性系數 Rf=165000[N/mm2]
1 計算滾珠螺桿、軸承、螺帽部分的變形剛性。滾珠螺桿的軸方向
剛性Rs為
Rs=(Rfxd2)/L
=(165000x28.52)/800
=167526[N/mm]
因此，滾珠螺桿、軸承、螺帽部分的合計軸方向剛性Rt如下。
Rt=131.9[N/um]
將此軸方向剛性換置成扭轉剛性Ct.
2 求取使用普通聯軸器時裝置整體剛性C
3 求取使用波紋管型聯軸器時裝置整體的剛性C
4 計算結果
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聯軸器的剛性
[N.m/rad] |
裝置全體的剛性
[N.m/rad] |
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使用一般型聯軸器時 |
21000 |
327.7 |
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使用波紋管型聯軸器時 |
116000 |
331.9 |
由上面的計算可知，普通聯軸器的剛性是波紋管的1/5，但是裝置整體的剛性差別很小，僅僅差1.2%
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