联轴器俗称靠背轮，是一种标准化的机械零件，在机械传动系统中很常见，其基本作用是联接两轴系来传递运动和扭矩的作用，除此之外有的联轴器还具有补偿联两传动轴之间的各种误差，减少振动和提高系统动态性能的作用。随着科技的发展，现在联轴器已经发展到上千个品种，对于一个从事机械产品设计的工程师来说，如何从这上千个品种的联轴器选择一款适宜自己使用的联轴器，成为设计工程师的一个难题。
今天我们就微型的联轴器的刚形对整个系统的影响来做一下探讨，微型的联轴器主要应用于伺服电机、滚珠丝杠、编码器等自动化设备、机床等的联接，一般情况下，微型联轴器的材料为铝合金或不锈钢。对于微型联轴器来讲，其选用的参数包括最大扭矩，公称扭矩，最高转速，联轴器本身的齿隙，许用转角等。因为主要微型联轴器应用于自动化控制的实现，因此要求它要传动精确有较高的刚性和良好的减振效果。这和用于机械传动设备上的联轴器是不同的，用于机械设备上的联轴器主要要求是有足够的扭矩和很小的转动惯量。工程师门选择微型来呢轴器总是偏重于选择刚性较高的微型联轴器，但是微型联轴器的刚性从整体装置来看，有时影响并不是很大，下面我们以安装在驱动滚主丝杠的普通联联轴器和刚性较高的波纹管的联轴器来做一下分析。
普通联轴器弹簧定数:
Cj=21000[N.m/rad]
波纹管联轴器（bellows coupling)的扭转弹簧定数
Cb=116000[N.m/rad]
伺服电机的刚性
Cm=90000[N.m/rad]
滚珠丝杠的导程 h=10[mm]
滚珠丝杠的小径 d=28.5mm
滚珠丝杠的长度 L=800[mm]
滚珠丝杠的轴的方向性 Rbrg=750[N/mm]
滚珠螺杆螺帽的轴的方向刚性 Rn=1060[N/mm2]
滚珠螺杆的弹性系数 Rf=165000[N/mm2]
1 计算滚珠螺杆、轴承、螺帽部分的变形刚性。滚珠螺杆的轴方向
刚性Rs为
Rs=(Rfxd2)/L
=(165000x28.52)/800
=167526[N/mm]
因此，滚珠螺杆、轴承、螺帽部分的合计轴方向刚性Rt如下。
Rt=131.9[N/um]
将此轴方向刚性换置成扭转刚性Ct.
2 求取使用普通联轴器时装置整体刚性C
3 求取使用波纹管型联轴器时装置整体的刚性C
4 计算结果
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联轴器的刚性
[N.m/rad] |
装置全体的刚性
[N.m/rad] |
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使用一般型联轴器时 |
21000 |
327.7 |
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使用波纹管型联轴器时 |
116000 |
331.9 |
由上面的计算可知，普通联轴器的刚性是波纹管的1/5，但是装置整体的刚性差别很小，仅仅差1.2%
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