蛇形彈簧聯軸器是一種結構先進的金屬撓性聯軸器,包括恒剛度的JS型和變剛度的JSB型兩種。JS型蛇形彈簧聯軸器由兩個分裝在兩軸上的半聯軸器和一個被分為6~8段的蛇形片彈簧所組成。在半聯軸器上有50~100個齒,蛇形彈簧片嵌入兩半聯軸器的齒槽內。為防止彈簧在離心力作用下脫出來,在聯軸器上裝有外殼,同時利用外殼儲存潤滑油。聯軸器工作時,轉矩是通過齒和彈簧傳遞的。這種聯軸器的工作特性取決於輪齒的側麵外形。當它做成圓弧形齒時,隨著載荷的增加,力的作用點將逐漸內移,彈簧長度越來越短,剛度越來越大,這就成為一變剛度的彈性聯軸器;當它做成菱形齒時,彈簧長度並不隨載荷增加而改變,彈簧剛度為一常數,這就成為一定剛度的彈性聯軸器。
蛇形彈簧聯軸器具有良好的補償偏斜和位移的能力。
金屬膜片聯軸器是另一種有彈性元件的撓性聯軸器。膜片聯軸器由兩個半聯軸器、中間軸、膜片和精密螺栓組成。主動軸的動力通過半聯軸器圓周間隔布置的精密螺栓將轉矩傳輸至金屬疊片,再由疊片通過精密螺栓傳至中間軸,並同樣由從動端的金屬疊片、精密螺栓和從動軸輸出動力。膜片是由幾組不鏽鋼薄板製作的金屬疊片,用螺栓交錯地與兩半聯軸器連接,每組膜片由數片疊集而成,膜片分為連杆式和不同形狀的整片式。
金屬疊片是疊片聯軸器的關鍵部件,它由一定數量的薄金屬膜片疊合而成膜片組,膜片厚度一般約為0.2~0.6毫米,形狀主要有連杆式、輪輻式、圓環式、多邊式和束腰式等。
其他的有彈性元件的撓性聯軸器還有梅花形彈性聯軸器、波紋管聯軸器等。
2.諧波齒輪
諧波減速器具有回差小、單級減速比範圍大、運動平穩、低噪聲、傳動效率高、承載力大、體積小、質量輕等多種其他減速器所不具備的優點,一經問世就立刻引起了各國的普遍重視。美國、蘇聯、日本、德國、英國、中國都相繼開展了諧波減速器理論、製造、加工、潤滑等方麵的理論和技術研究。目前,諧波齒輪減速器在空間飛行器、哈勃望遠鏡、銥星通信、空間機器人活動關節、地麵雷達天線、醫療器械、工業機器人和儀器儀表等多種行業中得以廣泛應用,取得了巨大的經濟和社會效益。
諧波齒輪傳動與少齒差行星齒輪傳動十分相似。它是依靠柔性齒輪產生的可控變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞運動和動力的,因此它與一般齒輪傳動有本質上的差別。諧波齒輪傳動由剛輪、柔輪和波形發生器三個主要構件組成。剛輪是一個剛性的內齒輪,柔輪是一個容易變形的薄壁圓筒外齒輪,其齒形為漸開線或三角形,兩者的周節相等,但柔輪比剛輪少幾個齒。波形發生器由一個橢圓盤和一個柔性球軸承組成或者由一個轉臂和幾個滾子組成。工程上常用的波形發生器有兩個觸頭的,稱雙波發生器,也有三個觸頭的,最常用的還是雙波傳動。
剛輪與柔輪的齒數差應等於波的整數倍,通常取其等於波數。具有雙波發生器的諧波減速器,其剛輪與柔輪的齒數之差為2,若采用三波時,齒數差為3。波形發生器的直徑比柔輪內徑略大,故裝配在一起時就將柔輪撐成橢圓形,迫使柔輪在橢圓的長軸方向與剛輪完全齧合(A、B位置),在短軸方向完全脫開(C、D位置)。當波形發生器回轉時,柔輪長軸和短軸的位置隨之不斷變化,從而齒的齧合處和脫開處也隨之連續變化,由於柔輪和剛輪在節圓處的齧合過程如同兩個純滾動的圓環一樣,它們在任意瞬間轉過的弧長都必須相等,因此對於雙波傳動,波形發生器每轉一周,柔輪和剛輪就必然相對移動兩個齒距。如果剛輪固定,柔輪就沿著與波形發生器相反的回轉方向轉過一定角度。當波形發生器連續運轉時,柔輪上任何一點的徑向變形量是隨轉角變化的變量,其展開圖為一正弦波,故稱之為諧波傳動。
諧波齒輪傳動具有如下優點:
①傳動比大。一般單級諧波齒輪傳動的傳動比達60~250。
②承載能力強。因為同時齧合的齒數多,雙波傳動同時齧合的齒數可達總齒數的30%~40%左右,而且齒與齒之間是麵接觸。
③傳動精度高,無回差。由於多齒齧合對誤差有互相補償作用,因此在齒輪精度等級相同的情況下,諧波齒輪傳動的傳動誤差隻有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右,精密諧波齒輪傳動的傳動誤差可小於20°。通過波形發生器半徑的微量改變可調整柔輪的變形量,使齒隙很小,甚至做到無側隙齧合。