新型联轴器的研发与使用

联轴器是联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。由于联轴器所联接的两轴制造和安装的误差，承载后的变形以及工作环境如温度变化等影响，当安装调试后难以保证两轴的严格精确对中，存在着某种程度的相对位移，工作过程中两轴会产生一定的附加载荷，易产生振动；另外由于某些仪器工作原理要求被联接轴在工作过程中须可作一定的相对移动（轴向或径向的相对移动），轴线交角的改变等，从而出现轴向偏差、径向偏差、角度偏差以及综合偏差等。因此要求联轴器具有补偿两轴联结时的相对平行位移和相对角度位移，以降低两轴安装时严格对中精度；同时起到缓冲、减振和传递力矩的作用。此外在许多工作环境中，还要求联轴器能方便的将转动转化为平动，实现平移调整的功能。按联轴器的性能分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器如套筒联轴器、夹壳联轴器等，虽然结构简单、制造容易，但是不具备补偿性能。挠性联轴器分为可移式刚性联轴器和带弹性元件挠性联轴器，前一类如滑块联轴器、万向联轴器等，只具有补偿两轴相对位移的能力，一般都应该进行润滑，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境；后一类含有能产生弹性变形的元件，有补偿能力和缓冲、减振作用，又分金属弹性元件和非金属弹性元件。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介质、光较敏感，且容易老化。金属弹性元件挠性联轴器如簧片联轴器弹性高，阻尼大缓冲减振能力强，但结构复杂，制造困难，主要用于载荷变化大的传动轴系。蛇形弹簧联轴器弹性好，缓冲减振能力强，但弹簧制造工艺性差，加工困难，应用有限。由上述各种联轴器的特点可知，不能满足光学精密调整机构的需要。

高功率激光惯性约束聚变（EFG）激光装置的研制是一项系统工程，涉及光学、精密机械、能源及控制等诸多领域。神光系列是我国自行研制的EFG装置，光学精密机械器件是物理实验顺利完成的一个重要保证，其中各种各样的调整机构是高功率激光系统中光学元件的主要支撑和驱动装置。在神光装置精密化研究过程中，需要将原有的手动调整改为步进电机驱动的精密调整。无论是丝杆螺母结构、蜗轮蜗杆结构或齿轮传动结构，在空间尺寸受限制和工作环境有特殊要求时，选用常规的联轴器，结构复杂、对中性差、两轴易出现空间位移、传递运动和转矩时易产生颤动，影响光束成象质量和位移精度。因此在总结多年实践经验的基础上，自行研制开发了驱动式弹性联轴器，具有制造简单，结构新颖，体积小巧，调整精度高稳定性好，造价低廉等优点，现已广泛应用在高功率激光装置和各类光学实验中。
　　研制原因光学精密调整机构是支撑光学元件和调整光学元件的主要机构I通过光学调整使光学元件进行平移和转动I补偿系统中光学元件的制造、装配引起的定位误差，从而达到光学元件中心轴与光束中心轴同轴，以保证成象信号、分布及位置符合实验的要求。一个合格的光学调整系统，除原理要求大位移外，光学元件调整位移是一个小量。并且在电机驱动调整过程中，须保证光学元件运动的稳定性、重复性、精度，避免振动导致光束控制的不确定性。
　　HG9对环境的温度，速度场，空气的净化，噪音及振动等参数有一定的指标要求，如大厅洁净度级，局部级。因此在精密化研究过程中，将原有的手动调整改为步进电机驱动的精密调整I使用联轴器将马达轴与调整机构中的回转件联接时，选用常规的联轴器存在一定的不足之处。
　　　　驱动式弹性联轴器根据精密化研究的需求和总结多年实践经验的基础上，自行设计开发了驱动式弹性联轴器。其结构示意如所示：该联轴器可采用耐磨、加工性能好，有一定强度和硬度的锡磷青铜，或者号锰钢，或者高弹力钢加工而成。结构新颖，体积小巧，不需润滑，不会污染环境。制造简单，联轴体：中部有个弹性槽，槽深大于半径，由电火花线切割加工而成，线切割开槽方向相邻正交，使其具有一定的弹性又不失刚性。弹性槽不仅使联轴器在H轴方向有一定的伸展性能，而且能补偿I轴、J轴的相对平行位移，以及绕H、I、J轴的相对角位移，因此允许被联接轴有微小的径向偏差、轴向偏差和角度偏差；同时有缓冲和减振作用。槽底圆弧@也是线切割加工而成，使应力变形集中在圆弧处。安装方便，联轴体>右端有‘个均布的紧定螺钉孔将步进电机驱动轴和联轴体固定在一起，被联接轴插入左端轴孔，用销钉定位在腰槽中，使被联接轴能够在联接轴孔中移动，实现电机驱动丝杆平移。
　　当步进电机工作时，带动驱动式弹性联轴器转动，销钉将转动传递给丝杆，因此丝杆也跟着转动，由于螺母固定，所以丝杆在转动的同时也向前移动，实现光学精密调整机构中光学元件的微量位移。
　　小结驱动式弹性联轴器以简单小巧的弹性结构，利用螺纹副将转动转化为平动，实现步进电机驱动平移，具备弹性联轴器的功能，能很好的补偿空间相对位移，起到缓冲和减振作用，不污染环境，满足光学精密调整的需要。
　　同时加工方便，便于安装，使用寿命长，成本低，适用于大批量生产。驱动式弹性联轴器现已广泛应用在高功率激光装置和各类光学实验中，充分证明了其使用价值。